CCD光电自准直仪的设计与研究

摘要

角度测量是计量科学的重要组成部分，高精度双轴光电自准直仪主要用于非接触高精度角度测量，在计量检定、科研生产、航空航天领域应用广泛。目前国内的高精度角度基准均是基于国外先进仪器而建立的，在航空航天领域高精度的测量也可以看到国外仪器的影子。目前国产自准直仪在精度方面很难满足需要，而且通常只能实现一维角度测量，并且体积较大，不便于携带至某些特定工作现场进行测量。
　　本文介绍了自准直仪的工作原理以及电荷耦合元件（CCD）的成像及处理技术，通过使用CCD元件替代过去交流振子组件为瞄准方式的光电自准直仪中的其它光电接受器件，从而改进自准直仪的性能，并实现两维同时测量。
　　高精度双轴光电自准直仪通过焦面前移的设计思想设计高分辨率光学系统，采用四点（四个共轭焦面）一线（光轴）的理念设计机械结构，通过控制器控制两个线阵 CCD传感器交替工作，从而实现方位和俯仰的同时测量；通过 CCD像元灵敏度统一化处理技术实现测量误差的初始校正；引入反馈技术，通过数字 PID算法实现自准直光源光强的自适应控制，最终产品经中国计量科学研究院检定达到了0.1

目录

CCD光电自准直仪的设计与研究

THE DESIGN AND STUDY OF CCD PHOTOELECTRIC AUTOCOLLIMATION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 论文工作的提出和意义

1.2 国内外自准直仪的现状及发展趋势

1.3 本课题研究的内容

第2章 高精度双轴光电自准直仪的设计与校准

2.1 自准直仪测角原理

2.1.1 自准直原理

2.1.2 自准直仪的光学系统

2.2 双轴光电自准直测量原理及数学模型

2.3 双轴光电自准直仪光学系统及主体结构设计

2.4 双轴光电自准直仪控制系统设计

2.4.1 CCD信号处理单元

2.4.2 CCD驱动单元

2.5 系统软件设计

2.5.1 系统视频信号二值化处理软件

2.5.2 系统视频信号的中值细分软件处理

2.6 双轴光电自准直仪的测量不确定度

2.6.1 校准方法

2.6.2 校准装置的测量不确定度分析

2.6.3 测量不确定度分量的计算

2.6.4 合成标准不确定度计算

2.7 本章小结

第3章 高精度双轴光电自准直仪的关键技术

3.1 线阵CCD完成两维角度测量技术

3.2 自准直光源设计技术

3.3 消除光学系统的像差、色差及畸变技术

3.4 像元灵敏度的统一化处理技术

3.5 本章小结

第4章 可靠性与故障模式分析

4.1 可靠性模型

4.2 失效模式与影响分析（FMEA）

4.3 可靠性设计

4.4 可靠性预计

4.5 本章小结

结 论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

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致 谢

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