基于PSD的高精度光电自准直仪的研究

摘要

本文针对国内自准直仪发展落后这一现状，研究并提出了一种基于PSD的高精度光电自准直仪，其整体结构由光源、光学透镜组、PSD传感器及其软硬件处理系统构成。
　　 在设计过程中采用了折返式光路，有效的减小了光学系统和仪器的体积，并对自准直仪光学系统进行了仿真设计与分析。同时，本文还对位置敏感探测器(PSD)进行了具体研究，并以日本滨松公司S1880型PSD为例，通过人工神经网络BP优化算法、三坐标测量机标定对其进行非线性校正，提高了PSD的测量精度。为自准直仪的重复测量精度提供了技术保证。
　　 本文设计提出的自准直仪技术指标为：测量范围±5'、全量程测量误差小于0.2

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第一章绪论

1.1研究目的及意义

1.2预计达到的技术指标

1.3.自准直仪的特点及分类

1.4国内外发展现状

1.5主要研究内容

第二章基于PSD的光电自准直仪总体设计

2.1总体结构设计

2.2光学系统设计

2.3光电接收器件的选取

2.4数据采集与处理模块

第三章自准直光学系统设计

3.1自准直原理

3.2光电自准直系统结构

3.3主光路设计

3.4光学系统设计

3.4.1光学系统设计要求及主要参数确定

3.4.2光学系统设计

3.4.3光学系统像差

3.5光源的选取

3.5.1传统光源

3.5.2激光光源

3.5.3 LED光源

3.6分划极的选取

第四章PSD处理系统

4.1 PSD工作原理

4.2杂散光消除及弱信号提取

4.3 PSD非线性误差

4.4 PSD非线性校正

4.4.1坐标定位法

4.4.2线性插值法

4.4.3基于人工神经网络的BP优化算法

4.5基于改进型BP算法的PSD线性化技术

4.5.1实验方案

4.5.2隐层数的确定

4.5.3神经元数与激活函数的确定

4.5.4测试神经网络

4.6 PSD信号处理模块

4.7 A／D转换与数据处理

4.8数据采集模块软件设计

第五章自准直系统误差分析

5.1原理误差

5.2调焦误差

5.3反射镜平面度误差

5.4 PSD非线性误差

5.5自准直系统总体误差

第六章总结与展望

致 谢:

参考文献

附录 PSD线性化数据