为了同时对多种焊点缺陷类型进行快速识别, 解决现有焊接异常图像识别算法误检率与漏检率偏高的问题, 设计了基于改进型卷积神经网络的深度学习算法。利用自组织映射分类技术, 提高了卷积神经网络的数据选择自适应性, 结合自适应矩估计分析,约束了焊接异常图像中特征集合的收敛条件。实验中将5种常见焊接异常图像以等比例随机分布的形式放入训练集、验证集和测试集中, 再分别用传统识别算法(canny算法和k均值算法)和该算法进行测试。结果表明, 对于桥连缺陷, 3种方法均无误检、无漏检, 对于小球缺陷, 3种方法均符合要求, 而canny算法的检出能力最优, 对于偏球缺陷,3种算法的误检率分别是12.4%,7.3%和与1.4%, 漏检率分别是13.3%,6.5%和1.1%, 对于虚焊和少锡缺陷, 该算法相比传统算法精度高约1个数量级。该算法在对多种焊点缺陷类型识别中具有明显优势。

根据激光引偏干扰设备的工作原理和作战模式，设计了一种激光引偏干扰效果评估仿真试验系统。该系统能够真实地模拟激光半主动制导威胁，可配合激光引偏干扰设备完成干扰效果评估试验，对激光引偏干扰效果进行评估，为评价激光引偏干扰设备的干扰能力提供依据。

偏振敏感光学相干层析术可对生物双折射组织进行功能成像,然后通过分析相位延迟就可得到生物组织的信息。分析了单一入射偏振态对双折射相位延迟准确度的影响。首先提出了系统的理论模型,然后进行MATLAB模拟分析,最后通过实验进一步验证了理论模型的结果。通过MATLAB得到的图像以及实验结果可以看出:在样品具有确定的相位延迟量以及确定的光轴方向时,当线偏振入射光的偏振方向与光轴夹角为0°或者90°时,或当正椭圆入射光的偏振方向与光轴夹角为45°时,相位延迟的测量误差最小。

为了实现高斯圆斑向平顶线斑的转化, 提出了一种用于高斯光束整形的三反射镜光学系统。利用环形面对两个相互垂直方向的光线会聚、发散作用不同, 标准球面具有旋转对称性质, 以及二次曲面系数、非球面系数可以实现高斯分布转化为平顶分布的原理, 采用ZPL语言与自动优化结合的方法完成了系统设计。设计得到了一个方向平顶的矩形光斑以及平顶线斑, 整形效果良好, 并结合在光学相干层析(OCT)系统中对样品照明或扫描的实际要求, 通过小角度(±2°)旋转系统第一个反射镜对所得线斑进行扫描, 在扫描角度内可以实现线性扫描(扫描范围约为10 mm×11 mm)。结果表明, 该三反射镜系统满足轻量化、结构紧凑、不受工作波长影响的要求, 是一种可行、有效的方案。

设计了一块球面-非球面柱透镜,用于将高斯圆斑整形为平顶线斑。通过编写Zemax编程语言批量添加操作数与设置默认优化函数优化结合的方法完成设计,并与性能参数相同的非球面透镜-柱透镜组进行比较,同时分析了球面-非球面柱透镜最后一面到像面距离的不同对线斑长宽比和平顶度的影响。与非球面透镜-柱透镜组相比,线斑尺寸相同但平顶度一般(边缘处约下降10%),在一定范围内调整最后一面到像面的距离可使平顶度变好(可达到90%),但会使长宽比变小(由88.33降至20.38)。所得结果表明,若要获得能量均匀分布的线斑,在长宽比可调整的范围内,球面-非球面柱透镜的设计可以简化光束整形系统结构,满足轻量化的要求,是一种可行的方法。

提出了基于迈克耳孙干涉仪的扫频线聚焦光学相干层析(OCT)系统的光学设计。在照明系统中引入非球面光束整形透镜组,并利用柱透镜组使光束在样品处实现线聚焦,从而减少系统的扫描维数,达到高速成像的目的。调整非球面整形透镜组的参数以实现高斯光束的整形。在投影系统中,对近红外波段选取不同材料组合以达到消色差目的,完成了两种投影系统的设计,远心光路的结构减小了系统的误差。在Zemax非序列中,将参考臂和样品臂通过分束镜并进行光线追迹,验证了该OCT系统具备干涉能力。结果表明,设计的OCT系统能够实现高速、高品质成像。