发射车专用光电自准直仪光学系统研制

摘要

随着电荷耦合器件(CCD)应用技术的发展, CCD光电准直系统在测量领域的应用范围越来越广泛,特别是在自动化要求更高的制造业领域,这种优势更加凸显。CCD光电准直系统不同于传统的测量方式,它具有使用方便、显示直观、测量原理明确、便于工程实现等优势。本论文结合光电准直系统的测量工作原理,对影响 CCD光电准直系统测量的主要误差源项进行研究分析,并为提高系统测量精度提供部分理论基础分析,同时在现有条件下,对部分提高测角精度的技术方案进行理论推导和试验验证。
　　通过本课题的研究,主要完成工作如下:完成了双轴自准直仪的光路布局设计;对 CCD器件的特性参数进行了研究,明确提出了 CCD器件特性与测量精度之间的关系,为 CCD器件的工程选择确定了方法;对光学系统的像差进行了理论分析,明确提出了几何像差与光学系统参数的关系,为提高光学系统设计质量提供了理论依据;提出了新型分划板技术,在一定程度上改善了光源照明的均匀性,使现有光电准直系统在遮光情况下测量角度的精确度有所提高;通过有效降低光学系统鬼像的干扰,提高了光学系统的信噪比,在一定程度上提高了测角精度,为高精度光电自准直测角系统的实现进行了技术储备;通过分段定标的软件处理方式,将非线性的测量曲线局部线性化,有效提高了目前CCD光电准直系统的测量精度。

目录

发射车专用光电自准直仪光学系统研制

THE DEVELOPMENT ON OPTICAL SYSTEM OFLAUNCH VEHICLE-SPECIFIC PHOTOELECTRICAUTOCOLLIMATOR

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 测角技术的发展概况

1.2.1 光学测角技术

1.2.2 激光角度测量技术

1.3 光电自准直测角技术的发展

1.4 本课题研究内容

第2章 自准直测角仪原理及光路设计

2.1 自准直测角原理介绍

2.2 自准直测角的实现方式

2.2.1 目视式自准直测角方式

2.2.2 光电自准直测角方式

2.3 高精度光电自准直仪设计

2.3.1 技术设计要求

2.3.2 光路布局设计

2.3.3 影响测角精度的因素

2.3.4 CCD 器件的性能及选择方法

2.4 光学系统像差影响分析

2.4.1 慧差

2.4.2 畸变

2.4.3 色差

2.5 本章小结

第3章 高精度自准直测角技术研究

3.1 光学系统设计技术

3.1.1 光学像差的优化设计

3.1.2 光学软件追迹验证

3.1.3 分划板的设计

3.1.4 光源的选择

3.2 鬼像的仿真及处理

3.2.1 由逆反射产生的鬼像危害

3.2.2 鬼像产生原因分析

3.2.3 通过ZEMAX 光学追迹软件仿真鬼像点位置

3.2.4 削弱鬼像点影响的方法

3.3 算法及软件处理方法的研究

3.3.1 重心法算法对CCD 测量精度的影响

3.3.2 截取法算法求像的位置

3.3.3 分段定标的软件实现方法

3.4 本章小结

第4章 实验及结果分析

4.1 构建精度检测实验装置

4.2 分划板实验验证结果

4.3 鬼像处理前后实验验证结果

4.4 分段定标前后实验验证结果

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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