北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京 100192
在通过单目光栅投影系统形成零件三维点云的过程中，零件表面及边界的反光会造成部分点云突变，使后续重建及测量过程出现误差。本文提出一种相位补偿方法，结合物体轮廓信息和相位等级图的递增特性设计图像处理算法，实现对连续相位图的补偿，减小零件表面及边界反光导致的干扰。实验结果表明，进行相位补偿后能使零件表面及边界点云突变的数量减少，提高在零件表面及边界存在反光的情况下三维点云的重建效果。
遥感与传感器 光栅投影 外差相位补偿 点云重建 零件 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928001
1 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室, 北京 100192
针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性, 设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路。首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析; 然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计; 最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估。实验结果表明: 设计的电路带宽为1.5 kHz~1.2 MHz, 总输出噪声的均方根值为3.51 mV, 计算结果与实验结果基本一致, 误差为3.33%。该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大, 为后续处理提供了稳定的信号。
激光散射 单微粒 光电检测 低噪声 laser scattering single particle photoelectric detection low noise
北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京 100192
设计了一种通过调节减少损伤的双级偏振无关光隔离器。通过推导得出了双折射晶体与旋光晶体的间距d与光隔离器输出端o光与e光的间距Δh的函数关系, 而Δh直接影响光纤准直器单位面积上的能量密度, 进而影响光隔离器的抗损伤能力。设计了一种可调光隔离器结构实现这一功能。调节实验证明, 隔离器工作性能稳定, 并防止了在高功率下光隔离器的损伤。
可调节 损伤 光隔离器 adjustable damage optical isolator
1 北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室,北京100192
2 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心,北京100192
针对一种以Ⅳ型全息凹面光栅为核心元件的单色仪,为了保证仪器的光谱重建精度以提高波长准确性,通过频谱计算和理论推导对光谱重建过程中的抽样间距、光谱半高宽、探测器的光敏单元宽度和灵敏度常数等影响因素进行了分析,讨论了它们的取值关系对系统能否满足抽样定理的影响,得到了抽样间距与光敏单元宽度的合理取值区域,并应用在该型单色仪的设计实例中,为同类结构的单色仪提供了准确重建光谱的思路与方法。
光栅单色仪 光谱重建 抽样定理 grating monochromator spectra reconstruction sampling theorem
高精度伺服转台通常要求能够在极低的速度下实现位置的实时跟踪,所以,对转台的速度控制系统提出了很高的要求.介绍了一种用于高精度伺服转台的速度控制系统.在结合电机的物理参数及其数学模型进行详细分析后,在使用PID控制器的基础上进一步提出了按照最佳二阶模型进行开环设计的速度控制方案.给出了理论设计值和实际测得的模拟速度环幅频和相频曲线.并由此得到系统的谐振频率约为118 Hz,闭环带宽约为230 Hz,伺服转台最低速度可以达到1.06"/s,即14 d/r.由于系统的速度控制指标为1 d/r,因此该模拟速度环达到并且优于预定的指标.
高精度双轴伺服转台 伺服系统 低速控制
高精度低速伺服转台用于实现对惯性元件漂移误差的跟踪补偿.本文分析了测试转台性能要求,对控制系统进行了理论设计与实验研究.采用了模拟速度环、数字位置环相结合的混合控制方式,构造了控制系统硬件,其中光栅作为反馈元件,通过对其信号的适当处理作为模拟速度环和数字位置环的反馈信息,用一个元件实现多个信号的提取.重点分析了所构造控制系统尤其是的速度环.实验证明该系统实现了跟踪控制误差小于5″,完全达到了设计要求.
测试转台 伺服控制 光栅
对高精度转台机械结构的直接驱动和间接驱动进行了较全面的对比研究.在简述和归纳转台的驱动方式和结构的基础上,对两种驱动方式从数学模型,对转台机械性能的影响,对控制系统要求等方面进行了对比分析,并对间接驱动中的间隙问题提出了补偿方法.针对某高精度伺服转台的分析,内环采用了直接驱动方式,外环采用了间接驱动方式.实验证明该转台实现了高精度漂移误差补偿的要求,该项研究为高精度伺服转台机械驱动方式选择和设计奠定了基础.
测试转台 机械结构 驱动方式
高密度母盘刻录是数据存储中的关键技术.对母盘刻录系统的工作原理、结构组成及控制方法进行了分析研究,提出了基于DSP中央处理器和CPLD逻辑单元为中心的下位机式刻录控制方法,完成了模型建立、参数优化、硬件设计与仿真,并进行了系统特性实验.结果表明,精密系统定位精度为50 nm,亚微米级扰动消除时间＜10 ms;运动运行稳定,基本满足刻录系统性能要求.
母盘刻录 控制系统 精密工作台 DSP
