小圆柱圆度误差的线性扫描拼接方法研究

提出了一种替代传统旋转扫描法的小型圆柱体圆度测量新方法,即线性扫描拼接法。该方法采用表面轮廓仪将固定于专用工装上的小圆柱在不同的角度位置进行线性扫描,采取径向及圆周方向拼接成一系列圆弧轮廓,不需要将圆柱体与旋转基准对准,便实现小/微圆柱体的圆度测量。阐述了新方法的原理,基于新方法构建了圆度测量机,进行试验和不确定度分析验证了该方法的有效性,并使用传统圆度测量仪对试验结果进行了比较。

夏克哈特曼扫描拼接检测平面镜(特邀)

随着先进光学系统设计与制造的发展,大口径光学系统得到了广泛的应用。然而,大口径平面镜高精度面形的检测手段不足,限制了大口径平面镜的制造与应用。为实现大口径平面反射镜的高精度面形检测,提出一种夏克哈特曼扫描拼接检测平面镜面形的方法。对扫描拼接原理、波前重构算法进行了研究,建立了微透镜阵列成像的数学模型,验证了夏克哈特曼扫描拼接检测原理的可行性。针对一口径为150 mm的平面镜进行了扫描拼接检测实验,拼接得到的全口径面形为0.019λRMS(λ=635 nm);与干涉检测结果对比,检测精度为0.008λRMS,结果表明该方法能够实现大口径平面反射镜的高精度检测。

基于多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度测量研究

提出了一种利用多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度非接触式测量新方法,可以有效地改进目前现有圆柱度测量方法中所存在的采样点不足、评定结果不统一等问题。该方法首先对圆柱体零件进行多个子孔径(单视角)的面形测量,其次,利用重叠区域面形信息建立相对空间位置关系,并通过坐标变换将各子孔径面形统一于同一坐标系下,从而实现完整面形的拼接测量。根据获得的圆柱体零件面形数据,可以实现零件圆柱度的精确评定。文中给出了基于多孔径重叠扫描拼接技术的光栅投射测量系统,计算机模拟和实验结果验证了拼接测量方法的可行性。

动态扫描拼接成像系统的多模控制

提出了凸轮驱动的线阵CCD像面动态扫描拼接方法以扩大遥感仪器的覆盖宽度,并对系统负载非平衡特性及其多模控制算法进行了分析。讨论了现有拼接方法的优缺点,进而引入凸轮驱动的动态扫描拼接方法。该方法采用电机和凸轮作执行机构,电机做匀速旋转运动,通过凸轮带动多个线阵CCD做往复直线运动,实现动态扫描拼接。为了提高CCD成像质量,从理论上对凸轮结构的特殊性、平台姿态角及相机方位角造成的系统负载非平衡特性进行了分析,结果表明:平台俯仰角对负载非平衡特性影响较小,可以忽略;当平台横滚角和相机位角之和非零时,负载力矩在凸轮升程段和回程段表现出不同的特性。针对凸轮升程段和回程段采用相同控制器时凸轮转速在两阶段存在转速降的情况,提出了变输入的多模控制方法,并进行了相关实验。结果表明:变输入的多模控制方法可有效消除凸轮转速在升程段和回程段存在的转速降,且在从动件匀速段的凸轮稳速精度达到0.48%。该方法简单、方便,易于工程实现。

子孔径变换与多孔径扫描拼接技术

多孔径扫描拼接技术是检测高精度大孔径平面面形的有效手段。利用子孔径变换实现多孔径扫描拼接,具有精度高,可靠性好,数据处理简单的特点。本文给出了数学模型,并分析了实测结果。

圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法

从理论上提出了圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法 ,并通过计算机模拟验证了其收敛性及精确性 ,证明这种算法对解决 36 0°面形测量问题具有重要的意义。

大视场线扫描共聚焦全息显微成像

传统显微成像一般记录样本的强度信息,对于半透明或相位组织成像对比度较差。为实现相位组织非荧光标记成像,采用线扫描共聚焦全息成像方法,在线扫描共聚焦成像的基础上增加一路参考光,在共聚焦狭缝处形成离轴像面数字全息,通过控制样本的移动实现对样本的扫描,将获得的干涉线合成为二维全息图,通过频域滤波的方式获得振幅与相位分布,采用相邻剖面相似的特性校正环境振动引起的相位横纹,并且通过多区域扫描拼接实现大视场全息成像。对USAF1951分辨率板进行线扫描共聚焦全息成像,采用抖动校正算法,使本实验重建相位图中的抖动横纹降低了84.7%,获取3个子区域图,通过图像拼接达到1160μm×1043μm的成像视场,扫描更多的子区域可以获取更大的视场,并且对洋葱表皮细胞实现共聚焦相位成像。实验结果表明了该线扫描共聚焦全息成像方法可以实现对半透明样本的大视场相位成像,为相关仪器研制提供了指导与依据。

基于虚拟圆柱的曲面拼接方法

圆柱坐标下的多视角 (孔径 )扫描拼接方法主要针对类似回转物体面形的拼接测量 ,用该方法在对非单一回转轴 ,或者近似回转轴位置远离坐标轴形式的一类物体面形的拼接测量时遇到了困难 ,把拼接方法推广到基于虚拟圆柱可以解决这一难题。为此提出了基于虚拟圆柱原理的曲面拼接方法 ,给出了如何估计虚拟圆柱的半径 ,以及轴心坐标的计算方法 ,推导了基于虚拟圆柱的坐标转换方程 ,通过计算机模拟验证了其精确性 。

基于数字全息扫描成像的划痕缺陷全场三维测试

为实现光学元件表面疵病的三维全场测量,提出了一种数字全息显微扫描成像的检测方法。该方法基于数字全息角谱数值重建算法,获得光学元件表面划痕的相位分布,通过扫描拼接实现划痕的全场测量;然后,在数字全息显微实验装置的基础上增加二维精密扫描部件,对于宽50μm、深50 nm标准划痕,测得其宽度为49.2μm、深度为48.9 nm,同时拼接获得该划痕的全场三维形貌。实验表明:该检测方法可实现大视场划痕缺陷的全场三维测试,其宽度和深度测量的相对误差分别为1.6%和2.2%。