精密机床导轨的测量分析

本文提出了一个用于质量诊断的精密机床导轨分析系统。受控目标的质量评估是依据于对一个物体在选定区间内的测量形状与位置偏差来确定的。质量评估采用相关综合指标的形式:基本误差函数,综合不平行度。在对完整的支撑部件或导向部件作评估的时候,这套系统能对各部件的位置做校正。本文所描述的计算机系统能控制任何测量系统。目前的版本是控制一个测量平动与转动位移量的激光干涉仪。     

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。     

激光陀螺零偏误差复合信号补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统,激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求,研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性;在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上,引入二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上的压电陶瓷的输出信息进行复合建模;利用非线性拟合能力强的支持向量机算法,针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明,该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

基于复合信号的激光陀螺零偏误差补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统，激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求，研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性，在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上，引入了二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上压电陶瓷的输出信息进行复合建模，利用非线性拟合能力强的支持向量机算法，针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明，该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

基于Zernike多项式拟合的自由曲面车削误差补偿技术

慢刀伺服车削技术是一种特殊的创成加工方法,采用C轴、X轴、Z轴联动的方式在极坐标或圆柱坐标内可车削加工自由曲面光学元件。但是由于各种误差因素的影响,使用慢刀伺服技术仅加工一次获得的光学元件可能不满足精度指标。为此需要研究能够进一步提升慢刀伺服车削加工精度的误差补偿技术。Zernike多项式是面形分析与光学分析之间的理想接口工具,因此本文使用Zernike多项式拟合的方法处理慢刀伺服车削加工的误差,并根据慢刀伺服加工技术的特点,建立慢刀伺服车削加工的误差补偿算法。实验结果表明,基于Zernike多项式拟合的慢刀伺服车削加工误差补偿技术可有效地针对加工中产生的特定误差进行补偿,从而提高自由曲面车削加工精度。     

超精密铣削机床的开发

在大多数情况下,亚微米级的超精密加工是通过使用金刚石车削或高速切削得以实现的。典型的产品是磁盘或平面扫描装置多角镜的激光基片。工件的几何形状通常局限于诸如非球面,球面或平面断面之类的轴对称表面。预计将来对具有更复杂表面形状的精密产品会有强烈需求。典型的以轴对称镜片或微结构表面的模子为例。由此开发了一种超精密铣削机床。该机床能够加工具有光学质量的雕刻表面和总体尺寸仅几微米的小物体。     

长方体类光学元件形位误差高精度测量方法

如何实现长方体元件光学面形位误差的高精度测量以及怎样利用测量数据对这些误差进行修正加工是制造过程中的主要问题。提出一种基于波面干涉的长方体类光学元件形位误差测量方法,借助大口径干涉仪和高精度端齿盘搭建测量系统,实现了长方体类光学元件1μm/400mm精度的平行度和垂直度测量,获得了高精度的形位误差综合分布数据,并利用磁流变、小磨头数控抛光等现代光学加工手段实现了此类光学元件的高精度加工。     

恒速偏频激光陀螺系统航向敏感误差的在线标定与补偿

以单轴恒速偏频激光陀螺系统为研究对象,建立了静基座初始对准时系统中标定参数变化误差对航向敏感误差影响的数学模型。为克服外场测试环境下难以分别精确估计各标定参数的限制,提出将安装关系矩阵参数误差对航向敏感误差的作用视为一个整体进行标定;不需要外部基准,即可基于最小二乘算法实现航向敏感误差系数的在线标定。采用标定得到的航向敏感误差系数,利用原理样机进行了在线补偿精度实验测试。实验结果表明,所提出的在线标定与补偿方法能够有效消除航向敏感误差,提高初始对准航向角精度。     

去调频处理中空变相位误差补偿方法

调频连续波具有较长的脉宽和较大的信号带宽,通常采用去调频的处理方式,但是,去调频的处理会引入空变的相位误差。从去调频的处理方式入手,根据发射信号相位误差缓变的特点,提出了依据发射信号相位误差模型补偿空变相位误差的方法,并在理论上对该方法进行了推导。该补偿方法分为两步,从差频信号中去除发射信号相位误差,在残余视频相位误差校正之后,通过与补偿函数相乘去除剩余的相位误差。仿真和实测的实验结果表明,该方法能够克服目标距离的限制,有效地补偿空变相位误差带来的影响,提高脉压水平。提出的误差补偿方法能够很好地平衡系统负载、误差补偿精度和算法开销,具有较强实用性。     

光学和光电装置的激光防护

光学和光电装置的激光防护张赛金（武汉７４０１０信箱１７分箱）１激光对光学和光电装置的威胁由于光电技术不受电磁干扰,因而它备受军方重视。在战场日益以光电传感器和制导武器为特征的今天,各国的导弹、炸弹、炮弹及鱼雷等武器大都装有光学和光电装置,大都采用红外...     

基于对比度最优的VCO调频非线性误差估计与校正方法

针对VCO调频非线性误差的准确估计与校正问题,提出一种以一维距离像对比度最优为准则的自适应估计与校正方法。本方法建立引入温度变量的VCO频率特性模型,并据此估计出某一温度值对应的调频非线性误差,在对中频回波进行误差补偿和一维脉压后,以一维距离像的对比度最优作为迭代收敛准则,实现调频非线性误差的最优估计与校正。仿真和实测数据结果表明,该方法充分考虑了温度因素对VCO输出频率的影响,能够在不增加硬件复杂度的前提下,通过算法实现对调频非线性误差的估计、跟踪与补偿。与传统基于硬件电路进行估计或校正的方法相比,新方法无需由硬件组成闭环估计通道,且具有实时性强、运算量小、补偿精度高的优点,对于克服实际工程应用中VCO器件的参数漂移问题具有重要指导意义。     

航姿参考系统三轴磁强计的两步校正算法

针对MEMS三轴磁强计在线误差校正的需要,提出了两步校正算法。通过极大极小值法初步校正磁强计,利用零速检测获取载体的无干扰加速度区间,在该区间内利用重力矢量和地磁矢量的点积不变性求解误差矩阵,进一步校正磁强计。理论分析和实验测试均表明,这种两步校正算法克服了椭球拟合法的缺陷,能求解磁强计误差模型中的全部参数,从而实现更好的误差校正效果。     

基于红外图像目标检测的辅助瞄准方法

瞄准系统是武器精准射击的保证,它涉及快速锁定目标位置与校正度数计算两个方面。采用算子检测出图像中疑似目标存在的区域,利用分块图像加权方差纹理对比度矩阵中查寻极大值的方法确定目标位置。将目标从图像中分割出来,确定重心及最小外接矩形的边界。最后利用几何光学特性来计算校正度数。实验表明,该算法可以有效地从图像中检测出目标所在位置,并计算出瞄准目标所需要校正的度数。     

利用对比度最优准则的压控振荡器调频非线性误差估计与校正方法

针对压控振荡器调频非线性误差的准确估计与校正问题,提出一种以一维距离像对比度最优为准则的自适应估计与校正方法。本方法建立引入温度变量的压控振荡器频率特性模型,并据此估计出某一温度值对应的调频非线性误差,在对中频回波进行误差补偿和一维脉压后,以一维距离像的对比度最优作为迭代收敛准则,实现调频非线性误差的最优估计与校正。仿真和实测数据结果表明,该方法充分考虑了温度因素对压控振荡器输出频率的影响,能够在不增加硬件复杂度的前提下,通过算法实现对调频非线性误差的估计、跟踪与补偿。与传统基于硬件电路进行估计或校正的方法相比,新方法无需由硬件组成闭环估计通道,且具有实时性强、运算量小、补偿精度高的优点,对于克服实际工程应用中压控振荡器器件的参数漂移问题具有重要指导意义。     

新型智能化平直度测量装置

本文主要介绍了“智能化平直度测量仪”的结构和工作原理,它解决了在几何量计量中对平尺、平板、以及机床导轨等的自动检测及误差评定问题。工作效率提高近百倍。由于采用了分立式结构,该仪器还可以广泛地应用于形位误差、螺纹、齿轮等几何量计量领域,是一种实用的智能化测量仪器。     

光学阵列器件的慢刀伺服车削加工技术

慢刀伺服技术是相对于快刀伺服提出的方法.采用C轴、X轴、Z轴联动的方法在极坐标或圆柱坐标内进行加工.光学阵列如微透镜阵列、微反射镜阵列在高速数据、声音和视频信号传输中具有重要作用.将光学阵列看作一个自由曲面,使用慢刀伺服车削技术一次加工成形,可以解决传统加工中将光学阵列分块加工后拼装和调整的困难.但是由于光学阵列表面形状复杂,其表面法线的突变可能会使机床运动超出伺服轴执行能力.根据慢刀伺服加工技术的特点,建立了伺服轴执行能力限制曲线,研究了不同刀具半径补偿方式对加工的影响.实验结果表明,根据机床伺服轴执,厅能力合理选择刀具半径补偿方式可实现微光学阵列器件高精度加工.     

光纤陀螺一维惯性角度测量误差标定技术研究

针对光纤陀螺的一维惯性角度测量系统长期工作时产生较大的随时间累积误差,提出了一种新型角度测量误差的实时标定方法。此方法基于光学三角法测距的原理,利用2个激光位移传感器测量的位移实现角度的实时测量,在高精度转台上对测试系统进行了实验验证,通过最小二乘拟合法对误差进行了补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,为光纤陀螺在长时间角度测量方面提供了角度基准。该标定技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。     

遗传算法在阵列天线误差校正及优化中的应用

针对阵元位置误差影响DOA估计算法性能的问题,采用遗传算法寻找阵元的最佳位置进行校正。然后研究了在阵元数一定、放置范围可变和阵元放置范围一定、阵元个数可变的情况下,如何利用遗传算法对阵列进行优化。最后给出了计算机仿真结果。结果表明这种方法可以有效地对天线阵列进行误差校正及优化。     

一种改进方位向非线性CS大斜视角SAR成像算法

大斜视角SAR成像时存在严重的距离走动现象,慢时域的距离走动校正在解决这一问题同时导致了聚焦深度问题.分析了二维频域解耦合后残余相位误差以及时域走动校正后的多普勒调频率误差,提出一种改进的方位向非线性CS算法,校正了三次以上距离迁徙带来的相位误差,同时采用改进非线性CS扰动方程补偿了随方位偏移量线性变化的调频率误差.仿真结果表明,改进算法的大斜视角大场景成像性能优于传统的高分辨大斜视角成像算法.     

舰空导弹复合导引头误差分析研究

针对舰空导弹采用旋转式微波相位干涉仪与红外成像导引头复合导引的特点,介绍了旋转式相位干涉仪引导红外成像导引头截获目标的原理;对复合导引头的各主要误差源进行了分类与计算;分析求解出引导总误差;最后通过仿真和实例讨论了各误差源对交班的影响.