无热化系统离焦量检测设备控制系统设计

论文摘要

随着红外成像制导技术的发展和应用,红外导引头的测试与实验技术成为当前和今后发展一段时间内新的发展需求。导引头光学组件的热稳定性对提高导引头对目标的搜索、识别、捕获、跟踪能力以及增加制导精度有着至关重要的作用,因此,红外光学系统无热化设计效果检测是导引头研发中不可或缺的一部分,但是在国内,这种检测技术的发展才刚刚起步,目前尚无关于这种检测设备研制的报告。本文根据导引头光学系统测试需求,提出了一套能够对红外光学系统实现全自动、有效、准确的检测方法,对基于该方法的红外光学系统无热化设计效果检测设备总体设计方案进行论证。检测系统主要由光学组件、精密移动定位组件、高低温箱和红外探测器阵列组成,实现对被测系统不同温度下离焦量的检测。检测系统由高低温箱提供不同的温度环境,通过移动定位组件调整探测器阵列轴向成像位置,以被测系统在各位置处的成像光斑灰度图像离焦判别值为依据,确定被测光学系统在不同温度下的最佳焦点位置。本文论证了各组件的控制原理、技术特征,确定了各组件的控制变量和被测光学系统焦点搜索方式,在VC++编程环境中实现了对各组件的编程控制。本文还对各控制单元做了控制结果测试,分析了离焦判别结果,论述了实验数据的合理性,验证了系统重复测量精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.2 温度对光学系统影响的具体表现
• 1.2 无热化检测技术发展现状
• 1.2.1 光学系统无热化设计发展现状
• 1.2.2 导引头测试评估技术发展现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 系统原理与设计方案
• 2.1 系统的技术指标
• 2.2 系统设计方案
• 2.2.1 基于被测光学系统物方移动的检测方案
• 2.2.2 基于被测光学系统像方移动的检测方案
• 2.3 系统总体结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统各组件及其技术特征
• 3.1 系统光学组件
• 3.1.1 黑体组件
• 3.1.2 平行光管组件
• 3.1.3 红外显微物镜
• 3.2 精密移动定位组件
• 3.2.1 移动定位平台及其技术特征
• 3.2.2 光栅尺及其技术特征
• 3.3 高低温箱及其技术特征
• 3.3.1 高低温箱结构与技术特征
• 3.3.2 高低温箱的控温方式
• 3.4 热像仪及其技术特征
• 3.4.1 热像仪工作原理
• 3.4.2 热像仪的系统组成及参数
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统各组件计算机编程控制
• 4.1 控制系统总体描述
• 4.1.1 控制系统总体要求
• 4.1.2 总控机与各控制部件的通信接口
• 4.1.3 VC++串口操作控件MSComm
• 4.1.4 系统总体控制流程
• 4.1.5 系统软件设计
• 4.2 对移动定位平台的编程控制
• 4.2.1 移动定位平台的控制方法
• 4.2.2 移动定位平台的控制命令
• 4.2.3 移动定位平台控制程序编写
• 4.3 对光栅尺的编程控制
• 4.4 对高低温箱的编程控制
• 4.4.1 高低温箱可编程控制仪
• 4.4.2 高低温箱通信参数与控制命令
• 4.4.3 高低温箱控制程序编写
• 4.5 对热像仪的编程控制
• 4.5.1 热电制冷（TEC）PID控制常数的确定
• 4.5.2 非均匀性校正
• 4.5.3 热像仪控制程序的编写
• 4.6 关于焦点定位的编程
• 4.6.1 离焦判别算法
• 4.6.2 焦点搜索方式
• 4.6.3 焦点定位的编程实现
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统单元测试与数据分析
• 5.1 精密移动定位组件功能测试
• 5.1.1 移动定位平台单位步距
• 5.1.2 移动定位速度设置
• 5.1.3 精密移动定位组件移动精度
• 5.2 高低温箱功能测试
• 5.3 焦点判别测试
• 5.4 系统重复测量精度分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢