三晶体多轴联动同步辐射X射线荧光光谱仪

针对上海光源X射线吸收精细结构光谱仪对灵敏度和分辨率的要求,研制了三晶体多轴同步辐射X射线荧光光谱仪。其采用一台双晶单色器提供实验X射线,用3块凹面晶体构成系统主体色散结构,并在竖直平面内组成相交的罗兰圆实现荧光分析,可实现10°范围内的布拉格角变化。光谱仪通过高精度控制驱动设备使位移平台实现了3块晶体的4轴联动和总台的2轴联动,其中对位移平台的各轴精度达到了单步长移动25nm,可以实现高分辨率的三维扫描工作。编写了探测器的驱动软件,提高了驱动器的测试灵敏度和分辨率。最后,利用国际通用的实验物理控制系统——EPICS(Experiment Physics and Industrial Control System)完成了整个系统软件的设计,实现了系统各部分的精确控制、自动测量、数据分析和结果显示与存储等功能,构成了一套完整的基于同步辐射光源的高精度高分辨率X射线荧光光谱分析系统。采用钴元素作为测试样品进行了分析实验,结果显示:该光谱仪单次测量时间小于1.5s,测试精度达到0.4eV,分辨率为0.1eV。光谱仪可以完成对样品荧光的采集和分析,操作时间、精度、分辨率和重复性等性能指标均优于现有国内、外设备,目前已成功应用于上海光源XAFS线站的各项科学实验中。

单目摄像机线性模型可靠性分析与研究

要利用摄像机进行高精度的非接触式测量,通常在线性模型的基础上采用单目摄像机进行光学标定、成像、校正和测量,其中常用的针孔相机模型的可靠性及适用范围鲜有报道,为此对目前广泛采用的线性模型的可靠性进行分析与研究。根据单目摄像机成像特点,建立基于图像像素坐标与三维世界坐标的摄像机数学模型,利用自制模板进行视觉测量实验,并通过亚像素角点检测方法得到图像像素坐标,在不考虑光学畸变的情况下,对模板线段进行特征提取和线性度分析,并不断调整测量距离进行重复实验。实际针孔相机模型测量结果显示相对误差不超过1%,在该模型下的重复测量误差最大不超过0.3 mm,并进一步提出了该模型在不同区域和不同物距下存在的测量差异。实验结果显示,线性模型简单实用且在一定物距范围内具有良好的线性度。实验结果为针孔相机模型的建立提供了参考。

图像清晰度评价函数的研究

为了实现更为高效、准确的光纤端面自动对焦,对现有图像的清晰度评价函数进行了研究,并在此基础上,提出了一种新的计算简便、抗噪性好的清晰度评价函数。采用光纤几何参数测试仪获得光纤端面清晰成像面前后等间隔的24帧光纤端面图像,利用不同的图像清晰度评价函数对这24帧图像进行计算,得到相应的调焦曲线并分析其单峰性、单调性和抗噪性。结果显示,所提的新评价函数具有更好的表现,对自动对焦技术具有一定的参考价值。