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精密位移传递的直径三点轴承内外径高精度检测

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东北师大学报（自然科学版） 2024年第3期56卷 95-103页

作者：陈国学于硕王玮白雪龙李文昊周文渊巴音贺希格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

基于V形块角分线特性,结合光栅精密位移测量技术,通过精密位移传递方式实现了轴承内外径的检测.此方法通过测量直径三点空间距离进行内外径检测,计算时不存在数据拟合误差,且对不同曲率轴承可实现快速装夹,测量效率及精度高.先通过建立... 详细信息

基于V形块角分线特性,结合光栅精密位移测量技术,通过精密位移传递方式实现了轴承内外径的检测.此方法通过测量直径三点空间距离进行内外径检测,计算时不存在数据拟合误差,且对不同曲率轴承可实现快速装夹,测量效率及精度高.先通过建立坐标系推导了基于该测量方法的位移传递数学模型,为精度分析提供理论基础;然后分析了轴承夹具装调误差、杠杆传感器装调误差、轴承最大直径寻迹误差及位移台轴系正交性误差对测量精度的影响;并根据提出的V形块角分线多点对准法实现了轴承夹具的高精度装调;最后搭建实验平台,进行了高精度环规内径测量实验.实际检测结果表明,基于该测量方法搭建的系统对直径分别为75.0004和24.9994 mm环规测量的准确度分别为0.68和0.69μm,满足精密轴承内外径检测的需求.

关键词：轴承内外径 V形块精密位移台精密位移传递

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高斯与平顶光束纳秒脉冲激光物质蒸发烧蚀动力学仿真研究

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物理学报 2024年第9期73卷 186-198页

作者：尹培琪许博坪刘颖华王屹山赵卫汤洁中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049

基于建立的纳秒脉冲激光与金属铝相互作用的二维轴对称模型,仿真研究了光束整形对纳秒脉冲激光烧蚀金属铝过程中蒸发烧蚀动力学的影响.结果表明:等离子体屏蔽对靶材的烧蚀特性具有显著影响,屏蔽效应主要体现在脉冲的中后期.对于3种激光... 详细信息

基于建立的纳秒脉冲激光与金属铝相互作用的二维轴对称模型,仿真研究了光束整形对纳秒脉冲激光烧蚀金属铝过程中蒸发烧蚀动力学的影响.结果表明:等离子体屏蔽对靶材的烧蚀特性具有显著影响,屏蔽效应主要体现在脉冲的中后期.对于3种激光轮廓,高斯光束的屏蔽效果最强,随着整形后的平顶光束直径的增大,屏蔽效果逐渐减弱.平顶光束与高斯光束作用下,靶材温度的二维空间分布较为不同.高斯光束作用时,靶材中心最先升温,随后温度沿径向和轴向扩散.由于平顶光束的能量分布更加均匀,因此一定径向范围内的靶材同时升温.光束整形对靶材的蒸发烧蚀动力学影响较大.对于高斯光束,靶材中心先烧蚀,随后产生径向烧蚀.由于整形后平顶光束的能量密度降低,因此靶面蒸发时间较高斯光束延后,并且一定径向范围内的靶材同时发生蒸发烧蚀.3种激光轮廓下,靶材的蒸发烧蚀形貌与光束的强度分布类似,其中高斯光束的烧蚀坑呈中间深两边浅的特点,平顶光束的烧蚀坑较为平坦.

关键词：光束整形激光与物质作用蒸发烧蚀等离子体屏蔽

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基于局部最大梯度与最小强度先验的光场图像去模糊

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激光与光电子学进展 2024年第18期 336-345页

作者：赵宗晨刘春雨徐明林张玉鑫刘帅胡荟灵中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室

空间三维重建在遥感、军事、航空航天等多种领域均有着重要应用。其中，光场成像技术被广泛应用，为了使三维重建更精确，需要对光场成像的每个平面清晰成像。因此，提高光场图像的像质是解决空间重建的关键。首先，将光场成像应用于空... 详细信息

空间三维重建在遥感、军事、航空航天等多种领域均有着重要应用。其中，光场成像技术被广泛应用，为了使三维重建更精确，需要对光场成像的每个平面清晰成像。因此，提高光场图像的像质是解决空间重建的关键。首先，将光场成像应用于空间成像系统中，建立基于波动光学的光场成像模型，降低了成像模型复杂性，仿真出光场原始图像。其次，根据光场数字重聚焦算法，进行数字调焦，得到不同对准平面处的光场图像。最后，由于相对运动造成的误差、数字重聚焦算法存在的一定误差和微透镜阵列在光路中成像造成中高频信号损失等因素，重聚焦图像模糊。现有的图像去模糊算法并不能满足光场成像技术所需的像质要求，因此，本文提出一种去除遥感光场重聚焦图像模糊的算法。该算法利用图像模糊会导致局部最小强度值变大和局部最大梯度值变小的先验知识，通过构建能量函数，使用改进的半二次分裂方法估计潜在图像和模糊核，以达到去模糊的目的。结果表明，所提算法在处理光场重聚焦图像上优于其他图像去模糊算法。

关键词：光场成像波动光学数字重聚焦图像去模糊

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自适应权重细节保持多曝光图像融合

激光与光电子学进展 2024年第18期 326-335页

作者：文瑞鸿刘春雨刘帅周美丽张玉鑫中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室

多曝光图像融合针对图像传感器不足以捕获大动态范围场景的问题，将同一场景下多幅曝光程度不同的图像融合，得到一幅包含丰富场景细节的高动态范围图像。针对融合中常出现的图像细节保存不足、边缘光晕等现象，提出一种自适应权重细节... 详细信息

多曝光图像融合针对图像传感器不足以捕获大动态范围场景的问题，将同一场景下多幅曝光程度不同的图像融合，得到一幅包含丰富场景细节的高动态范围图像。针对融合中常出现的图像细节保存不足、边缘光晕等现象，提出一种自适应权重细节保持多曝光图像融合算法。利用图像块分解中的对比度与结构分量提取融合结构度权重，同时利用二维熵选取亮度基准计算曝光度权重，结合饱和度权重使融合后的图像更好地还原场景的亮度与色彩信息。最后利用双金字塔融合在多个尺度上融合源图像序列，能够避免边界处不自然的光晕，得到保留更多细节的高动态范围融合图像。选取3个数据集中的70组多曝光图像进行实验，结果表明，所提算法的平均融合结构相似度达到0.983，平均交叉熵达到2.341，与经典或最新的多曝光融合方法相比能维持场景本身的亮度分布，同时保持更多的图像信息，验证了所提算法的有效性。所提算法融合结果优秀，视觉效果良好。

关键词：图像处理高动态范围多曝光融合图像块分解二维熵图像金字塔

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天基空间小目标复杂场景数字成像仿真

系统仿真学报 2024年

作者：李鹏飞徐伟朴永杰方应红石敦攀中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室

针对天基空间目标检测技术研究对空间图像数据源的普遍需求，重点面向智能算法训练数据不足以及传统算法使用数据单一等问题，以生成空间小目标复杂场景下动态数字序列图像为目的，设计了一种基于天基观测平台的可见光数字成像仿真系统... 详细信息

针对天基空间目标检测技术研究对空间图像数据源的普遍需求，重点面向智能算法训练数据不足以及传统算法使用数据单一等问题，以生成空间小目标复杂场景下动态数字序列图像为目的，设计了一种基于天基观测平台的可见光数字成像仿真系统。提出了一种小目标成像模型，基于二维形状特征点描述法及成像解析模型，对空间目标进行数字建模及成像模拟；设计了一种背景恒星成像方法，经过视场恒星选取、成像坐标转换和亚像素级位置建模，可实现精度达±0.005像素的星点目标位置成像建模；设计了空间环境下多种光照背景的动态模型，并进行了成像噪声分析及建模，拓扑了空间目标检测图像的场景种类及鲁棒性检测的试验条件。最后，在运动仿真算法设计中加入了目标灰度动态变化、目标曲线运动、运动拖尾以及平台抖动等成像仿真功能。仿真结果表明，该仿真系统可生成定制化的动态数字图像序列。经必要性与充分性验证评估，本数字仿真系统满足空间目标检测算法开发对多元图像数据的需求，对空间目标检测算法研究有一定使用价值。

关键词：空间小目标复杂场景成像模型图像处理动态仿真

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高光谱偏振技术的研究进展及展望

光学精密工程 2024年第14期32卷 2141-2165页

作者：颜昌翔张源泊建鞠学平于博李先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 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司山东青岛266000

高光谱偏振技术是一种融合了高光谱和偏振成像的新兴技术,其在多个科学领域成为研究热点。本文旨在全面综述高光谱偏振技术的研究进展,并展望其未来发展方向。首先介绍了高光谱偏振技术的基本原理,解释了高光谱和偏振成像相结合的优势... 详细信息

高光谱偏振技术是一种融合了高光谱和偏振成像的新兴技术,其在多个科学领域成为研究热点。本文旨在全面综述高光谱偏振技术的研究进展,并展望其未来发展方向。首先介绍了高光谱偏振技术的基本原理,解释了高光谱和偏振成像相结合的优势。然后,根据不同的设计原理介绍了偏振光谱仪器的分类。接下来详细讨论了该技术在遥感、医学、环境监测、地球科学和材料科学等领域的广泛应用。通过对不同领域的案例研究进行梳理,展示了高光谱偏振技术在提供更为丰富、精确信息方面的独特优势。最后对高光谱偏振技术目前面临的挑战进行了分析,包括仪器设备的精密性、数据处理的复杂性以及与其他传感设备的有效融合的问题。针对这些挑战,探讨了未来技术发展方向。未来的研究应着重于提升该技术的高光谱和时间分辨率,提高数据处理和分析准确性,扩展不同应用场景的适用性,以更好地满足不同领域的需求。综合而言,高光谱偏振技术作为一种全面、高效的信息获取手段,在多个领域取得了显著的研究进展。通过优化高光谱偏振技术满足更宽广的应用领域,高光谱偏振技术有望成为未来科学研究和实际应用中的重要工具。

关键词：高光谱高光谱偏振成像技术偏振光谱仪

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基于辐射传输模型的余弦校正器优化设计

激光与光电子学进展 2024年

作者：卢天姣杨斌张军强李先峰吴旋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司

为了提高下行光传感器对太阳下行辐射测量的准确性，首先基于材料表面辐射传输原理，构建了余弦校正器的辐射传输模型，建立了平板型余弦校正器阴影环结构参数的解析方程，并提出了一种结构优化设计方法。其次，在一种小型无人机下行光... 详细信息

为了提高下行光传感器对太阳下行辐射测量的准确性，首先基于材料表面辐射传输原理，构建了余弦校正器的辐射传输模型，建立了平板型余弦校正器阴影环结构参数的解析方程，并提出了一种结构优化设计方法。其次，在一种小型无人机下行光传感器的余弦校正器的设计中，采用遗传算法求解了解析表达式的最优结构参数，并通过光学仿真验证模型，结果显示，优化结构参数的余弦校正器在0°～90°范围内余弦校正全局加权误差最小。最后，在实验室对半径10mm余弦校正器样机进行了余弦响应特性测试，结果表明，优化结构在0°～90°范围内余弦校正全局加权误差为4.62%，与仿真结果相当，验证了阴影环结构参数的解析方程的正确性，为余弦校正器的结构优化和误差分析提供了参考。

关键词：辐射测量余弦校正器辐射模型优化设计

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压电平台高精度自适应分数阶滑模跟踪控制

光学精密工程 2024年第16期32卷 2504-2512页

作者：孙明超彭佳琦宋悦铭中国科学院长春光学精密机械与物理研究所动态光学成像与测量全国重点实验室吉林长春130033 陆军装备部吉林长春130022

为了实现压电平台高精度指令跟踪控制,针对其存在的严重迟滞问题,本文提出了一种自适应分数阶滑模跟踪控制方法。首先,根据Duhem模型结构将分数阶算子和自适应律引入到滑模面的设计过程中,增加滑模面的自由度可变性并实现了滑模面参数... 详细信息

为了实现压电平台高精度指令跟踪控制,针对其存在的严重迟滞问题,本文提出了一种自适应分数阶滑模跟踪控制方法。首先,根据Duhem模型结构将分数阶算子和自适应律引入到滑模面的设计过程中,增加滑模面的自由度可变性并实现了滑模面参数的自适应调节;其次,利用不确定和干扰估计方法代替传统的滑模控制器切换项,解决了滑模控制器存在的抖振问题并提高了控制器的鲁棒性。最后,通过压电平台指令跟踪控制实验结果表明:相较于PID和传统的滑模控制方法,提出的自适应分数阶滑模控制器的指令跟踪误差减小了80%以上,在50 Hz参考指令信号下自适应分数阶滑模控制器将压电平台的平均跟踪误差降低到0.41μm。因此,自适应分数阶滑模控制方法具有更加优越的跟踪性能。

关键词：压电平台迟滞非线性自适应控制分数阶滑模控制

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小型化全光纤激光器壳体结构设计与分析

激光技术 2024年第4期48卷 584-589页

作者：李明宋国龙毕野李星霖张秀齐王禹凝郑权长春新产业光电技术有限公司长春130103 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了进一步优化小型化激光器的性能,在一般性原则的基础上设计了一款输出功率大于10 W、1030 nm高稳定性的小型化全光纤激光器壳体结构。壳体体积为220 mm×270 mm×75 mm,质量小于7 kg;壳体结构采用柔性支撑的减振设计,并可使激光器在... 详细信息

为了进一步优化小型化激光器的性能,在一般性原则的基础上设计了一款输出功率大于10 W、1030 nm高稳定性的小型化全光纤激光器壳体结构。壳体体积为220 mm×270 mm×75 mm,质量小于7 kg;壳体结构采用柔性支撑的减振设计,并可使激光器在温度-55℃~45℃的小型化平台下保持正常运行。利用有限元分析软件对激光器壳体进行了热分析与随机振动分析,按照设计图纸对小型化全光纤激光器样机进行了加工,并进行了实验验证。结果表明,激光器壳体在45℃下,激光器最热面温度为49.5℃,温升约为4.5℃,散热性能良好;在随机振动功率谱密度总均方根10.77 g的实验条件下,激光器最大3σ应力为171 MPa,随机振动响应均方根值仅为24.5 g,壳体结构力学性能良好;激光器壳体结构的散热性能以及力学性能完全满足设计要求,实验结果与仿真结果吻合度较高。该研究为小型化光纤激光器项目的具体实施提供了一定参考。

关键词：激光技术小型化光纤激光器壳体设计柔性支撑热分析随机振动分析实验验证

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