中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
火星车的环境感知能力是其进行智能移动和探测的基础，而障碍物检测识别是环境感知中的一个重要方面，识别效果直接决定了火星车工作能力和安全性。本文提出一种基于激光雷达数据的火星表面障碍物自动识别方法。通过获取的激光雷达点云数据，首先在分析激光反射强度理论的基础上，通过强度补偿理论将点云强度根据距离、角度因素进行修正，进而构建激光雷达强度值与目标特征的反射关系。通过大津法自动求取全局阈值，自适应的将火星表面点云分类为障碍物点云和非障碍物点云；然后通过曲率约束剔除不符合条件的障碍物点云；最后利用基于八叉树叶节点的连通性聚类，实现火星表面障碍物点云的识别。模拟实验结果表明，该方法可实现激光雷达点云中的火星表面障碍物有效提取，典型障碍物识别精度接近90%，为基于火星车障碍物检测和环境感知相关研究提供借鉴。
华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206
泥料含水量是陶瓷生产中的重要参数，会影响陶瓷的收缩率、抗弯强度等性能。以电厂粉煤灰为主要原材料、糊精为造孔剂、羧甲基纤维素为黏结剂，采用挤出成型法制备了管状多孔陶瓷膜支撑体。通过控制陶瓷泥料用水量和烧结保温时间制备了不同支撑体，并对支撑体进行性能表征，考察了泥料含水量和烧结保温时间对支撑体微观结构、收缩率、孔隙率、孔径以及机械强度等性能的影响。结果表明：在水/固质量比质量为0.19时，1 150 ℃保温烧结2 h获得孔隙率40.5%、抗弯强度23.6 MPa、平均孔径0.41 ?m的支撑体。制备的支撑体应用于脱硫废水微滤处理，固体悬浮物截留率99.98%。为制备低成本粉煤灰陶瓷膜支撑体提供研究基础，有利于膜法水处理的扩大化应用。
粉煤灰 陶瓷膜 含水量 制备 废水 微滤 coal fly ash ceramic membrane water content preparation wastewater microfiltratio
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
参考面二阶项(离焦和像散)误差是导致拼接累积误差的主要因素,而参考面高阶误差会导致高频面形误差。分析由参考面误差二阶项和高阶项导致的拼接误差的规律。研究参考面误差导致任意两个子孔径拼接误差之间的关系。提出一种可以有效减小参考面高阶项误差对子孔径拼接结果影响的算法。该算法将拼接后的子孔径面形数据对应相减,分离出参考面高阶项误差的拼接误差。数据仿真和实验验证表明了该算法的正确性和有效性。
测量 干涉测量 子孔径拼接 参考面误差 拼接误差 中国激光
2019, 46(12): 1204006
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。分析几何结构标定中校直误差与平面镜低阶面形测量误差之间的关系,给出描述校直误差与面形测量误差之间关系的灵敏度方程和权重因子,并通过模拟和实验结果对其进行验证。结果表明,校直误差会在面形测量结果中引入倾斜、离焦、像散和彗差等像差项,且面形测量误差与校直误差成正比。本研究有助于选择合适的偏折术系统结构,以提高低阶面形测量精度,同时可为偏折术测量中面形误差的评估和分析提供理论指导。
测量 误差分析 偏折术 低阶面形 几何标定 光学检测
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。从数学模型、理论模拟和实验三个方面分析了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了表示几何结构标定误差与面形测量误差之间关系的数学模型,并通过模拟和实验对其进行了验证。结果表明,几何结构标定中坐标平移误差会导致倾斜和离焦面形测量误差;被测面分别与相机和显示器之间的距离越大,几何结构标定的误差对低阶面形测量的影响越小。研究结果可以帮助设计合适的偏折术测量系统结构和提高低阶面形测量精度。
测量 光学检测 偏折术 几何标定 误差分析 低阶面形 光学学报
2018, 38(11): 1112006
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 622000
为实现高功率激光装置长程传输光路中反射镜法线指向的精密准直，分析了反射镜法线指向安装误差来源。针对高功率激光装置结构和安装特点，选取了预准直、模块姿态离线复制和柔性对接相结合的精密准直方案。对离线准直测量精度和复位精度进行了验证，实验数据证实了方案的可行性。该技术在神光-Ⅲ主机装置光传输系统安装调试中取得了良好的效果。
光学设计 高功率激光装置 传输系统 精密准直 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 112201
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
2 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
子孔径拼接方法在大口径光学元件检测中发挥着重要的作用,关于子孔径拼接精度研究也受到广泛重视。子孔径斜率数据可由哈特曼探测器测得,被测光学元件上每个子孔径上的斜率数据通过最小二乘法进行拼接。测量过程中,测量数据不可避免含有随机噪声,这将影响拼接参数(如倾斜)的不确定度。推导了误差传递公式及评价拼接精度的公式,并分别计算了并行拼接和串行拼接中任意子孔径上每一点的拼接误差。在0.06 s的随机噪声下,拼接斜率的统计误差与理论误差之间的差别在10-9 rad量级。模拟实验结果证实了所提出的拼接精度公式的正确性,可以用来评价拼接精度,并从理论上给出了并行拼接误差小于串行拼接误差的原因。
子孔径 斜率拼接 并行拼接 串行拼接 大口径元件 精度 subaperture slope stitching parallel stitching serial stitching large operture optical element precision
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
大口径反射镜组件检测存在的设备昂贵、环境要求苛刻等问题。基于S-H波前传感器的子孔径拼接检测技术，对其拼接算法进行改进，提出混联拼接算法，有效减小拼接导致的面形检测误差。该方法结合自准直波前检测系统和高精密二维扫描系统形成大口径反射镜反射面形拼接检测系统。对比实验表明，该系统测量误差为0.072 λ，满足高功率固体激光器对大口径反射镜组件装校过程面形控制的要求。
测量 大口径反射镜 面形测量 S-H 波前传感器 子孔径拼接 混联拼接
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
大型高功率固体激光装置神光III中包括许多大型、精密光学模块，完成各类模块高精度准直是一项巨大的技术挑战。提出了基于光传输建模分析，数值计算、工程实践3个层次相融合的大型光学系统准直误差分析研究方法，并以空间滤波器系统为对象进行了深入的研究与分析。针对模块准直精度建立了带误差传递的光传输模型，借助误差分析方法，分析了主影响因子及权重，结合工程实际，完成了模块光轴精度分解。采用光轴实体化表征技术和齐次矩阵变换方法，实现了模块、光轴、镜片位姿统一表征，结合激光跟踪仪，完成准直平台设计。最后以具有亚毫弧度准直要求的典型光机模块为例，在工程环境下搭建了准直平台，验证了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机模块精密准直技术研究有着普遍指导意义。
测量 光机模块 精密准直 精度分解 坐标变换
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 西南科技大学计算机科学与技术学院, 四川 绵阳 621900
针对已有的角差法面形检测原理验证装置，分析采用相对测角法测量反射镜表面采样点的斜率并重构面形的测量方式中测角误差的传递方式。通过Matlab软件建立该传递方式的分析模型，并分析测角稳定性误差对面形测量的影响。实验证明该仿真分析的结果可靠有效。
测量 大口径反射镜 面形测量 角差法 相对测量 面形误差 光学学报
2014, 34(10): 1012003
