机载摄像机是微型无人机实施战术侦察的关键设备。文章突破传统机载摄像机采用定焦或基于DSP聚焦的思路, 在特定飞行高度, 提出变倍同步聚焦技术, 并对变倍同步聚焦的基本原理、台阶拟合法等技术进行了研究, 对镜头凸轮曲线进行了设计, 并利用ZEMAX软件对凸轮曲线进行了拟合和优化, 设计了相应的驱动控制电路和视频采集系统。飞行测试表明, 设计的快速变倍同步聚焦摄像机的性能能够满足空中侦察要求。
微型无人机 变焦摄像机 变倍同步聚焦镜头 步进电机驱动 mini UAV zoom camera synchronous zoom focusing lens step motor driver
1 中国科学院 国家天文台, 北京 100012
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种基于步进电机(无位置检测传感器)和像质反馈的广角天文望远镜自动调焦系统, 该系统由步进电机位置开环控制系统和图像清晰度评价系统组成。基于天文图像的特点, 提出利用天体点源星像的半高全宽(FWHM)作为图像清晰度的评价参数;为了提高系统精度, 对定位控制系统进行了误差分析;测定了调焦当量、光学焦深、系统回差、步进脉冲当量等系统关键机构参数,进而高精度地修正了系统定位误差;分析和测定了温度变化和像质变化的相关性, 明确了调焦方向和温度变化之间的定性关系;设计了焦深边缘定位策略, 实现了快速调焦。该系统具有“容错”和“自学习”功能, 具有较高的自动化和智能化程度。将系统设计应用于SVOM天文卫星地基广角相机阵［1-2］(GWAC), 实际测试和天文观测表明, 调焦系统的定位精度为±3.0 μm, 调焦精度为0.05 pixel,且一次调焦过程即可获得最佳像质, 调焦效率较高, 系统运行也很稳定, 基本满足天文观测的需求。
广角天文望远镜 自动调焦 步进电机 位置开环 像质反馈 图像清晰度评价 wide-angle astronomical telescope auto-focusing step motor position open-loop image quality feedback image definition evaluation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
针对某型号空间相机设计了一种调焦机构精度检测系统。从该型号相机调焦系统出发, 引出了调焦机构精度检测系统的设计, 分别从硬件结构和软件设计方面阐述了检测系统的设计思想, 重点介绍了步进电机转动步数设置用按键状态判断的方法, 详细描述了电机驱动信号的产生过程。并从可靠性着手, 给出了系统工作状态监测电路。实验证明, 调焦机构精度检测系统工作状态稳定, 可用于该型号相机调焦机构的精度检测。此外, 该系统经过修改后, 可用于其他型号相机调焦系统的检测, 具有可扩展性。
调焦机构 精度检测 步进电机 按键状态判断 focusing mechanism accuracy detection step motor key station judgement
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 长春 130033
为了校正激光发射设备中激光对准光路的偏差，设计了一种激光对准快速反射镜控制系统。采用步进电机作为驱动，控制快速反射镜在互相垂直的两个方向进行运动，校正激光光路的偏差，达到了精确控制激光光路的目的。对激光对准快速反射镜的工作原理和设计过程进行了详细阐述，并利用对准控制机箱等硬件设备对软硬件设计进行了实验验证，取得了较好的实验数据。结果表明，快速反射镜控制系统在小角度工作范围内方位误差和俯仰误差均方根都小于1″，即控制精度小于1″。该系统能够很好地控制快速反射镜进行2维运动，软件设计和硬件设计都是正确可靠的，能够满足激光对准控制系统精确控制激光光路的要求。
激光技术 快速反射镜 对准控制 步进电机 laser technique fast reflector autocollimator control step motor
为了测量散斑干涉条纹,从而计算出被测物体的微位移,提出了一种基于AT89S52芯片的解决方案。运用单片机驱动步进电机,精准控制光敏传感器的移动,利用传感器判定暗条纹中心,结合软件进行实时处理,获得再现干涉条纹间距。实验结果表明,该设计方案对散斑位移的测量精度可达0.001 mm。
微位移测量 相干光学 单片微型计算机 步进电机 光敏传感器 micro-displacement measurement coherence optics microcontroller unit step motor light sensor
激光测月(LLR)具有测量距离远和回波光子少的特点，观测中需要适当更新回波探测器的位置以提高回波探测概率。采用现场可编程门阵列(FPGA)技术研制多步进电机同步控制系统，并结合VC++软件开发工具开发其计算机控制程序，最终实现回波探测器在xoy探测平面上位置的计算机控制。测试结果表明，两个步进电机可以各自单独运行或同时运行，使回波探测器可以单独沿着x轴或y轴移动，也可以同时沿着x轴和y轴移动，最小移动步长为2.5 μm，实现对探测器位置的精准控制。
测量 激光测月 步进电机 现场可编程门阵列 计算机控制 激光与光电子学进展
2012, 49(5): 051201
根据微型无人侦察机系统机载摄像机需求，设计了一种用步进电机控制的摄像机镜头快速变倍同步聚焦控制电路。利用无人侦察机飞控系统内置ARM处理器的富余I/O资源，结合SiTI公司的MD127步进电机驱动器，完成了对两相步进电机的驱动，实现了高速飞行状态下平稳快速的变焦与聚焦功能。经过飞行测试，本系统能够安全可靠、精确稳定地工作。
无人侦察机 步进电机 变焦镜头 摄像机 URAV step motor zoom lens camera
上海交通大学 物理系 光学工程研究所，上海 200240
传统光栅扫描式光谱仪器由于机械结构的限制，无法达成高精度扫描和高速扫描的统一。本文针对电机直接驱动光栅的扫描结构，提出了一种采用激光、位置敏感探测器PSD 以及底面为正多边形的棱柱反射扫描镜的全新主动光电扫描反馈光栅角度位置的结构和方法，目的是在保证快速扫描的同时，利用主动光源经多面反射镜反射形成光斑在PSD 上的扫描，从而精确传感和反馈光栅的转动来确保波长扫描的精度。系统由步进电机直接带动光栅快速转动产生扫描光谱，由激光器、PSD 和多面反射扫描镜构成主动式光栅角位置反馈系统，对光栅转角进行高精度快速测定，保证系统的扫描精度和速度，初步实验取得了比较满意的结果。
光栅扫描光谱 电机直接驱动 波长精度 正多边形棱柱反射镜 grating scanning spectrum step motor driven directly wavelength accuracy PSD PSD multilateral prism mirror
1 太原理工大学 信息工程学院,山西 太原030024
2 山西警官高等专科学校 公安管理系,山西 太原030021
设计了一种全新架构的多功能一体化模拟摄像机系统。利用FPGA驱动电机实现变倍、光圈控制等功能,并且采用一种改进的灰度差分法作为聚焦评价函数,配合相应的搜索策略来控制步进电机的聚焦方向,实现图像的自动聚焦。
步进电机 自动聚焦 光圈控制 FPGA FPGA step-motor auto-focus aperture control
1 河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007
2 玉林师范学院,物理与信息科学系,广西,玉林,537000
基于锥形光纤制造过程的复杂性及其传像束的传输性能,利用微机与步进电机相结合,同时控制常用的双坩埚光纤拉丝机出丝管口的直径大小和鼓轮转速快慢,实现了数控拉制1 m长锥形光纤的新方法,并且集束制作出了两种两端不同半径比的锥形光纤传像束.与常用的增大鼓轮体积的方法相比,该装置具有体积小,便于操作,两端半径比可自由控制,断丝率低等特点.分析了这两种锥形光纤传像束的模式损耗.
锥形光纤 光纤拉制 步进电机 双坩埚拉丝机 多组分玻璃光纤 Taper fiber Drawing fiber with drawbench Step motor Double crucibles drawbench Multi-component glass fiber
