1 中国科学院微电子研究所，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
高性能光学成像器件是机器视觉测量的重要基础，液体透镜作为一种结构紧凑的快速电控调焦器件，在机器视觉测量领域中具有明确的应用前景。针对液体透镜调焦器件在视觉测量中性能易受环境干扰、系统内参难以准确标定的问题开展研究。首先，构建了基于Optotune液体透镜器件的机器视觉测量系统，分析了液体透镜器件电控调焦工作机理，提出了调焦系统的电流-焦距数学模型，研究了影响液体透镜调焦系统参数的温度、重力因素作用机理，分别提出了温度-焦距、重力-主点位置影响量传递与补偿数学模型；然后，将上述各系统模型与针孔相机成像模型相结合，提出了液体透镜调焦系统的函数化内参表达式，设计了求取表达式全部系数的标定装置与标定流程，并进行了系统内参标定实验，验证了文中内参标定方法的可行性；最后，利用标定所得的内参对边长30 mm的棋盘格靶标进行了测量实验，通过尺寸测量精度反映内参标定精度。实验结果表明，文中方法能够得到比现有插值法更准确的内参标定结果，其中图像角点空间映射位置误差均值为0.10 mm，棋盘格边长测量结果最大相对误差为0.68%，两项误差比插值法所得内参的测量结果分别减小了27.2%和54.4%。
机器视觉 液体透镜 相机标定 电控调焦 环境补偿 machine vision liquid lens camera calibration electronically controlled focusing environmental compensation 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210472
激光回馈技术灵敏度高, 并且无须配合靶镜就能够测量诸如黑色、粗糙的目标的位移或形变。为了消除环境(气压、地基震动、温度漂移等)对测量精度的影响, 设计、构建了稳定的微片正交偏振激光器, 采用半导体激光器泵浦微片; 搭建了包括光学、电路的完整的正交回馈干涉仪系统, 系统工作稳定, 实现了远距离处测量。这一系统能有效地减小环境对测量的影响, 提高激光回馈干涉仪的精度。
激光回馈 正交偏振激光 远距离测量 环境补偿 laser feedback orthogonally polarized laser long-distance measurement environment compensation 红外与激光工程
2019, 48(3): 0320003
1 清华大学机械工程系, 北京 100084
2 上海微电子装备有限公司, 上海 201203
作为一种超精密的非接触式测量设备，双频激光干涉测量系统可以在保证纳米级测量精度的情况下实现大范围和高速度测量，因而获得非常广泛的用途。环境是影响激光干涉测量系统测量精度的最大因素，为了获得纳米测量精度，必须对测量环境进行补偿。因此，重点研究了环境补偿技术，并研制了一种新型波长跟踪器，与Edlen经验公式进行对比测试，结果表明新型波长跟踪器具有良好的补偿效果。采用自制波长跟踪器补偿之后，被测运动台伺服精度可达1.61 nm。
物理光学 精密测量 双频激光干涉仪 Edlen经验公式 波长跟踪器 环境补偿 纳米测量
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, 吉林 长春 130033
由于影响曲率半径测量精度的因素众多，因此高精度曲率半径测量一直是光学检测中的难题之一。为了实现球面光学元件曲率半径的高精度测量，提出通过环境补偿和提高对准精度的方法来减小测量误差。首先从理论的角度分析了影响曲率半径检测精度的主要因素，并给出了在曲率半径测量过程中减小测量误差的方法以及相应的补偿方式。基于此分析，在高精度实验室中采用菲佐干涉仪结合高精度测长干涉仪的干涉测量方式，分别对典型的凸球面和凹球面光学元件进行了曲率半径检测。实验结果表明：通过环境补偿和提高对准精度的方法，曲率半径检测的复现性优于0.2 mm，实际测得的相对误差分别为0.67×10-6（2s）和0.60×10-6（2s），实现了高精度曲率半径测量。
测量 曲率半径 轴向对准误差 环境补偿 菲佐干涉仪 激光与光电子学进展
2014, 51(1): 011201
