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《哈尔滨工业大学》 2007年
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扫描检测设备的光学系统设计和精度分析

刘琦  
【摘要】: 随着激光扫描探测技术在科研、工业生产特别是军事上的应用日益广泛,对精度高、通用性强、使用方便的扫描性能检测设备的需求越为迫切。针对这一需求,本论文完成了激光扫描检测设备光学系统的设计以及整体设备精度研究。 在研究了成像光学系统中衍射光学元件设计相关的衍射基本原理和设计方法及衍射光学元件的特性基础上,完成了定焦距形式折-衍混合光学系统的设计。该系统具有成像质量高(畸变最大值≤2%,传递函数MTF≥0.6),检测视场大(60°)、工作光谱宽(800-1064nm)、后工作距离大(30mm)、分辨率高(42lp/mm)的优点,设计结果满足激光扫描检测设备的要求。此外,总结、分析了相关的折-衍混合光学系统的设计方法。 研究了将成品变焦镜头应用于扫描检测设备的方法,提出了校正镜头畸变的方法,完成了成品变焦镜头畸变测量及校正,结果是图像相对畸变降为原来的12.5%,表明该方法可以有效地提高扫描检测设备的测量精度。 研究了激光扫描性能检测设备提高测量精度的方法。分析了测量条件中的轴对准问题,研究了分别采用定焦光学系统与变焦光学系统时的测量方法和测定变焦系统焦距的方法。 完成了扫描检测设备的精度分析。推导出测量方程,给出误差传递公式,以完成扫描检测设备畸变校正、焦距测定,轴偏角校正后的误差作为相应的误差限,分别分析了使用定焦光学系统和变焦光学系统时扫描检测设备的精度。结果表明,扫描角精度小于0.01rad。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN249

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