针对无人潜航器(UUV)在水下容易受复杂环境的干扰而造成相对光源姿态偏转, 使定位与通信受影响的问题, 提出了一种基于曲面阵列的水下定位通信方案, 依此方案设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心的水下定位通信系统, 并对系统进行了测试。测试结果表明: 此系统能够精确估计出接收端相对光源的姿态并做出调整, 在调整姿态后其通信性能具有明显提升。

针对高功率激光物理装置中的靶自动准直实验平台, 提出了一种基于三路显微视觉的高精度靶位姿控制方法。该方法采用基于图像的显微视觉控制策略, 通过对送靶机构的主动运动控制, 实现了图像雅可比矩阵的在线自标定; 利用增量式 PI 控制方法对送靶机构进行控制, 实现靶的快速定位及姿态调整。本文对比了基于图像的显微视觉控制和之前研究中所提出的基于位置的显微视觉控制两种方法。其中, 基于图像的控制方法靶的定位误差为0.07 μm, 姿态调整误差为0.02 μrad; 而基于位置的控制方法靶的定位误差为0.16 μm, 姿态调整误差为0.07 μrad。实验结果表明: 基于图像的显微视觉控制方法对系统中的运动学误差、视觉标定误差等因素具有较好的鲁棒性, 靶定位及姿态调整的精度高且稳定性好。

采用新型特殊设计的光学传输部件，将外部照明光源导入待测管道内部，同时将管道内壁图像导出，突破了传感器内置的传统工作模式，实现了测量传感器外置，满足了微细管道管内空间狭小的应用需求。同时，结合工业机器人运动平台，进一步构建了柔性在线测量系统，满足了不同工件中不同位姿分布的微细管道柔性测量需要。根据应用要求，首先在前期研究工作分析的基础上，完善了测量系统方案设计; 对系统工作流程及核心问题进行了分析，并针对系统构建中的对准问题进行了重点研究，提出了一种新颖、合理的对准方法; 基于构建的测量系统，针对10 mm孔径管道内壁上0.6 mm、1.0 mm和2.0 mm的模拟圆孔缺陷进行了测量实验。实验结果表明，三种缺陷测量结果的标准差均小于0.01 mm，可以实现微细管道内壁缺陷的柔性、在线测量。

为了实现特大型齿轮精密测量, 介绍了作者提出的特大型齿轮激光跟踪在位测量原理, 重点阐述了其中的几项关键技术。特大型齿轮激光跟踪在位测量系统整合了激光跟踪仪的大尺寸测量能力和三坐标测量机的高精度, 采用激光跟踪仪建立齿轮工件坐标系和三维测量平台坐标系, 通过激光跟踪仪坐标系将齿轮工件坐标系与三维测量平台坐标系关联起来, 并建立了相应坐标系的拟合模型及算法。同时, 建立了三维测量平台的姿态调整模型, 通过姿态调整机构完成了三维测量平台的姿态调整, 进而确保三维测量平台与齿轮轴线的位置关系满足要求。最后, 给出了该在位测量系统的实测结果。实验结果表明: 特大型齿轮激光跟踪在位测量系统原理正确可行, 满足6级以下特大型齿轮的精密测量。