激光共焦超长焦距测控技术研究

发布时间：2017-06-20 21:07

  本文关键词：激光共焦超长焦距测控技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型光学元件超长焦距的测量与校准一直是光学测量领域的一个难点,这一技术特征在高能激光武器、激光核聚变工程和高分辨对地观测等国家重大专项和国家重大工程中体现得尤为迫切,我国在大型光学系统的研究及其大型光学元件参数检测等方面与国外存在较大的技术差距,为了实现这些光学元件有效的参数检测,本课题组基于组合式焦距测量原理提出了激光共焦超长焦距测量方法,该方法具有结构简单、系统稳定性好、测量路程短和测量精度高等特点。本文研究了基于上述超长焦距测量方法的激光共焦超长焦距测控技术,该技术围绕测量系统焦点与其共焦光强响应曲线最大值点精确对应这一特性,结合高精度快速扫描技术对待测光斑进行扫描,以获取相应的共焦曲线,进而依次精确定位参考镜前后表面顶点、被测镜前表面顶点和有无被测镜时的参考镜焦点的位置,最后依据测量模型计算得到被测镜焦距,并依据多次测量结果评估仪器的测量精度。本论文研究内容来源于国家重大科学仪器设备开发专项“激光差动共焦扫描成像与检测仪器研发及其应用研究”(2011YQ040136)。本论文的主要研究工作包括:1)激光共焦超长焦距测控技术总体方案的提出。在分析了超长焦距测量原理和系统结构基础上,提出了激光共焦超长焦距测控技术的总体方案,包括系统电气系统的连接和控制以及软件设计需求分析。2)超长焦距测控系统关键技术研究。研究了基于Visual Studio2010的界面开发技术、光斑扫描算法和滤波算法技术、采集相机控制技术和干涉测距控制技术、高精度快速扫描技术、采集数据处理和保存技术。3)研制了两套高精度超长焦距测量系统主控测量软件。针对超长焦距测量方案,拟定超长焦距测量软件系统方案,并先后在Visual C++6.0和Visual Studio2010两个软件平台上进行软件系统搭建,通过多次的软件调试、验证和测试超长焦距测量软件重复性和软件交互的友好性都到达了要求。4)系统测试及实验验证。搭建和调试高精度超长焦距测量装置,实验验证了所研究测控技术和软件系统的有效性。
【关键词】：激光共焦 超长焦距 高精度 测控技术 软件系统
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 本论文研究的目的和意义10-14
• 1.2 焦距测量研究现状及发展趋势14-18
• 1.3 本论文主要研究内容18-20
• 第2章 激光共焦超长焦距测控系统20-29
• 2.1 焦距测量原理20-23
• 2.2 测量系统结构及测控系统构建23-25
• 2.3 软件需求分析设计25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 激光共焦超长焦距测控系统关键技术29-44
• 3.1 基于Visual Studio 2010的界面开发技术29-30
• 3.2 光斑扫描算法和滤波算法技术30-33
• 3.2.1 光斑自动定位算法30-31
• 3.2.2 光斑扫描算法31-32
• 3.2.3 滤波算法32-33
• 3.3 采集相机控制技术和干涉测距控制技术33-35
• 3.3.1 采集相机控制技术33-34
• 3.3.2 干涉测距控制技术34-35
• 3.4 高精度快速扫描技术35-39
• 3.5 采集数据处理和保存技术39-42
• 3.5.1 采集数据处理技术39-40
• 3.5.2 采集数据保存技术40-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 超长焦距测量软件系统设计及实现44-62
• 4.1 软件系统构架44-45
• 4.2 软件设计45-55
• 4.2.1 VC6.0 版本超长焦距软件设计45-51
• 4.2.2 VS2010版本超长焦距软件设计51-55
• 4.3 软件功能描述55-60
• 4.3.1 间隔测量55-58
• 4.3.2 被测镜焦距计算及数据保存58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 系统测试及实验验证62-70
• 5.1 实验装置62-63
• 5.2 软件功能测试63-69
• 5.2.1 参考镜焦距测量63-66
• 5.2.2 间隔测量66-67
• 5.2.3 被测镜焦距测量67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单76-77
• 致谢77

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