尚秋峰 1,2,3张晓旭 1,*
作者单位
摘要
1 华北电力大学 电子与通信工程系,保定 071003
2 河北省电力物联网技术重点实验室,保定 071003
3 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,保定 071003
通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三个目标函数,采用快速和精英机制的多目标遗传算法优化传感器位置。将镍钛合金板弯曲成不同曲率半径的弧形,利用光纤布拉格光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同形状下的结构应变,重构合金板形状,均方根误差和最大误差相较于单目标优化算法分别减小30%和15%。利用粒子群优化径向基函数神经网络算法拟合误差与位移的关系实现误差补偿,均方根误差和最大误差比无补偿时分别减小了90%和70%,最大相对百分比误差仅为5%,提高了三维形状重构算法精度。
光纤传感 光纤布拉格光栅 粒子群优化径向基函数 形状重构 模态法 多目标优化 误差补偿 Optical fiber sensing Fiber Bragg grating Particle swarm optimization-radial basis function Shape reconstruction Modal method Multi-objective optimization Error compensation 
光子学报
2024, 53(2): 0206001
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
结构光三维测量技术由于精度高、非接触等优点在传统制造业中得到了广泛的关注和应用。智能制造、人工智能等新兴领域的高速发展对如何高效获取高精度三维数据源提出了更高的要求。应用于三维测量系统的相位误差补偿技术作为实现高精度结构光测量方法的重要步骤,对测量结果的获取精度和效率起着关键性作用。首先简要介绍相移测量轮廓术的基本原理和不同误差来源导致的相位误差形式,随后分类讨论各个误差类型的补偿方法、优化方向及适用场景,最后总结基于相移条纹分析的相位误差补偿技术所面临的挑战及潜在的发展趋势。
三维重建 结构光照明 条纹投影 相移条纹分析 相位误差补偿 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211008
樊振方 1,2罗晖 1,2胡绍民 1,2骆拓 1,2[ ... ]范金诚 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
二频机抖陀螺每个抖动周期要两次经过锁区,每次过锁区时的随机误差会使激光陀螺产生随机游走。在工程上实现了二频机抖陀螺的锁区补偿,并采用Allan方差方法分析了锁区补偿前后输出数据的角度随机游走,实验结果表明,锁区补偿后随机游走具有大幅度的改善。首次报道了机抖激光陀螺中锁区补偿对角度随机游走的改善。
激光陀螺 拍频方程 锁区补偿 随机游走 ring laser gyro beat note equation lock-in error compensation random walk 
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230156
作者单位
摘要
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
提出了一种基于静态分段补偿方法的近似乘法器。通过基于静态分段方法的Booth编码方法生成部分积阵列, 并对生成的部分积阵列进行误差补偿优化以及近似压缩, 以实现硬件性能和精度的折中。仿真结果显示, 相比于综合工具生成的全精度乘法器, 本设计在保持了较高精度水平的前提下, 面积和功耗优化的比例达到了36.96%和35.95%。在图片边缘检测应用中, 设计的峰值信噪比和结构相似性指标分别为26.10和98%, 可见本设计在降低硬件资源消耗的同时, 应用效果接近全精度乘法器。
近似乘法器 Booth编码 静态分段补偿方法 误差补偿 approximate multiplier Booth encoding static segment method error compensation 
微电子学
2023, 53(5): 814
何彦德 1,2,3李擎 1,2,3付国栋 4
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学自动化学院, 北京 100000
2 高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
3 现代测控技术教育部重点实验室, 北京 100000)
4 北京德维创盈科技有限公司, 北京 100000
针对惯性器件误差建模方法影响其误差补偿准确性进而影响导航系统精度的问题, 提出一种基于器件噪声统计特征还原的惯性器件误差建模方法。首先, 通过功率谱密度建模还原器件高频噪声误差; 其次, 根据低频噪声统计特征用对应的性能计算方法还原低频噪声误差, 既避免功率谱密度建模方法对器件低频噪声表征能力弱的问题, 又避免机器学习方法中前期工作量和计算量大的问题。与已有误差建模方法的对比实验表明: 器件数学模型的输出与其真实器件输出之间误差相比下降了一个数量级; 在行人导航应用中具有更高的器件误差补偿准确度, 补偿后导航位置误差降低了35.261%, 航向角误差降低了31.198%, 有效提升了行人导航系统精度。
惯性器件 噪声统计特征 误差建模 行人导航 器件误差补偿 inertial devices noise statistical characteristics error modeling pedestrian navigation device error compensation 
电光与控制
2023, 30(7): 15
尚秋峰 1,2,3张晓旭 1,*
作者单位
摘要
1 华北电力大学 电子与通信工程系
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向,具有广阔的应用前景。文章提出了一种基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法,通过测量物体部分位置点的应变数据,采用模态理论实现应变-位移转换,进而重构物体形状。以长宽高分别为1 000,1 000和0.5 mm的钛合金板作为研究对象,通过ANSYS workbench18有限元仿真软件获取位移模态振型及应变模态振型,依据有限元仿真中位置点模态的相似性,采用K-means++聚类算法对应变测量点位置进行优化,在合金板上表面施加400 N的力使其产生形变。该算法的形状重构误差小于常规的均匀分布算法。采用径向基函数神经网络对误差和重构位移数据集进行了训练,依据拟合重构误差和重构位移的关系,补偿误差后重构误差不大于3.5%。
形状重构 模态法 布局优化 误差补偿 仿真模型 shape reconstruction modal method optimal placement error compensation simulation mode 
半导体光电
2023, 44(4): 605
作者单位
摘要
1 厦门理工学院机械与汽车工程学院,福建 厦门 361024
2 福建省绿色智能清洗技术与装备重点实验室,福建 厦门 361024
3 厦门大学航空航天学院,福建 厦门 361005
线激光扫描技术多用于零件的表面检测,也可用于物体的三维重建。许多浮雕工艺品由于没有数字模型而无法复现,可利用线激光扫描将浮雕逆向生成三维模型,便于浮雕工艺品的加工。通过结合机器人与线激光,获取浮雕的点云数据,逆向建立浮雕的三维数字模型。搭建三维重建系统,根据实际模型的尺寸计算出机器人的扫描路径,机器人结合线激光扫描得到浮雕点云数据;进行点云数据的预处理,再根据基准平面,补偿带有机器人误差的点云数据;利用基于衍生的迭代最近点(GICP)算法进行点云的自动拼接,并对点云进行后处理;随后利用Delaunay三角剖分算法与曲面重建算法进行三维模型的重建。以老鹰浮雕为重建对象进行实验,实验结果表明用路径扫描拼接的点云处理更为方便,补偿数据后,精度可提高40.48%,有显著补偿效果,浮雕模型重建后与基准模型的标准差平均为0.0576 mm,可满足浮雕模型的重建需求。
线激光扫描 机器人控制 误差补偿 三维重建 浮雕 
激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211007
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
在基于相移条纹投影的动态三维测量中,不同条纹图像中物点、像点和相位之间的理想对应关系被破坏,此时应用传统的相位公式会产生很大的测量误差。为了减小动态三维测量误差,首先分析了该误差的基本原理,并将该误差等效为不同条纹图像之间的相移误差;然后,提出了一种动态三维测量误差补偿方法,该方法将基于最小二乘的先进迭代算法和改进的傅立叶辅助相移法相结合,实现了随机步长相移量和相位的高精度计算。对精加工铝板的实测结果表明,动态三维测量误差补偿技术可使动态三维测量的均方误差降低一个以上数量级,补偿后的动态三维测量精度可达0.15 mm 以上。
动态3D测量 相移条纹投影 误差补偿 dynamic 3D measurement phase-shifting and fringe projection error compensation 
中国光学
2023, 16(1): 184
马铭泽 1,2何煦 1王金鑫 1,2罗敬 1[ ... ]周浩然 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为保证大口径离轴三反消像散(Three-Mirror Anastigmat,TMA)光学系统在轨成像质量,探明离轴TMA系统中次镜位姿与主镜及三镜面形误差补偿机理,以矢量像差理论为基础,用Zernike多项式表述离轴TMA系统镜面面形误差,并对系统镜面面形误差进行解析。通过分析发现,位于非光阑位置三阶彗差经光瞳坐标变换衍生出与视场线性相关像散;提出结合失调离轴系统矢量像差校正解析式,以系统出瞳波像差RMS值为评价标准,构建离轴TMA系统像差补偿模型,利用次镜位姿对主镜及三镜存在面形误差的离轴TMA系统进行补偿。仿真实验表明:系统主镜存在0.5λ像散与彗差时,所构建像差补偿模型可将系统出瞳波像差由0.18λ补偿至0.08λ;系统三镜存在0.05λ像散与彗差时,可将出瞳波像差由0.3λ补偿至0.1λ,且当三镜面形误差在(−0.03λ,0.03λ)范围内时,可将系统各视场RMS值补偿至系统设计值,使系统成像质量满足要求,为大口径反射式空间望远镜在轨主动装调提供进一步理论指导。
离轴三反消像散 矢量像差理论 像差补偿 波像差 off-axis three-mirror anastigmat nodal aberration theory figure error compensation wavefront error 
红外与激光工程
2023, 52(4): 20230053
翟玉生 1,2杨犇 1,2张志峰 1,2,*王瑞 1,2[ ... ]匡翠方 2,3
作者单位
摘要
1 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院 河南省磁电信息功能材料重点实验室,河南 郑州 450000
2 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院 郑州市信息光学与光电技术重点实验室,河南 郑州 450000
3 浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
为提升线结构光传感器的标定效率与精度,设计了一种集成自背光可调节位姿的平面棋盘格-同心圆互补线结构光标定系统。该系统基于同心圆圆心的真实投影位置与投影椭圆圆心位置的几何关系,建立非线性优化偏心误差补偿模型,精确得到透射投影下圆心偏心误差补偿位置。该方法与传统标定方法对比降低重投影误差84.7%,有效解决了圆形标志物偏心误差补偿的高精度标定难题。通过将相机坐标系下过光心、光条中心线的平面与靶标平面结合,多次获取空间交线的坐标信息增加特征点,并使用最小二乘法拟合光平面方程,解决了因特征点少从而平面拟合标定精度较低的问题。在复杂环境下重复实验测得大尺寸砂轮外径误差均值为0.005 1 mm,结果表明该标定系统具有一定的准确性和简便实用性。
线结构光 标定系统 偏心误差补偿 平面拟合 line structured light calibration system eccentric error compensation plane fitting 
应用光学
2023, 44(2): 371

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