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期刊信息/Journal information
光学精密工程
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
光学精密工程

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

曹健林

月刊

1004-924X

gxjmgc@ciomp.ac.cn;gxjmgc@sina.com

0431-86176855

130033

长春市东南湖大路3888号

光学精密工程/Journal Optics and Precision EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《光学 精密工程》学报简介 《光学 精密工程》(Optics and Precision Engineering)是中国科学院主管,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、中国微米纳米技术学会共同主办的国际性学术期刊。本刊于1959年创刊《光学机械》,1966年停刊,1975年复刊,1993年更名为《光学 精密工程》。现为16开本,双月刊,科学出版社出版,国内外公开发行。 《光学 精密工程》首任主编为我国第一代著名光学家王大珩,随后担任主编的有张作梅、唐九华和陈星旦,现任主编是中国科学院副院长、中国科学院光电研究院院长曹健林。50余年的变迁,《光学 精密工程》从初创到成长、壮大,特别是改革开放以来的发展,从一个侧面展现了我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科崛起与发展的梗概和脉络。现在,《光学 精密工程》已成为目前中国历史最悠久、在国内外发行量较大、影响面相对广泛的现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科的学术期刊,赢得了国内外同行的普遍认同和信誉,受到包括诺贝尔奖获得者Charles H.Townes教授在内的一些著名国际学者的高度评价,被认为是“有中国特色的刊物”,奠定了它在中国科技期刊中的重要地位。 《光学 精密工程》自创刊以来,为本学科科研工作的正确开展,为加速科研成果的诞生,为发挥预见与导向作用,为我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程赶超国际先进行列发挥了不可替代的桥梁与纽带作用。这几年来,《光学 精密工程》继续以提高学术质量来增强核心竞争力,在办刊理念、学术品位、编辑质量、出版发行与宣传,以及运用现代信息技术等方面,进一步加快与国际接轨的步伐。 《光学 精密工程》的编辑委员会由世界各地有权威的学者组成,编辑部设在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。《光学 精密工程》刊载现代应用光学与微纳米技术和精密工程领域的高水平理论性和应用性的科研成果,内容包括:1)空间光学;2)光学材料和纳米材料;3)光学设计和系统;4)激光和激光技术应用;5)光通讯;6)微纳技术与精密机械;7)医用光学;8)先进加工制造技术;9)信息理论与信息处理技术10)测试技术与设备以及有关交叉学科等。    《光学 精密工程》的读者对象为相关专业从事科研、教学、生产、运行的研究人员和工程技术人员以及研究生等。面向国际学科发展的前沿领域,以国家知识创新体系的建设为依托,跟踪热点课题加强组织和征集优秀稿件,优先发表具有创新性、导向性和权威性的学术论文。所有录用稿件均以印刷版、光盘版、网络版等同时出版。《光学 精密工程》被国外著名检索系统,如美国工程索引(EI)、英国科学文摘(INSPEC)、美国化学文摘(CA)、美国剑桥科学文摘(CSA)、俄罗斯文摘杂志(AJ)等多种检索刊物和数据库收录。 《光学 精密工程》编辑委员会期望与科学家、作者、读者、出版社和信息系统团结起来,在共同的目标下相互支持与合作,在我国政府及其主管部门的组织和协调下,共同营造我国科技期刊发展的优良环境,为创办国际一流的学术期刊不懈努力,让中国科技期刊加快融入国际学术交流。
正式出版
收录年代

    基于Snell窗及偏振模式的水下载体航姿测量

    辛润宏张然褚金奎巩文哲...
    1801-1811页
    查看更多>>摘要:提出了一种在水下通过Snell窗获得偏振分布模式与天顶点坐标,进而得到水下载体的航姿信息(即航向角、横滚角与俯仰角)的方法.在载体上安装鱼眼镜头与偏振相机,在水下拍摄天空,得到偏振角分布模式.建立小孔成像模型得到相机的内外参数矩阵以及镜头畸变系数,对偏振角分布模式进行畸变校正,进而得到太阳子午线特征区域,使用Canny算子检测得到特征区域边缘,由霍夫直线检测算法计算出太阳子午线与水下载体体轴夹角,得到航向角.通过实验得到不同光入射角与偏振角误差的函数关系,进行误差补偿,减小由于鱼眼镜头改变入射光偏振态带来的偏振角测量误差,进而提高太阳子午线与水下载体体轴夹角的测量精度.利用灰度阈值检测算法筛选出图像中的天顶点坐标,进而计算载体的横滚角与俯仰角,经过实验验证了算法的准确性.搭建了模拟水下环境的实验平台,实验结果表明:该方法得到的航向角平均绝对误差为0.5303°.在[-50°,50°]角度范围内,横滚角与俯仰角平均绝对误差为0.7544°与0.6213°,满足水下导航的精度需求.

    水下导航Snell窗偏振分布图像处理

    相衬光学相干弹性成像的超分辨应变测量

    张展华曹鑫詹伟浩董博...
    1812-1823页
    查看更多>>摘要:相衬光学相干弹性成像的相位分辨率受限于系统的光源带宽,导致层析应变成像质量低.这严重制约了相衬光学相干弹性成像的实际应用与发展.为此,本文提出一种基于数据驱动的超分辨应变测量方法,以解决相位分辨率受限下的应变重构困难问题.首先,根据相衬光学相干弹性成像原理,搭建了层析应变测量模型,用于获取网络训练所需的数据集,解决实际测量过程中超分辨应变标签难以获取的问题.其次,构建深度卷积神经网络,通过带有层析分辨率受限特点的数据驱动方式,让网络学习低分辨相位与高分辨应变之间的映射关系,从而实现相衬光学相干弹性成像的超分辨应变测量.最后,采用数值验证和压缩变形加载实验对本文方法的性能进行验证.实验结果表明本文方法在窄带宽输出下能重构出宽带宽的应变测量效果,并且其信噪比相比于矢量方法和传统应变计算深度神经网络,分别提高了18.4 dB和1.45 dB.本文方法可以突破系统光源的带宽限制,在低分辨相位输入条件下实现超分辨应变测量,从而加快相衬光学相干弹性成像在力学性能表征、内部早期损伤探测等方面的应用前景.

    光学弹性成像相衬技术应变测量深度神经网络超分辨重构

    基于液晶光栅的大视场红外凝视成像系统设计

    赵思霖穆全全李大禹
    1824-1835页
    查看更多>>摘要:分视场成像的中波红外凝视成像系统为解决红外光学系统很难同时满足大视场、高分辨率的问题,将多个子视场分时成像于同一个探测器中,然而目前该系统还存在着无法实现无缝拼接和液晶快门阵列结构复杂的缺点.本文在此基础上提出了一种新的基于液晶光栅的大视场中波红外凝视成像系统设计.通过在一次像面处加入矩形视场光阑并将其后移,使原有的0.28°的视场缺失减小至0°,实现图像的无缝拼接.快门阵列采用双光栅快门结构,使其无需复杂的位置关系,并将液晶快门阵列放置于平行光路中,可消除其所引入的色差与偏振带来的主光线间纵向位移影响.采用所提出的方法,设计出了F数为3.25,焦距为130 mm,波长范围为4.25~4.75μm,全视场对角线为10.8°的红外凝视成像系统,其各子视场单元MTF均为0.3@30 lp/mm以上.最终通过仿真结果表明,该系统具有分视场成像的功能,且成像质量良好.

    光学设计冷反射液晶光栅视场分割

    田字型四孔径红外仿生复眼的目标定位

    陈颖罗琳金伟其郭宏...
    1836-1848页
    查看更多>>摘要:为了探索仿生复眼在目标定位领域的应用,以视场部分重叠的"田"字型四孔径红外仿生复眼成像系统为基础,对其空间目标定位的方法进行研究.根据四个子孔径的空间分布关系分析了"田"字型四目立体视觉的成像过程,和各子孔径与世界坐标系之间的转换关系,并推导出四孔径红外仿生复眼的空间目标定位方法,提出了多孔径约束下的逆成像光路定位方法,使用交错法和点向法解算待定位的目标点坐标;通过对现有四孔径红外仿生复眼实验系统的标定,确定了四个孔径的相对位姿,进而进行了四孔径系统及其部分双孔径子系统的空间目标定位实验,结果表明:相似的孔径空间分布下,"田"字型四孔径对2720 mm距离处的目标的定位误差为40 mm,双目定位的误差为76 mm,四孔径定位相比双目定位的误差减小约一半,能更精确地定位目标.系统在1750 mm处的定位误差不超过2%,水平方向定位精度高于垂直方向.

    红外仿生复眼田字型四孔径目标定位交错法点向法

    大型高精度消像旋机构的设计与验证

    芮道满张程李文茹李程...
    1849-1856页
    查看更多>>摘要:在大口径望远镜巡天观测中,需要成像相机对指定天区长时间曝光,受地球自转的影响,长曝光图像会产生旋转现象.消像旋机构是为了抵消地球自转对成像质量的影响,使成像光斑在相机上位置稳定、能量集中.墨子巡天望远镜采用相机旋转的方式实现消像旋功能,消像旋机构要求具备承载能力≥250 kg、转速>20′/s和角定位精度≤2″.本文通过对影响消像旋机构承载能力、转动速度和定位精度的因素分析,采用高精度转台轴承结合轻量化转轴实现了高精度和高刚度轴系设计,轴系晃动为1.9″.传动系统采用谐波减速器结合圆柱直齿轮副两级传动,实现了低转速和高角分辨率.利用双读数头绝对式圆光栅测量转角误差并进行位置控制补偿,实现了角定位精度优于1.1″.墨子巡天望远镜成像图像在经过消像旋机构补偿后,光斑能量集中、无画圆,实现了高质量成像的目标.

    巡天望远镜消像旋机构角定位精度高质量成像

    谐波减速器转矩原位测量及误差补偿

    高海龙沈文强杜志杰曹嘉鋆...
    1857-1867页
    查看更多>>摘要:为实现协作机器人精准力控,利用谐波减速器柔轮变形研制了一种原位集成转矩传感器.提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度.提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度.首先,分析了柔轮底部应变规律,通过正弦叠加的原理设计了应变敏感栅结构;然后建立纹波与波发生器角度之间的傅里叶级数模型,补偿剩余纹波;最后,研制了测试平台进行加载测试,结果表明,在波发生器静止状态下施加瞬时激励和阶跃负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为0.988%和0.253%;在波发生器旋转状态下施加阶梯变化、正弦变化、正弦变化过程中人为碰撞三种形式的负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为3.822%,4.247%和4.456%.本文提出的补偿方法能有效降低剩余纹波对传感器输出的干扰,有利于推动关节转矩精准测量的实现.

    转矩传感器谐波减速器傅里叶级数误差补偿

    改进扩展Kalman滤波的显微视觉压电驱动定位

    杨柳何贺程佳佳李东洁...
    1868-1878页
    查看更多>>摘要:在显微视觉领域,压电驱动定位技术因其在微观尺度的高精度特性和灵活性备受关注.然而,由于定位过程中涉及图像处理、传输和控制等方面的时延,导致图像雅可比矩阵的估计会出现较大误差.因此,本文提出了一种改进扩展Kalman滤波算法用来预测图像雅可比矩阵,大幅度降低时间延迟因素.首先,将辨识得到的Bouc-Wen模型与扩展Kal-man滤波算法的状态观测方程相结合,使得状态观测方程更全面地考虑压电平台的迟滞非线性特性,有效地提高了对压电平台速度和位置的预测;其次,结合Bouc-Wen模型的扩展Kalman滤波算法在面对非线性问题时,采用的是泰勒级数,这将导致扩展Kalman滤波算法对高度非线性的函数无法提供良好的近似,从而导致在估计雅可比矩阵的时候引入较大的近似误差,故本文将采用神经网络对高度非线性函数进行近似,进而对图像雅可比矩阵进行估计.最后,通过搭建一个显微视觉的压电驱动实验平台,进行位置跟踪实验,仿真实验表明,输入信号分别为正弦信号和三角波信号时,改进扩展Kalman滤波算法跟踪误差均值分别为0.199μm和0.132μm,而扩展Kalman滤波算法的跟踪误差均值分别为0.692μm和0.513μm,结果验证了改进算法的优越性和可行性.

    扩展Kalman滤波高度非线性方程图像雅可比矩阵显微视觉压电驱动

    闭式矩形静压气浮导轨快速优化设计

    胡伟刘吉柱李涛陈飞宇...
    1879-1890页
    查看更多>>摘要:针对闭式矩形静压气浮导轨静态性能较差,主流的优化设计方法耗时久的问题,本文快速优化设计了一款闭式矩形静压气浮轴承.首先,采用FLUENT软件搭建了矩形气浮轴承的仿真模型,采用此模型进行仿真计算,分析了不同节流孔分布位置和节流孔个数对矩形气浮轴承的静态性能影响,并确定了最优的节流孔分布位置和节流孔个数.再通过响应面优化设计方法分析拟合了节流器结构参数与气浮轴承的承载力、刚度和耗气量的曲线,结合响应面曲线图快速得到矩形气浮轴承的最优设计参数,缩短了分析时间,优化后的结构参数承载能力和刚度分别提高了11.27%和80%,耗气量降低了15.86%,最终进行了实验验证,实验测试值和仿真值曲线基本拟合一致,表明了该方法在气体静压轴承结构参数设计中的可靠性和准确性.本文对矩形静压轴承的快速设计优化具有重要参考价值.

    矩形气浮导轨有限元法响应面快速优化

    低寄生性能均衡的柔顺导向平台优化设计与实验

    郑诚心孙小庆孙志宏缪翌杰...
    1891-1901页
    查看更多>>摘要:受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题.首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度.其次,利用有限元分析对初步模型进行多目标优化设计,并采用熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)进行得分排序.在此基础上,进一步利用有限元分析进行结构的多工况拓扑优化.最后,加工试验样机进行实验测试.有限元分析和试验结果表明:该导向平台放大比为4.67,最大行程可达90μm左右,一阶固有频率为1765 Hz,实现了长行程和高频率的运动;同时,导向平台的分辨率可达亚微米级,轨迹跟踪误差约为2%.综合仿真结果和实验测试结果,所提出来的柔顺刀具导向平台可以实现精密导向运动.

    柔顺机构压电驱动长行程高频寄生位移

    级联残差优化Transformer网络的图像超分辨率重建

    林坚普吴镇城王崑赋林志贤...
    1902-1914页
    查看更多>>摘要:为了扩展图像超分辨率算法中卷积神经网络在多个尺度特征上的自适应学习能力,提升网络性能,本文提出一种基于级联残差方法的Transformer网络优化结构进行图像超分辨率重建.首先,该网络采用级联残差结构,增强了网络对低阶和中阶特征的迭代复用和信息共享能力;其次,将通道注意力机制引入Transformer结构中,增强网络的特征表达和自适应学习通道权重的能力;最后,优化Transformer网络结构中的感知模块为级联感知模块,扩展网络深度,增强模型的特征表达能力.在数据集Set5,Set14,BSD100,Urban100和Manga109上进行放大2倍、3倍和4倍的重建测试并与主流方法进行对比,客观评价结果表明,在4倍放大因子的Set5数据集下,本文方法所得图像的峰值信噪比对比其他主流方法平均值提升1.14 dB,结构相似度平均值提升0.019.结合主观评价结果表明,本文方法相比其他主流方法的图像重建效果更好,恢复得到的图像纹理细节更清晰.

    卷积神经网络图像超分辨率重建残差网络Transformer注意力机制