《基於光學相控技術的精密掃描測量研究》是依託天津大學，由任永傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於光學相控技術的精密掃描測量研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任永傑
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
掃描測量是實現高精度幾何量測量的一種基本手段，然而，這種掃描裝置一個先天的缺陷就是由於存在機械掃描裝置，因而會存在磨損、振動、易受溫度影響等問題。本課題從掃描測量的共性出發，創新性地提出並研究一種全新的基於電子控制的光學式光束掃描策略和控制方法，該方法具有原理上的優勢，消除了旋轉機械結構在測量精度、速度、可控性、穩定性等方面固有的缺陷。對於該方法的探索研究，將為幾何量光學掃描測量提供一種新的無慣性旋轉掃描的手段，同時，這種新穎的掃描測量方法也為解決大尺寸測量系統提供一種可行、新穎的空間方位角測量方法，從而為實現面向大型製造的空間定位測量提供技術先進的測量手段。更為重要的是該方法的實現將會給幾何量測量中的光束掃描測量這一類問題提供全新的思路和方法。
結題摘要
掃描測量是實現高精度幾何量測量的一種基本手段，然而，這種掃描裝置一個先天的缺陷就是由於存在機械掃描裝置，因而會存在磨損、振動、易受溫度影響等問題。本課題從掃描測量的共性出發，創新性地提出並研究兩種全新的基於電子控制的光學式光束掃描策略和控制方法，該方法具有原理上的優勢，消除了旋轉機械結構在測量精度、速度、可控性、穩定性等方面固有的缺陷。對於該方法的探索研究，將為幾何量光學掃描測量提供一種新的無慣性旋轉掃描的手段，同時，這種新穎的掃描測量方法也為解決大尺寸測量系統提供一種可行、新穎的空間方位角測量方法，從而為實現面向大型製造的空間定位測量提供技術先進的測量手段。更為重要的是該方法的實現將會給幾何量測量中的光束掃描測量這一類問題提供全新的思路和方法。 光學相控技術是一種新型的電光式掃描技術，具有掃描速度快、隨機存取、性能穩定、解析度高等優點。對於規則相控陣，其調製單元尺寸只能等於或小於入射光波長的一半，否則，將會出現伴隨光束，影響掃描光束的質量。但是，調製單元太小，又會帶來一系列的問題，因此我們又研究了非規則光學相控陣，進行了理論分析，給出了理論模型，在此基礎上，分析了等效非規則光學相控陣的原理。在非規則光學相控陣中，調製單元的大小將不會再受到入射光波長的限制，可以比入射光波長大幾十倍甚至幾百倍。我們根據等效非規則光學相控陣的原理，提出了一種實現光束掃描的光學相控陣裝置，對它進行了模型建設和理論分析，最後進行了仿真。 此外，我們分析了基於聲光偏轉技術實現光束掃描的方法。聲光偏轉系統由聲光偏轉器以及與其匹配的射頻驅動器組成，射頻驅動器的目的在於提供給聲光偏轉器高頻的信號，載入到聲光偏轉器中的換能器上，換能器就會輸出與其頻率相同的超音波，這個頻率的超音波會調製聲光介質的折射率，使得入射光在通過聲光介質時會發生衍射現象，通過改變驅動頻率即可以改變衍射光的偏轉角，聲光偏轉器可以較精確地將入射光通過聲光衍射效應使其在一定角度範圍內進行光學掃描。我們用聲光偏轉系統搭建了實驗平台，進行了實驗分析。
