本文關(guān)鍵詞：基于光場相機(jī)的光學(xué)元件損傷在線檢測技術(shù)研究

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【摘要】：在高功率激光系統(tǒng)中,光學(xué)元件缺陷的散射、衍射等效應(yīng),會造成光能量衰減,影響光學(xué)系統(tǒng)的性能;當(dāng)光功率足夠大時,在激光輻射下元件缺陷會發(fā)生內(nèi)爆對元件造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害,導(dǎo)致元件報廢,甚至?xí)＜罢麄�光學(xué)系統(tǒng)。為及時檢測和更換存在損傷的光學(xué)元件,避免元件內(nèi)爆對系統(tǒng)造成危害,有必要對系統(tǒng)中的光學(xué)元件進(jìn)行在線監(jiān)測。然而,在現(xiàn)有的在線損傷檢測技術(shù)中,多個光學(xué)元件的像面會發(fā)生重疊,而且在定位損傷元件時,需要采用調(diào)焦的方式依次對焦于不同位置處的元件。此外,當(dāng)光學(xué)元件之間間距較近時,上述方式難以準(zhǔn)確甄別損傷元件的具體位置。對于光路復(fù)雜、光學(xué)元件繁多的大型激光系統(tǒng),這將嚴(yán)重影響在線損傷檢測的效率,為解決該問題,本文將單鏡頭三維成像相機(jī)(光場相機(jī))引入到光學(xué)元件損傷在線檢測與定位技術(shù)中。首先,對于待檢光學(xué)系統(tǒng),需要設(shè)計光場相機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù),使其景深、深度分辨率、空間分辨率等滿足相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件損傷在線探測與定位的需求。因此,本文借鑒前人的研究經(jīng)驗,從幾何光學(xué)成像模型出發(fā),系統(tǒng)總結(jié)與推導(dǎo)了光場相機(jī)性能參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,作為設(shè)計光場相機(jī)的參考指南。另外,為明確微透鏡陣列口徑較小時光場相機(jī)的成像模型,同時為進(jìn)一步揭示光場相機(jī)成像本質(zhì),本文從物理光學(xué)的角度出發(fā)分析并數(shù)值仿真了光場相機(jī)成像過程。其次,考慮到光學(xué)系統(tǒng)中光路狹長(光路長度一般大約為數(shù)米到數(shù)十米,通光口徑一般大約為幾毫米到幾百毫米),在采用基于光場相機(jī)的在線損傷檢測方法時,需要光場相機(jī)的景深足夠長。目前,在光場相機(jī)的設(shè)計與研究中,為拓展光場相機(jī)景深,多焦距微透鏡陣列被引入到光場相機(jī)。此外,伴隨著光場相機(jī)的不斷發(fā)展,非規(guī)則排布微透鏡陣列也有可能被引入光場相機(jī),用于優(yōu)化光場相機(jī)性能。多焦距或非規(guī)則微透鏡陣列對光場相機(jī)的標(biāo)定方法形成了挑戰(zhàn),針對該問題本文提出了基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的光場相機(jī)自動標(biāo)定方法。該標(biāo)定方法無需微透鏡陣列參數(shù)等先驗知識便可實現(xiàn)光場相機(jī)的自動化標(biāo)定,提高了光場相機(jī)標(biāo)定方法的魯棒性。最后,為驗證基于光場相機(jī)的在線損傷檢測方法,本文進(jìn)行了原理驗證實驗。在實驗中,首先搭建了光學(xué)系統(tǒng)的模擬光路;然后,根據(jù)具體光路設(shè)計了光場相機(jī)參數(shù),搭建了光場相機(jī)實驗樣機(jī);隨后,采集損傷原始圖像,實現(xiàn)光場相機(jī)復(fù)眼圖像處理算法,包括損傷特征點提取與匹配、深度測量算法、損傷深度偽彩處理算法等。最終,驗證了本論文所提出方法可行性。本文提出了一種基于光場相機(jī)的光學(xué)元件損傷在線檢測與定位方法,是一種新的在線損傷檢測技術(shù)。在幾何光學(xué)模型下系統(tǒng)總結(jié)與推導(dǎo)了光場相機(jī)性能參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的量化關(guān)系,用于指導(dǎo)光場相機(jī)的參數(shù)設(shè)計;提出了一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的光場相機(jī)自動化標(biāo)定方法,提高了光場相機(jī)標(biāo)定的魯棒性與智能化水平。搭建了光場相機(jī)實驗樣機(jī),實現(xiàn)了光場相機(jī)復(fù)眼圖像處理算法,完成了基于光場相機(jī)的光學(xué)元件損傷在線檢測與定位的原理驗證實驗,同時也對拓展光場相機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生積極的作用。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐘迪生;;光學(xué)元件表面的清洗[J];激光與紅外;1985年04期

2 ;光管的靈巧設(shè)計可產(chǎn)生合算的光學(xué)元件[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1997年10期

3 沐仁旺,周進(jìn),高文琦;幾種有應(yīng)用前景的二元光學(xué)元件的研究[J];激光與紅外;1999年03期

4 ;光學(xué)元件[J];電子科技文摘;2002年11期

5 葉琳,彭凈,黃祖鑫,蔣曉東;大型激光裝置光學(xué)元件管理思路[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2003年06期

6 金友;塑料光學(xué)元件贏得重視[J];光機(jī)電信息;2004年02期

7 ;光學(xué)元件測試與設(shè)備[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2004年04期

8 ;光學(xué)元件[J];電子科技文摘;2006年02期

9 ;光學(xué)元件[J];電子科技文摘;2006年07期

10 ;《現(xiàn)行光學(xué)元件檢測與國際標(biāo)準(zhǔn)》[J];應(yīng)用光學(xué);2009年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李偉;許喬;胡曉陽;;高精度高閾值光學(xué)元件制造[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

2 陳曉蘋;;光學(xué)元件表面質(zhì)量穩(wěn)定性預(yù)測方法研究[A];第十四屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2012年

3 梁景芳;李錫善;;大尺寸高精度平面光學(xué)元件的制造和檢測[A];第九屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2001年

4 王偉平;;強(qiáng)激光對傳輸光學(xué)元件熱效應(yīng)的數(shù)值模擬研究[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

5 黃祖鑫;胡曉陽;周文超;田小強(qiáng);;光學(xué)元件微吸收特性測量儀研制進(jìn)展[A];第十四屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2012年

6 張蓉竹;楊春林;許喬;蔡邦維;;強(qiáng)光系統(tǒng)光學(xué)元件波前相位梯度分析[A];第九屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2001年

7 蔡榮;許全益;楊力;伍凡;;高精度同心光學(xué)元件制作工藝技術(shù)[A];2002年中國光學(xué)學(xué)會年會論文集[C];2002年

8 鄧燕;柴立群;許喬;;強(qiáng)光光學(xué)元件波前檢測算法[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

9 王占山;張眾;吳永榮;陳玲燕;;中子多層膜光學(xué)元件研究[A];第三屆散裂中子源多學(xué)科應(yīng)用研討會論文集[C];2006年

10 李思濤;葉嘉雄;阮玉;徐啟陽;郭志霞;;二元光學(xué)元件的制作及其誤差分析[A];湖北省激光學(xué)會論文集[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 山西長城微光器材股份有限公司 吳宇軒;淺析光學(xué)元件的表面質(zhì)量[N];山西科技報;2011年

2 徐永濤;鳳凰光學(xué)：光學(xué)元件龍頭 參股銀行[N];中國證券報;2007年

3 ;IBM宣布在激光芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破[N];計算機(jī)世界;2010年

4 記者 張兆軍 通訊員 于萬冰;“刻寫”世界高精尖[N];科技日報;2001年

5 本報記者 宋廣玉　本報通訊員 陳寧 洪立軍;南京英田光學(xué)攻克激光可控核聚變瓶頸[N];南京日報;2011年

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1 楊亮;光學(xué)元件表面污染對負(fù)載能力影響的研究[D];電子科技大學(xué);2016年

2 欒銀森;基于光場相機(jī)的光學(xué)元件損傷在線檢測技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所;2017年

3 師智全;大型固體激光裝置光學(xué)元件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析研究[D];中國工程物理研究院北京研究生部;2003年

4 彭志濤;強(qiáng)激光復(fù)雜光機(jī)組件光學(xué)元件激光損傷在線檢測技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2011年

5 陳曉蘋;延長玻璃質(zhì)光學(xué)元件工作壽命的表面強(qiáng)化技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

6 馮博;慣性約束聚變終端光學(xué)元件損傷在線檢測技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

7 張蓉竹;ICF系統(tǒng)光學(xué)元件高精度波前檢測技術(shù)研究[D];四川大學(xué);2003年

8 聶婭　;亞波長光學(xué)元件的特性及應(yīng)用研究[D];四川大學(xué);2004年

9 谷勇強(qiáng);投影光刻物鏡光學(xué)元件的離子束精修技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

10 胡春暉;航天高光譜儀光學(xué)元件位置誤差影響研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂旭冬;基于機(jī)器學(xué)習(xí)的終端光學(xué)元件損傷識別及分類研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 穆綿;投影法光學(xué)元件面形檢測技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

3 張興鑫;基于損耗特性的光學(xué)元件表面質(zhì)量表征研究[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

4 林建興;超光滑光學(xué)元件表面表征方法研究[D];福州大學(xué);2014年

5 戚子文;基于移相干涉的光學(xué)元件位相缺陷檢測技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 許楠楠;圓形光學(xué)元件輪廓自動檢測技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

7 呂少龍;基于電場和氣流的光學(xué)表面污染物在位去除技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 韓豐明;激光清洗光學(xué)元件表面污染的機(jī)理與應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2016年

9 李陽;超光滑球面光學(xué)元件表面缺陷檢測及定量化評價研究[D];浙江大學(xué);2016年

10 余麗芳;大口徑光學(xué)元件激光預(yù)處理系統(tǒng)運動控制軟件設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2012年

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