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离轴式畸变校正光轴标定系统研究

离轴式畸变校正光轴标定系统研究

作者：张凯迪中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着光学领域的不断发展,集可见光、红外光以及激光探测于一体的光电设备已得到广泛的应用。这类设备一般都具有多个子光学系统,由于加工制造和装调检测中存在误差,导致各光轴指向性发生变化,影响系统精度或性能。因此在这类设备使用之... 详细信息

随着光学领域的不断发展,集可见光、红外光以及激光探测于一体的光电设备已得到广泛的应用。这类设备一般都具有多个子光学系统,由于加工制造和装调检测中存在误差,导致各光轴指向性发生变化,影响系统精度或性能。因此在这类设备使用之前,需对其光轴一致性或相对夹角进行检测或标定。本文设计了一种光轴标定系统,以离轴无焦扩束系统为光学主体,采用分光器件实现CCD、PSD探测和633 nm激光发射。采用Zemax软件对离轴无焦扩束系统、探测系统以及激光发射系统进行模拟仿真,由于探测系统存在畸变,影响质心点坐标判定和极限角分辨率,因此通过采集系统焦面上各象限的参考点坐标,以极坐标形式建立超定方程组,并利用最小二乘法求解方程组,确定畸变校正参数,应用该参数可有效提高质心提取的准确度及减小畸变对极限角分辨率的影响;为确保工程可行性,以光斑半径为参考对探测系统进行公差分析,确定合理公差范围,并分析不同温度下系统性能变化情况,对主要光学元件进行加工和检测;以实现光学技术指标为主导思想,进行系统的机械结构设计;最后搭建光路进行实验,验证光学系统主要性能指标。经实验检测,两路探测系统的轴上波像差RMS分别为0.0644 λ和0.0655 λ(λ=633nm),优于技术指标λ/15;极限角分辨率分别为0.43"和0.49",优于技术指标0.5”。

关键词：离轴扩束系统畸变校正光轴标定极限角分辨率

基于光学节点特征光轴标定系统的光机结构设计

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基于光学节点特征光轴标定系统的光机结构设计

作者：张涵长春理工大学

学位级别：硕士

光轴是光学设计时规定的一条理想的基准轴线,同时也是实际光学系统的重要指标,进行空间角的测量时是以光轴为基准的,尤其是高精度空间位置测量,微小的光轴偏差都将影响光学系统测量精度。本文针对现有技术无法直接标定透射式光学系统的... 详细信息

光轴是光学设计时规定的一条理想的基准轴线,同时也是实际光学系统的重要指标,进行空间角的测量时是以光轴为基准的,尤其是高精度空间位置测量,微小的光轴偏差都将影响光学系统测量精度。本文针对现有技术无法直接标定透射式光学系统的光轴,无法实现大口径自准直基准调试以及光轴基准无法传递再现的问题,基于动态光学中的等效节点特征提出了一种光轴标定方法并利用Trace Pro软件进行了模拟验证。在研究国内外光轴标定方法的基础上,对光轴标定系统的整体组成结构及各部分之间的关系进行分析,提出了双向互标双自准直平行光管配合显微物镜及寻心执行结构的整体设计方案,确定了光轴标定系统的设计指标。采用模块化的设计思想划分结构设计任务,对光轴标定系统中的发射模块、成像接收模块、姿态调整模块进行光学及结构设计。最后,利用实验室器材搭建实验平台并进行验证性实验。将影响光轴标定的各项因素进行误差合成,结果表明,本文设计的双向互标双自准直平行光管配合显微物镜及寻心执行结构的光轴标定精度优于10″,满足给高精度光电系统焦面组件调整定位提供方向基准的要求,从而应用于多种光电系统装调与测试中,如导弹导引头、大规模集成电路制造用微缩镜头、高精度星敏感器、光电测量设备等领域提供一种测试装调辅助手段。

关键词：光轴标定动态光学等效节点结构设计

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基于多步相移和双平面的光轴坐标标定方法

信息技术 2020年第7期44卷 69-74,78页

作者：陈文艺伍义峰杨辉西安邮电大学物联网与两化融合研究院西安710061 西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121

针对传统标定方法过程复杂、测量精度不高的问题,在基于双平面相机模型标定的基础上结合多步相移法提出了一种新的摄像机光轴坐标标定的方法。该方法通过多步相移法计算出两个平行标定平面的相位分布,通过调整两个成像面相位差分布中心... 详细信息

针对传统标定方法过程复杂、测量精度不高的问题,在基于双平面相机模型标定的基础上结合多步相移法提出了一种新的摄像机光轴坐标标定的方法。该方法通过多步相移法计算出两个平行标定平面的相位分布,通过调整两个成像面相位差分布中心区域,根据主点处相位保持不变原理分别求出光轴的x,y方向坐标,采用电脑编程绘制光栅图案推送至液晶显示屏作为标定模板。实验结果表明,该方法相对于现有的标定方法操作更加灵活简便,标定成本低,有效降低了标定的复杂度,该方法所求得的光轴位置坐标在标定和三维测量时可达到较高的精度能满足测量的要求。

关键词：多步相移双平面模型光轴标定液晶显示屏三维测量

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相控阵雷达光轴的标定与校准

火控雷达技术 2002年第2期31卷 63-66页

作者：傅强西安电子工程研究所西安710100

炮瞄雷达光、电、视轴的标定与校准讲求的是三轴的一致性。而相控阵雷达光电轴的标定与校准则要求光轴与阵面较高的垂直精度。如何在相控阵雷达的装配和维修中标定和校准相控阵天线望远镜的光轴 ,严格控制其引起的视角偏差是本文讨论的... 详细信息

炮瞄雷达光、电、视轴的标定与校准讲求的是三轴的一致性。而相控阵雷达光电轴的标定与校准则要求光轴与阵面较高的垂直精度。如何在相控阵雷达的装配和维修中标定和校准相控阵天线望远镜的光轴 ,严格控制其引起的视角偏差是本文讨论的重点。

关键词：相控阵雷达误差分析光学望远镜光轴标定光轴校准

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基于等效节点理论确定光轴方法的研究

光子学报 2021年第9期50卷 36-45页

作者：刘智颖贾桂园秦天翔黄蕴涵张涵长春理工大学测试分析中心长春130022

针对目前高精度光学系统光轴标定存在的误差问题,提出了一种基于等效节点理论对系统实际光轴进行标定的方法,通过建立基准坐标系、节点坐标系和探测器坐标系,结合齐次坐标变换的方法构建适用于实际系统光轴标定的数学模型。以焦距为100 ... 详细信息

针对目前高精度光学系统光轴标定存在的误差问题,提出了一种基于等效节点理论对系统实际光轴进行标定的方法,通过建立基准坐标系、节点坐标系和探测器坐标系,结合齐次坐标变换的方法构建适用于实际系统光轴标定的数学模型。以焦距为100 mm,物方节点与像方节点之间的距离为20 mm的光学系统为例,基于小旋量理论对其光轴精度影响因素进行了分析与计算,结果表明平行光管、转台、与标定模型三方面引入的标定误差低于10''。为不同的光学系统基于等效节点理论进行光轴标定时的精度分析提供了方法与依据。

关键词：光学系统光轴标定等效节点齐次坐标变换精度分析

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基于星敏感器的跟瞄系统在轨标定方法

太赫兹科学与电子信息学报 2019年第3期17卷 394-401页

作者：高原张卫华郑循江王燕清邢健上海航天控制技术研究所

为分析空间跟瞄机构光轴误差问题,建立了星上跟瞄系统模型,介绍了跟瞄系统不同坐标系间的转换形式,分析了跟瞄机构光轴的误差形式,提出了多星敏光轴标定算法,介绍了标定过程中的坐标转换过程和误差计算方法,通过仿真验证了算法的正确性... 详细信息

为分析空间跟瞄机构光轴误差问题,建立了星上跟瞄系统模型,介绍了跟瞄系统不同坐标系间的转换形式,分析了跟瞄机构光轴的误差形式,提出了多星敏光轴标定算法,介绍了标定过程中的坐标转换过程和误差计算方法,通过仿真验证了算法的正确性,并比较了随机误差对光轴标定的影响,同时在引入星敏感器全天识别算法的情况下对双星敏标定算法的正确性进行了验证,对精确度进行了分析。经仿真,双星敏算法标定精确度可达25”以内,比例系数 K值小于0.01,在跟瞄相机与星敏同时工作的情况下解决了跟瞄相机的在轨标定问题。

关键词：光轴标定空间跟瞄星敏感器