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提高光栅莫尔条纹信号质量的滤波方法

光学精密工程 2011年第8期19卷 1944-1949页

作者：吴宏圣曾琪峰乔栋郭帮辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对莫尔条纹信号的质量问题提出一种相位差滤波法。将指示光栅上四场裂相方式中每场细分为多个不同相位的行组合,利用行组合间的不同相位排列关系来消弱高次谐波的分量,从而提高莫尔条纹信号的质量。首先,介绍了莫尔条纹的傅里叶级数... 详细信息

针对莫尔条纹信号的质量问题提出一种相位差滤波法。将指示光栅上四场裂相方式中每场细分为多个不同相位的行组合,利用行组合间的不同相位排列关系来消弱高次谐波的分量,从而提高莫尔条纹信号的质量。首先,介绍了莫尔条纹的傅里叶级数表达式,对莫尔条纹的各次谐波特性进行了分析。然后,以指示光栅的图案设计为例,阐明该滤波方法消除二次、三次和四次谐波的过程。最后,通过仿真和实验,验证了该滤波方法对削弱高次谐波的有效性。实验结果表明,该滤波方法可将莫尔条纹信号的三次谐波削弱4.9%,在20μm内测量精度提高了0.5μm。另外,该方法仅改变指示光栅的刻划图案,不增加制造成本和体积,实用性强,易于工业生产。

关键词：莫尔条纹相位差滤波指示光栅高次谐波

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TDICCD全景航空相机像移补偿研究

TDICCD全景航空相机像移补偿研究

作者：吴宏圣中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：硕士

在研制航空相机时，为提高相机的分辨力，通常都采用像移补偿技术。像移补偿在工程实现时，经常采用简化的像移速度公式。忽略了飞机初始姿态角的影响，这就必然带来补偿后的像移误差。本文结合在研的TDI CCD全景航空相机，用两种... 详细信息

在研制航空相机时，为提高相机的分辨力，通常都采用像移补偿技术。像移补偿在工程实现时，经常采用简化的像移速度公式。忽略了飞机初始姿态角的影响，这就必然带来补偿后的像移误差。本文结合在研的TDI CCD全景航空相机，用两种不同的方法实现对像移速度公式的推导：坐标系变换法和正交投影解析法。利用坐标系变换的方法可推出像面上各点的像移速度公式，该公式包含了几乎所有的运动因素：飞机的前向飞行、飞机的姿态角变化、相机自身的摆扫运动等等，是精确的像移速度公式。本公式同样适用于画幅式航空相机和线阵CCD推扫型航空相机。利用正交投影解析法推导像移速度公式，忽略了飞机的姿态角的变化，认为飞机的姿态角为零，所以它是简化的像移速度公式。简化后的像移速度公式在工程上容易实现，但是，在飞机姿态角不为零时，会产生像移误差。本文通过举例的方法，对这种误差进行了定量的分析，指出这种误差对像质的影响程度。研究了全景相机像移补偿的具体实现方法，提出了相机在摆扫方向上的真角度补偿方法，补偿后的像移误差与摆扫速度无关，从而降低了对镜筒扫描系统的稳速精度要求。最后通过实验验证了真角度像移补偿方法的可行性。

关键词：航空相机像移补偿像移误差坐标系变换真角度像移补偿

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基于回归分析的绝对式光栅尺精度提高方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第1期43卷 21-23,79页

作者：乔栋续志军吴宏圣曾琪峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

提出一种使用回归分析提高绝对式光栅尺测量精度的方法.分析了影响绝对式光栅尺测量精度的因素以及提高其测量精度的方法;对JC09型绝对式光栅尺的测量值和真值进行回归分析,得到回归方程;对回归方程进行了显著性分析,并提出了修正方程;... 详细信息

提出一种使用回归分析提高绝对式光栅尺测量精度的方法.分析了影响绝对式光栅尺测量精度的因素以及提高其测量精度的方法;对JC09型绝对式光栅尺的测量值和真值进行回归分析,得到回归方程;对回归方程进行了显著性分析,并提出了修正方程;通过实验验证了该方法能够有效提高绝对式光栅尺的测量精度.实验结果表明：在绝对式光栅尺800mm测量长度内,测量精度由0∽18.25μm提高到-4.21∽5.72μm.另外,该方法具有成本低、计算量少以及易于实现的优点.

关键词：测量回归分析绝对式光栅尺精度误差补偿

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折射/谐衍射红外双波段成像光谱仪系统研究

物理学报 2010年第10期59卷 6980-6987页

作者：刘英孙强卢振武曲锋吴宏圣李淳中国科学院长春光机与物理研究所光电技术研发中心长春130033 中国科学院研究生院北京100049

为了获取足够的目标信息,充分利用中波红外和长波红外的光谱信息,建立了谐衍射中、长波红外超光谱成像系统.利用谐衍射元件独特的色散特性,将谐衍射透镜应用于中、长波红外超光谱成像系统中,使系统在中波红外3.7—4.8μm和长波红外8—12... 详细信息

为了获取足够的目标信息,充分利用中波红外和长波红外的光谱信息,建立了谐衍射中、长波红外超光谱成像系统.利用谐衍射元件独特的色散特性,将谐衍射透镜应用于中、长波红外超光谱成像系统中,使系统在中波红外3.7—4.8μm和长波红外8—12μm的2个红外大气窗口内获取数百个光谱图像.设计结果表明,中波红外波段,在18对线/mm处光学系统的调制传递函数(MTF)大于0.55;长波红外波段,在13对线/mm处光学系统的MTF大于0.5;光学系统的衍射环绕能,在中波红外波段30μm半径范围内大于85%,在长波红外波段38μm半径范围内大于80%;光谱分辨率在4.25μm处为0.039μm,在8.5μm处为0.072μm.光学系统的MTF在各个波长处均接近衍射极限,衍射能量完全满足国内现有探测器像元尺寸对能量的要求。

关键词：红外双波段谐衍射透镜超光谱成像光学系统

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绝对式光栅尺细分误差补偿方法

光学学报 2015年第1期35卷 212-217页

作者：乔栋续志军吴宏圣曾琪峰刘阳孙强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了提高绝对式光栅尺的细分精度,提出了一种细分误差补偿方法。对绝对式光栅尺A、B两路叠栅条纹信号进行傅里叶分析,建立叠栅条纹信号模型;对信号模型中的相位、振幅、谐波、直流分量进行校正,得到理想叠栅条纹信号的模型;对比实际信... 详细信息

为了提高绝对式光栅尺的细分精度,提出了一种细分误差补偿方法。对绝对式光栅尺A、B两路叠栅条纹信号进行傅里叶分析,建立叠栅条纹信号模型;对信号模型中的相位、振幅、谐波、直流分量进行校正,得到理想叠栅条纹信号的模型;对比实际信号模型和理想信号模型的细分位置,得到绝对式光栅尺的细分误差;根据该误差对细分值进行补偿,提高细分精度。通过使用JC09型绝对式光栅尺对该方法进行验证,可使其细分相对误差从2.70%降低到1.05%。实验结果表明,该方法能够有效地提高绝对式光栅尺细分精度,且该方法具有原理简单、易于实现的优点。

关键词：测量细分误差傅里叶分析绝对式光栅尺叠栅条纹

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绝对式直线光栅尺可靠性预计

组合机床与自动化加工技术 2015年第10期 98-100页

作者：张立华吴宏圣中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了能够准确有效地评估现有绝对式光栅尺的可靠性,对当前绝对式光栅尺的可靠度能够有一个定量的分析,因此对目前某型号绝对式光栅尺进行了研究。首先,建立了可靠性模型,然后,引入了相似比较法和国家军用标准GJB/Z299C《电子设备可靠性... 详细信息

为了能够准确有效地评估现有绝对式光栅尺的可靠性,对当前绝对式光栅尺的可靠度能够有一个定量的分析,因此对目前某型号绝对式光栅尺进行了研究。首先,建立了可靠性模型,然后,引入了相似比较法和国家军用标准GJB/Z299C《电子设备可靠性预计手册》中常用的元器件应力法对该光栅尺进行了详细的预计,定量地预测其可靠性水平,最后,给出了预计结果,对预计的结果进行了分析,找出系统薄弱环节,给出了提高可靠性的对策。结果表明:可靠性预计的结果表明该型号的的绝对式光栅尺的平均无故障间隔时间11987h达到了原目标要求的10000h。该方法具有实用性,能够利用此方法来对绝对式光栅尺的可靠性进行预计,而且评价出的可靠性水平可以指导该绝对式光栅尺的可靠性测试与试验。

关键词：可靠性预计绝对式光栅元器件应力法

TDI CCD全景式航空相机的像移补偿误差分析

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光学精密工程 2003年第6期11卷 545-549页

作者：吴宏圣潘凝翟林培中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 上海交通大学上海200030

基于TDICCD的航空相机通常工作于推扫方式,介绍了一种新型TDICCD全景式航空相机。与相同CCD片数的推扫式相机相比,其优点是扩大了摄影视场,但同时带来摆扫方向上的像移。针对这一问题,提出了一种真角度像移补偿方法,并通过实验验证了真... 详细信息

基于TDICCD的航空相机通常工作于推扫方式,介绍了一种新型TDICCD全景式航空相机。与相同CCD片数的推扫式相机相比,其优点是扩大了摄影视场,但同时带来摆扫方向上的像移。针对这一问题,提出了一种真角度像移补偿方法,并通过实验验证了真角度像移补偿的正确性。以型号为CT F3的TDICCD相机为例,对前向像移补偿误差进行了分析,提出系统的性能指标:TDICCD积分时间精度应大于5‰,扫描反射镜补偿精度应大于1%。

关键词：航空相机像移补偿误差分析 CCD 摆扫真角度

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应用于数控机床的绝对式光栅尺

世界制造技术与装备市场 2013年第3期 74-77页

作者：吴宏圣中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

随着现代加工业的迅速发展，数控机床的应用越来越广，同时对数控机床定位精度也日益提高，精密滚珠丝杠加角度编码器式的半闭环控制系统已很难满足用户的需求。基于半闭环控制系统的数控机床具有明显的缺点：无法控制机床传动机构所产... 详细信息

随着现代加工业的迅速发展，数控机床的应用越来越广，同时对数控机床定位精度也日益提高，精密滚珠丝杠加角度编码器式的半闭环控制系统已很难满足用户的需求。基于半闭环控制系统的数控机床具有明显的缺点：无法控制机床传动机构所产生的传动误差、

关键词：数控机床应用光栅尺绝对式闭环控制系统角度编码器定位精度滚珠丝杠

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增量位移集成光电传感器设计

电子测量与仪器学报 2013年第10期27卷 992-997页

作者：刘阳吴宏圣杨帆许家林中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了提高处理增量位移信息的集成光电传感器输出信号的有效精度,降低输出阻抗,以保证光电传感器的性能。基于0.35μm CMOS工艺,采用Cadence设计了1款用于处理增量位移信号的光电传感器,并对关键参数进行了理论推导以及验证。实验结果表... 详细信息

为了提高处理增量位移信息的集成光电传感器输出信号的有效精度,降低输出阻抗,以保证光电传感器的性能。基于0.35μm CMOS工艺,采用Cadence设计了1款用于处理增量位移信号的光电传感器,并对关键参数进行了理论推导以及验证。实验结果表明,该光电传感器输出信号有效精度优于10 bit,输出阻抗低于5Ω,各项性能指标均符合行业标准,并且能够稳定地运行。

关键词：增量位移光电传感器有效精度输出阻抗