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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 33 期 19，2025 2025年第33卷第19期

  • 现代应用光学

    王欢庆, 韩裕生, 薛模根, 王峰, 黄勤超

    DOI：10.37188/OPE.20253319.3009
    摘要：为提高无人机光电成像目标定位精度，进一步优化光电成像定位方法及系统设计。构建了光电成像目标定位模型，通过坐标转换实现空间几何定位，运用误差合成理论评估误差敏感性。采用蒙特卡洛法结合实际测量评估定位模型精度，探究测角定位误差耦合效应。蒙特卡洛法表明，随着测量次数增加，定位误差在大地直角坐标系上服从均值为 0 的正态分布，空间定位误差从单次定位的 18.71 m减小到 0.28 m，接近测量真值。经过精度影响因素分析，定位误差和测距误差的影响主要取决于误差数值本身，而角度误差和姿态误差的影响还与测量状态密切相关。本文评估了多源异质误差的耦合效应，揭示了各误差源对定位精度的影响机制，为无人机光电成像定位的误差抑制策略制定提供了理论依据，对提升目标定位测量精度具有重要意义。  
    关键词：光电成像定位;定位精度;目标定位模型;误差分析   
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    更新时间：2025-10-31

    董业, 任书宣, 王志斌, 王爽, 李克武

    DOI：10.37188/OPE.20253319.3021
    摘要：为实现高速、高精度的双折射显微测量，提出了一种基于弹光调制的双折射显微成像方案。利用弹光调制技术高调制频率、大调制纯度等偏振调制优势，实现了双折射显微成像测量，然后，运用频闪照明法解决了弹光调制器的“高频调制”与相机“低采集帧率”之间的矛盾。进行0°，30°，90°三个弹光调制相位下采集图像实验，以解算样品的双折射相位延迟量分布。最后，搭建实验系统并对波片和椴树茎切片样品进行了测量实验。实验结果表明，波片延迟量测量误差优于1%，延迟量精度满足±λ/300，延迟量分布最大偏差不超过1.62 nm。椴树茎切片的不同延迟量分布区能够完成不同部位的区域识别，且单次测量时间小于3 ms。该方案实现了高速、高精度的双折射分布测量，且具备双折射相位延迟量分布测量能力，可为二维新材料、生物组织成像等研究提供先进技术手段。  
    关键词：显微成像;弹光调制;频闪照明;相位延迟量;双折射   
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    更新时间：2025-10-31

    朱方印, 林锐涛, 王斌, 蒋二龙, 赵楠, 周稳稳, 郑少锋, 李嘉铭, 张庆茂

    DOI：10.37188/OPE.20253319.3032
    摘要：传统激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy， LIBS）采用的低重频固体激光器存在长时间连续工作稳定性不足的问题。光纤激光诱导击穿光谱（Fiber Laser-Induced Breakdown Spectroscopy， FL-LIBS）虽然可以提供更高的长期稳定性，但其重复频率过高，因此，目前皆用时间积分光谱结合参考样品定标曲线法定量分析研究。为摆脱参考样品的限制，本文在FL-LIBS平台上构建了高速高重频触发门控系统，实现了等离子体瞬态光谱的采集，开发出免定标定量分析算法，并改进内部参考线法（Internal Reference Self-absorption Correction， IRSAC）进行光谱自吸收校正，进一步提高了免定标定量分析的准确度。实验结果表明，TC4钛合金总体分析误差（Distance Error， DE）为 0.883%~3.928%（质量分数），相比未校正自吸收效应减少16.879%~26.597%（质量分数）。这证明了该方法可以在高重频光纤激光烧蚀的条件下实现高准确度的免定标定量分析，为长时间连续工作的LIBS系统提供了解决方案。  
    关键词：激光诱导击穿光谱;光纤激光器;定量分析;自吸收效应;自由定标法   
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    更新时间：2025-10-31

    黄云鹏, 李洋, 邱启帆, 董登峰, 高豆豆, 姜行健, 崔成君, 周维虎

    DOI：10.37188/OPE.20253319.3043
    摘要：针对大型高端精密制造技术领域对于复杂通视条件下几何特征的高精度测量需求，提出一种基于惯性-视觉融合姿态解算的隐藏点坐标测量方法。首先，分析了隐藏点坐标测量系统的结构与测量原理，并通过蒙特卡洛法分析了影响该系统测量结果不确定度的主要因素；其次，以惯性测量和单目视觉测量所得姿态数据为基础，针对姿态四元数融合过程中的插值路径最优化问题，提出了基于四元数球面线性插值的姿态数据融合方法，建立了惯性-视觉融合姿态解算方案；然后，设计了隐藏点坐标测量系统参数的标定方法；最后，搭建了实验装置并通过参数标定实验和隐藏点坐标测量实验验证了本文所提出方法的有效性和可靠性。实验结果表明：坐标系转换参数矩阵标定结果重复性偏差不超过0.03°，隐藏点测量靶标结构参数标定结果的重复性偏差小于45 μm。基于参数标定结果，应用惯性-视觉融合姿态解算方法求解隐藏点坐标，其坐标测量平均误差相对单目视觉方案降低了60.63%，在10 m内最大空间坐标测量误差不超过130 μm。该方法能够适应典型精密制造现场几何参数测量需求，具备良好的应用前景。  
    关键词：单目视觉;隐藏点坐标测量;惯性测量单元;融合姿态解算   
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    更新时间：2025-10-31
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