为了扩展准直测量的应用领域，提高测量范围是最为有效的手段之一，因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题，提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法。该方法使用插值而并非构建成像模型，能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差，并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差。区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标，该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣。仿真对比实验结果表明该方法在4种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法，与传统的方法相比，标定的不确定度最大能够改善82.63%。样机标定实验结果表明，该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机，在搭建的真实样机上应用该标定方法后，样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级。
准直测量 鱼眼相机 标定 畸变矫正 collimation measurement fisheye camera calibration distortion correction 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230549
强激光与粒子束
2020, 32(4): 045102
北京交通大学 理学院 发光与光信息教育部重点实验室，北京 100044
为探究白光LED用于准直测量的可行性与优劣势，将其与LD的准直光束对比，进行功率和定位的长期稳定性以及不同空气扰动下的稳定性实验与分析.实验结果表明：在功率稳定性方面，LD开机预热后功率才能趋于稳定，长时间工作会因激光器发热而受到影响，而白光LED无需预热便能长时间保持稳定；在定位稳定性方面，白光LED产热少，由其作为热源引起系统结构的漂移明显小于LD；根据以空气中存在均匀温度梯度场为模型的理论分析和同一干扰下白光中不同波长成分的漂移量计算结果，发现在同样干扰下，波长越长，光束受影响程度越小，白光所受影响略大于LD，为不同波长不同强度光束的加权平均效果.最后，通过基准验证实验，比较两种准直光束对同一直线导轨直线度误差的测量结果，发现白光LED准直光束在传播过程中强度分布保持稳定.研究表明白光LED成本低、功率稳、发热少，适用于准直测量.
准直测量 稳定性 比较研究 发光二极管 半导体激光器 Collimation measurement Stability Compare research LED LD
1 北京卫星制造厂, 北京 100190
2 北京控制工程研究所, 北京 100190
3 空间智能控制技术重点实验室, 北京 100190
4 清华大学土木工程系, 北京 100084
航天产品对姿态参数提出高精度测量需求, 立方镜 -经纬仪准直测量法为其中应用最为广泛的方法。本文在对经纬仪自准直原理研究的基础上, 针对产品姿态调整传统测量方法需多次架站、效率低的问题, 提出事先计算调整理论值, 将计算所得的理论值设置为观测参数, 通过垫片对产品进行姿态调整, 在一次架站的情况下, 实现对产品姿态调整; 同时, 对该方法的适应范围进行讨论。经分析, 该方法可实现对产品调整状态的实时测量, 提高测量效率, 减少操作强度, 在实际应用中取得了良好效果。
立方镜 准直测量 姿态实时测量 cube mirror alignment measurement real-time attitude measurement
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100039
介绍了兰州重离子医疗装置(HIMM)建造中准直安装方案里核心的测量控制网设计。同步环准直测量控制网是基于Leica AT401激光跟踪仪和综合测量软件SA建立的三维测量控制网，在控制网设计中采用9个基准柱和2个激光干涉测量得到的基准长度参考，以及Leica DNA03数字水准仪协同测量，使全局三维控制网设计精度达到0.04 mm，最终确保同步环四极磁铁安装精度达到0.10 mm的要求指标，为将来束流的稳定运行做好可靠的保证。
三维测量控制网 激光跟踪仪 加速器准直测量 SA测量软件 3D survey control network laser tracker survey and alignment of accelerator SA code 强激光与粒子束
2014, 26(1): 015104
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 长春 130033
在光刻投影物镜镜片加工和装配时, 为了满足磨边定心和装配定心阶段对镜片测量的量程、灵敏度和准确度不同的需求, 本文提出了一种双光路准直成像复合干涉的定心方法, 采用同一光路实现准直和干涉两种不同的测量方法, 分别针对磨边定心和装配定心的测量需要.根据实际需要设计了测量系统的参量, 根据该参量对系统的测量范围、灵敏度和准确度进行了理论分析.结果表明:该系统在准直测量阶段的测量范围从1 μm到500 μm, 测量灵敏度最高为0.2%, 测量准确度为1.02 μm; 在干涉测量阶段的测量范围从0.01 μm到1.9 μm, 测量灵敏度最低为0.1%, 测量准确度达到0.2 μm, 可以满足在磨边定心阶段大量程、低灵敏度、低准确度以及装配定心阶段小量程、高灵敏度、高准确度的定心要求.采用双光路成像干涉原理的定心系统满足了设计需求, 可指导光刻投影物镜等高准确度物镜的生产和装调.
测量 准直测量 干涉测量 双光路 Measurement Collimation Interference Two channels
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所,西安 710068
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
3 西安交通大学,西安 710049
为了能够对铁轨的平直度参量进行精确测量,设计了一种基于自准直原理的嵌入式激光测量系统,其检测系统主要由图像采集和传输模块、图像处理和数据处理模块及激光测距模块组成,系统将接收的光斑图像通过一系列图像处理后,将距离参量和图像参量带入自准直算法中,求得铁轨平直度偏移量,并能够保证其测量精度在0.3mm。结果表明,该系统可以在一定程度上代替传统的轨道测量方法,使得测量过程更加简便、精确。
测量与计量 准直测量 灰度重心算法 动态阈值分割 铁轨平直度 measurement and metrology autocollimate measurement grey centroid dynamic threshold segmentation rail linearity
1 中国科学院,应用物理研究所,上海,201800
2 中国科学院,高能物理研究所,北京,100049
上海光源在准直测量方案设计中面临的最大挑战来自于松软地基及高精度的定位要求.上海光源的准直过程分为控制网测量、元件标定、预安装准直、现场安装及平滑测量5个关键步骤.采用激光跟踪仪和静力水准系统等测量手段,将控制网精度设计为0.08 mm,其余步骤精度达到0.05 mm,以保证相邻共架机构的准直精度达到0.12 mm,优于0.15 mm的设计指标.方案在注重精度指标的同时,还兼顾了可靠性、测量效率、费用及实时监测的可能性.
上海光源 准直测量 控制网 预准直 平滑测量 测量精度
1 中国科学院近代物理研究所,甘肃,兰州,730000
2 中国科学院研究生院,北京,100039
采用激光跟踪仪及配套带软件Insight对兰州重离子加速器冷却储存环主环磁铁进行了安装和准直.首先建立全局坐标系,用来确定从源体到实验环各子系统的理论原点的位置;而各个子系统又分别以各自的理论原点为基础建立局部坐标系,用来安装定位本系统内的各个元件;对各个子系统中的每一个元件还采用了元件坐标系.准直测量时,先在每块磁铁上焊接8个测量基准;然后对磁铁上的基准进行测量,以确定其在元件坐标系中的位置;再架设激光跟踪仪,测量主环控制网点,恢复主环局部坐标系,根据元件在主环局部坐标系中的位置及理论坐标,计算出相关的变换参数;转入元件坐标系,采用激光跟踪仪及Insight软件显示实时测量坐标及其与理论值之差,其精度达到0.15 mm.
冷却储存环 准直测量 坐标系 激光跟踪仪 Cooler storage ring（CSR） Align-survey Coordinate-system Laser tracker
1 清华大学精密仪器系, 北京 100084
2 清华大学现代应用物理系, 北京 100084
介绍了一种新型自适应双频激光准直系统，该系统利用了两个完全对称的渥拉斯顿棱镜，一个作为测量元件，另一个作为补偿元件。对测量信号的处理，采用比相技术，测量元件可以暂时移出光路，因而能够进行同轴度的测量。两束干涉光基本符合共光路原则，适应于长距离的准直测量。系统的光学设计使激光光束的平漂和角漂不影响测量结果，对激光的漂移有自适应性。本文对其自适应性进行了理论分析并进行了实验验证，并给出了稳定性和线性实验结果。
准直测量 自适应
