【摘要】：軍用激光器一般應(yīng)用于野外戰(zhàn)場環(huán)境,由于激光器自身的因素及戰(zhàn)場環(huán)境的干擾,在經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后,其光軸會發(fā)生抖動,會影響激光的照射精度。本文就是針對一款軍用激光器設(shè)計(jì)了一套基于攝像測量學(xué)理論的激光器遠(yuǎn)場光軸穩(wěn)定性檢測系統(tǒng)。首先,本文指出了引起激光器光軸抖動的具體原因,論述了基于CCD相機(jī)的攝像測量學(xué)方法相對于傳統(tǒng)測量方法的優(yōu)勢,還給出了評價(jià)激光器光軸穩(wěn)定性的具體參數(shù)。其次,本文詳細(xì)的介紹了整個檢測系統(tǒng)的基本原理及各個分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。在硬件系統(tǒng)方面,本文解決了同步采集激光光斑圖像的問題,使得采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r、完整的采集到連續(xù)光斑圖像；同時,通過建立數(shù)學(xué)模型,模擬了激光在傳輸過程中的能量損耗過程,并據(jù)此確定了光學(xué)系統(tǒng)的焦距與口徑等參數(shù)。在算法方面,本文對光斑圖像的處理算法及光斑中心定位算法做了具體介紹,對比了幾種光斑中心定位算法的優(yōu)劣,并選定以最小二乘法圓擬合算法作為最終的中心定位算法。在軟件系統(tǒng)方面,本文設(shè)計(jì)了CCD相機(jī)的圖像采集控制軟件及光斑圖像分析處理軟件。另外,本文還分析了整個系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差來源以及系統(tǒng)誤差的測量方法。最后,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部,我們建立了兩套仿真系統(tǒng)來對整套系統(tǒng)的原理和檢測過程都進(jìn)行了仿真,兩套仿真系統(tǒng)分別為原理性演示系統(tǒng)與外場仿真系統(tǒng)。演示系統(tǒng)主要是對檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行仿真與驗(yàn)證,外場仿真系統(tǒng)則是在模擬了激光的大氣傳輸?shù)臈l件下,對受到擾動的激光光軸進(jìn)行穩(wěn)定性檢測。這兩套系統(tǒng)都是實(shí)物仿真系統(tǒng),都是通過采集到的光斑圖像對仿真系統(tǒng)中所用的激光器進(jìn)行了光軸穩(wěn)定性的分析,并對檢測結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)誤差的修正。
[Abstract]:Military lasers are generally used in field battlefield environment. Due to the factors of the laser and the interference of the battlefield environment, the optical axis of the laser will be jitter after a long distance transmission, which will affect the laser radiation accuracy. This paper is designed for a military laser based on the photogrammetry theory of laser beam stability in the far field. First, this paper points out the specific reasons for the jitter of the laser beam, discusses the advantages of the camera measurement method based on the CCD camera relative to the traditional measurement method, and gives the specific parameters to evaluate the stability of the laser axis. Secondly, this paper introduces the basic principle and the various kinds of the whole detection system in detail. In the hardware system, this paper solves the problem of synchronous acquisition of laser spot image, so that the acquisition system can collect the continuous spot image in real time. At the same time, by establishing a mathematical model, the energy loss process of the laser in the transmission process is simulated, and the focal distance of the optical system is determined accordingly. In the algorithm aspect, the algorithm of the spot image processing and the spot center location algorithm are introduced, and the advantages and disadvantages of several spot center location algorithms are compared, and the least squares circle fitting algorithm is selected as the final center location algorithm. In the soft ware system, the image of the CCD camera is designed in this paper. In addition, the system error source and the measurement method of system error are also analyzed in this paper. Finally, in the laboratory, we set up two sets of simulation systems to simulate the principle and detection process of the whole system, and the two sets of simulation systems are principles respectively. The demonstration system and the field simulation system. The demonstration system is mainly to simulate and verify the design principle of the detection system. The field simulation system is to detect the stability of the disturbed laser axis under the condition of simulating the transmission of the laser atmosphere. These two systems are all physical simulation systems, all of which are acquired through the acquisition of light. Spot image is used to analyze the optical axis stability of the laser used in the simulation system, and the system error is corrected.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TN248

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本文編號：2119044