批产化空间透射镜头自动装校系统的设计和验证

针对批产化空间透射镜头短周期、高精度和高像质一致性的研制需求,研发了一种自动调整、在线检测、自主分析和自动校正波像差的自动装校系统。首先,设计了透镜自动调整方式和悬浮胶粘的结构形式,采用坐标投影将透镜失调量的测量值转换为调整装置的线性调整量,利用电机驱动调整装置的组合运动实现透镜自动调整。然后,设计了镜头调整检测集成平台和波像差校正模块,根据系统波像差测试结果自主分析透镜自由度调整量,并驱动调整装置运动实现透镜位置的补偿调整,通过均衡校正残留波像差的方式保证批次间像质的高一致性。最后,对20套批产化镜头进行自动装校实验,镜头研制周期为3天/套,透镜失调量控制精度优于10″和5μm,批次间相应视场调制传递函数最大偏差为0.026。实验结果表明,本系统可为批产化空间透射镜头装校提供一种高效的自动化研制途径。

一种光机洁净精密装校设备设计与研究

分析了大型激光器下装模块的光机洁净精密装校流程和功能要求,提出了适合我国大型激光器装置特点的下装模块光机洁净精密装校设备的设计方案,解决了光机洁净精密装校过程中下装模块的装校精度、洁净闭环、安全保护等关键技术问题,并进行了样机设计、生产制造、装校调试和验证考核。结果表明:该设计方案可行,满足了大型激光器的下装模块光机洁净精密装校要求。

六自由度装校机器人雅可比矩阵的建立及奇异性分析

针对六自由度装校机器人,通过D-H法建立了各连杆的参考坐标系,给出了装校机器人各连杆与末端执行器的位姿关系,并推导出装校机器人的运动学正解方程。采用微分变换法求得机器人雅可比矩阵并对装校机器人进行了奇异性分析,为装校机器人在实际装校作业环境中的轨迹规划及实时控制提供了理论基础和重要数据。

6自由度装校机器人逆解的确定

为了实现对自主研发的6自由度装校机器人的精确控制,提出了一种机器人的逆解确定方法。通过D-H(Denavit-hartenberg matrix)法建立机器人各连杆的参考坐标系获得D-H参数,推导出机器人的运动学正解并采用解析法求得运动学逆解。基于作业时间最优的思想,采用在X-Y平面末端定域方法从多组逆解中确定出一组运动学逆解。运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现机器人的轨迹规划及实时控制等提供了理论基础。

洁净精密装校机器人的运动学分析及轨迹规划

针对某大型激光器装置的装校过程模块化、阵列化及超洁净工作环境等特点,分析了洁净精密装校机器人的轨迹规划和智能化无人装校的实际需求,提出了"轨迹取点→单关节变化PTP规划→初步轨迹拟合→基于时间和防抖动轨迹优化"的轨迹规划思路和方法。根据该机器人结构特征,应用D-H法建立坐标系,完成了运动学正逆解分析。基于运动学位姿方程,按照机器人作业规划流程,完成了洁净精密装校机器人安装一个模块的轨迹规划和优化,并运用MATLAB 2008绘制了具体轨迹曲线。最后运用Pro/E 4.0进行了机构运动学仿真验证,验证表明洁净精密装校机器人在无人工干预及超洁净环境下可实现高洁净、高精密装校。

球棒球心距测量装置及装校方法

激光干涉仪直接测量球棒球心距是目前国际上球棒标准器量值溯源的一种新颖且有效的方法,根据该原理构建球棒球心距测量装置。通过激光干涉仪校准、导轨滑动平台直线度调节以及球座和角锥反射镜座装校等方法,来降低几项主要误差来源,并进行实验及不确定度分析。当测量球心距为300 mm的标准球棒时,装置的扩展不确定度可达0.5μm。通过与德国DAkks校准证书中采用的三坐标测量机法进行比对,En值为0.41,验证不确定度评定的合理性。实验结果表明:该装置的构建为我国高精度球棒的量值溯源提供新的校准方案,具有良好实用性。

神光Ⅲ激光装置装校系统模块化集成制造

为高速度、高质量地实现神光Ⅲ激光装置的装校,在分析系统特征和功能的基础上,提出采用模块化集成制造模式进行装校系统的集成制造。阐述了模块化集成制造的模块化分解、系统模块化集成和并行协同制造等关键技术。装校系统模块化集成制造解决了系统实现过程中的洁净、精度和效率等方面的问题。

小型Mie散射激光雷达系统设计与装校

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的1064nm小型M ie散射激光雷达系统,详细论述了系统的设计、加工、建造和系统装配调试过程。解决了信号采集所需要的控制电路,实现了激光雷达的收发同步。实验结果表明:系统的几何重叠因子稳定可靠,校准误差为0.00143。这同时也说明了系统设计、装校的合理性。

光机装校阶段红外与可见光图像配准技术研究

针对在光机装校阶段,分析光学件和金工件的设计、加工和装配的累积误差对图像配准精度的影响。首先,分析在光机装校时采取主观评价方法评价图像配准质量的原因;其次,具体分析物镜的焦距和畸变误差、光轴一致性误差和探测器安装面误差对图像配准精度的影响。通过分析误差产生的原因,提出在光机装校时的解决办法。

KM6太阳模拟器拼接式准直镜的装校技术

KM6太阳模拟器准直镜是由121块正六边形的球面单元镜拼接而成,拼接后有效口径为6636mm、曲率半径为24800mm。文章分析了3种经典的球面反射镜光学装校的原理,并根据KM6太阳模拟器光学系统的结构参数,确定用平行激光束聚焦的原理装校准直镜。以该原理为基础设计了360°旋转式装校装置,结构简单易行,很好地实现了准直镜的光学装校。文章还分析了装校过程中测量仪器误差、操作人员判读误差对准直镜装校精度的影响。

多谱段标准镜头光学系统设计及装校

本文设计了一款检测用的多谱段标准镜头，其焦距为180mm、相对孔径D F=13、视场角2ω=6°。该镜头具有波段（400-1000nm）跨度比较宽的特点，并且对每个特定波长的传递函数值都有严格的要求，即在80 lp/mm时均达到0.5以上，且畸变小于2%。设计时运用光学设计软件ZEMAX的多重结构功能，保证了每个特定的波长传递函数都能达到要求。在装校镜头时通过定心仪精调每组镜片与镜筒的同轴度。经过精细的设计及有效的装校，最终产品测试结果表明轴上星点达到非常良好的效果，传递函数全部满足设计要求。

一种装校设备的改进设计与研究

ORU装校设备是用于将光学元件安装在大型激光装置上的专用设备。针对因大型激光装置内部对操作人员来说是盲区所带来的干涉、碰撞等主要问题,提出在ORU装校设备上新增六维力和力矩传感器的改进设计方案,阐述构建思路,建立了动力学模型并加以分析。在装校设备样机上进行干涉试验,得到力及位姿曲线,对改进设计方案进行验证。试验结果表明,ORU装校设备的改进设计方案是可行的,解决了样机中存在的主要问题,提高了装校设备的自动化程度,达到了柔性装校的目的。

拼接干涉仪在控制装校面形中的应用

通过对比大口径光学元件夹持不当时全口径与局部口径之间的图像关系,研究局部面形控制的新方式。并与高精度的大口径干涉仪进行比对测试,验证拼接干涉仪的测试精度。实验表明,拼接干涉仪局部测试精度可达50 nm(PV值).空间分辨力高达5 mm^(-1),可以实现中频段的装校临控。使用拼接干涉仪扫描测试全口径面形,测试不确定度小于100nm.与φ600 mm的大口径干涉仪测试结果差别小于0.04λ(波长λ=632.8 nm)。

基于裂隙灯转鼓的数字化装校技术研究

针对裂隙灯转鼓的光学装校,提出一种数字化装校方法。该方法采用透射式装校系统原理,在检测光路前后加入十字线,通过观察2个十字线在CCD图像中的成像来判断装校质量,最后通过图像处理得到数字化信息。通过提取2个十字线的中点坐标,判断转鼓光学系统的光轴是否一致;通过提取CCD图像的清晰度大小,判断转鼓光学系统是否对焦。利用该方法对转鼓进行装校,结果表明:该方法是一种利用图像处理技术将装校位置信息转化为数字信息的数字化方法,通过数字图像分析装校误差在0.1mm以内。

别汉棱镜的旋像精度分析和装校方法

本文详细讨论了别汉棱镜组的装校误差对光轴偏折的作用,分析了三轴装配误差对像点运动精度的影响,并给出了装配及检测别汉棱镜系统的一种有效方法。

离轴二极管泵浦固体激光雷达系统设计与装校

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的离轴二极管泵浦固体激光雷达系统,详细论述了系统的设计、加工和装配调试过程。设计了信号采集控制电路,实现了激光雷达的收发同步。结果显示,采用实验法校准所得几何重叠因子随距离的分布曲线和理论计算所得结果基本吻合,且实验法所得系统几何重叠因子随距离的分布曲线是稳定的。

面向高功率激光装置精密装校实验室的三维重建技术及应用

针对高功率激光装置对成千上万光机组件的精密装校工艺数字化仿真验证的工程需求及精密装校实验室(OAB)的特殊环境,基于多视角序列图像三维重建技术,提出实现OAB三维重建的总体技术.首先结合实验室重建对象的特点,分析了满足于OAB三维重建的多视角序列图像采集、特征提取、特征匹配、自适应均匀点云采样等相关方法;然后以激光跟踪仪为重建对象,详细介绍了三维重建流程;最后依次完成实验室其他特征模型的三维重建,并将提出的OAB三维重建的总体技术应用于整个OAB重建,实现了精密装校环境的三维重建.OAB重建结果表明,该技术可获得较高逼真度的精密装校实验室数字化模型,满足光机精密装校工艺数字化仿真验证的需求.

多光谱定标设备光学系统装校

简单介绍多光谱扫描仪辐射定标设备光学系统装校过程。内容分三部分叙述,即:可见光系统装校,红外系统装校,太阳定标系统装校。

平面包络环面蜗杆传动付的特性及装校

介绍了平面包络环面蜗杆传动付的成形原理和其具有体积小,承载能力大,传动效率高的传动特点,及装校要点。实践证明:采用观察接触斑点调整间隙的方法能使平面包络环面蜗杆传动时得到正确合理的应用。