摘要：目前电子内窥镜仅能观察前方视场,为了消除后方视野盲区给病人带来的误损伤,设计了一个可以同时观察前方和后方视场的电子内窥镜。第一片透镜采用类"双胶合"透镜设计的方法,并在透镜的前表面添加环形反射膜来满足前置物镜透射和反射的需求。系统采用球面设计,以降低成本。运用Zemax软件对系统进行优化,并配以1/10in(1in=2.54cm)电荷耦合器件(CCD)接收成像。设计结果表明,该系统的径向尺寸为5.5mm,满足内窥镜对小尺寸的要求,轴上和轴外像面照度均匀,各视场在100lp/mm处的光学传递函数(MTF)值在0.75以上,接近衍射极限,满足分辨率的要求。

摘要：共孔径光学结构可以充分利用长焦距、大孔径光学系统高分辨率的特点,是光学系统发展的重要方向之一。文中设计了一套可见光成像、激光成像和激光测高共孔径的跟踪引导系统。共孔径设计结合了高分辨率的可见光系统与高测量精度的激光系统,使系统既可以获得目标的高清图像,又可以得到目标的相对位置信息。同时,共孔径光学结构可以压缩系统尺寸,降低光学系统在跟踪过程中的转动惯量,有利于系统的整体实现。可见光子系统的焦距1 200 mm,F数6,视场±1.2°;1 064 nm激光成像子系统焦距1 500 mm,F数7.5。各系统的成像质量均接近衍射极限,并通过公差分析验证了系统的公差分配结果。

摘要：为了实现振镜旋转角度的高精度测量,设计了一种利用反射式圆形衍射光栅的角度测量系统,对该系统的测量原理、测量过程、测量精度等进行了相应的设计、仿真与验证。设计与振镜同轴的反射镜,搭配反射式圆光栅以及光敏检测器件,利用反射式圆光栅产生的±1级衍射光干涉,把振镜转角位移量转化为干涉条纹光强的变化,以实现振镜转角的测量。实验结果表明:该测量系统能实现振镜±10°的角度测量,测量精度为10″。实现了振镜旋转角度的高精度测量,并且该装置结构紧凑,满足扫描振镜的小巧化设计需求。

摘要：为提高自主研发的大型机组轴系激光对中仪的对中精度,减少由位置检测单元(PSD)受杂散光干扰引起的误差,提出一种基于互相关算法的微弱信号提取方法。建立基于互相关算法的数学模型,并设计模拟电路,实现了大型机组轴系激光对中仪的位置误差补偿;搭建实验测试系统获取PSD坐标数据,使用二维精密微位移平台进行重复性实验验证,对测量数据进行分析。实验结果表明,该方法可以在自然光照条件下保证设备的精度,分辨力在0.005 mm内,可以有效地提高大型机组轴系激光对中仪对外界噪声的抗干扰性能。

摘要：焊接表面缺陷是评价焊接质量的重要指标,针对现有检测方法测量精度较低的问题,设计了一种基于光学相干测距原理的焊接表面缺陷检测系统。首先,基于迈克耳孙干涉仪的原理,利用宽带激光扫描焊接表面的一点,以采集参考臂和测量臂的干涉光强。然后,通过采集的光强确定被扫描点对应的干涉光谱。最后,计算该光谱对应的光程差,从而确定被扫描点相对参考镜的轴向高度。实验结果表明,该系统的轴向测量精度能达到10μm,横向分辨率能达到13μm,可以精确识别表面气孔、漏焊、错边等焊接缺陷,准确测量焊缝的几何形状并判断焊缝的成形情况。

摘要：根据大尺寸零部件精密测量的需求,设计了一套基于机器视觉的非球面双远心工业镜头,有效地代替人眼进行检测。系统采用7片透镜组成的对称式结构,孔径光阑居正中;引入2个新型非球面提高成像质量,并最大程度的减小了系统体积,使系统总长为292 mm。在奈奎斯特频率为50 lp/mm时,调制传递函数MTF值均高于0.6,并进行公差分析,满足成像要求。系统工作距127.3 mm、入瞳直径300 mm、景深80 mm、最大畸变0.005%、远心度小于0.01°,实现了大口径、大景深、低畸变等设计要求,达到了双远心的目的。该系统可广泛应用于航空航天、轨道客车和汽车船舶领域的生产和检测等环节。

摘要：为了解决绝对式编码器的编码盘复杂,增量式编码器不能获取绝对位置信息的问题,设计了一种具有2组码道的非接触角度测量的电容式旋转编码器。编码器包括2个定子和1个转子,由FPGA产生的4路相位差90°的高频方波信号作用在定子的发射极上,转子具有正弦轮廓,可将角度位置编码为基于正交调制的相位/频率调制信号,然后利用FPGA和DSP将调制信号数字化解码到角位置,最后通过RS485将数字角度位置传输到计算机上,实现了绝对角位移的在线检测。实验结果表明:设计的编码器工作可靠,测量稳定。

摘要：本文基于LabVIEW以及专用的机器视觉函数库IMAQ Vision,以最新型的机器视觉检测技术为核心,设计了一套针对渐开线直齿圆柱齿轮的检测系统。将待测齿轮采集图像进行逐步处理,选择合理有效的算法提取需要的渐开线直齿圆柱齿轮的多项参数。通过使用万能工具显微镜对同一齿轮检测分析,对比两种不同的检测方法所得的齿轮参数以及检测时间、劳动强度等,验证了本文设计的检测系统具备可行性和实用性,在降低人为误差以及操作简便上有着极为显著的优势。

摘要：为达到道路标识实时检测的要求,针对目前主流的目标检测算法在图像处理器上存在模型参数量大、实时性差、功耗大和成本高的问题,提出一种基于FPGA的道路标识实时检测方案。为减少参数量、提高检测速度,采用YOLOv3-tiny作为特征提取网络,进行权重参数的训练与优化;将模型浮点数参数量化为8位定点数,并将量化后的网络模型在FPGA上完成部署实验。实验结果表明,在Yolov3-tiny网络检测速率上,本系统对实验数据集的测试帧率可达到153 fps,功耗为4.92 W,峰值GOP/s为115GOP/s。该系统可以满足实时目标检测的要求,并且能够在低功耗的状态下实现系统的部署。

摘要：在互相关原理的基础上提出一种新型的光学系统透过率测试方法,该方法采用调制光源获取调制交流光,调制交流光通过分光镜得到一定频率的调制测量光A与调制参考光B。测量光A与参考光B分别经滤光片进行光谱校正后被光电池接收,转换为电信号,并送入两路锁定放大器处理后,得到与出瞳光能量成正比的电信号,经A/D转换后送至上位机处理得到被测系统的透过率。该方法排除背景光等干扰,使透过率测试可以在亮场中进行,克服传统方法在暗室中单通道分时测试存在的缺点。实验结果表明,测试精度优于0.5%。