光纤共焦扫描显微镜图像采集系统方案设计

该文提出并实现了一种反射式光纤共焦扫描显微镜(FOCSM)中图像采集系统硬软件的设计方案。FOCSM系统中，采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和微控制单元(MCU)构成带有图像采集、平面图像扫描的同步时序控制和扫描畸变校正功能的高速扫描电子控制系统。联调实验证明，此设计方案可以实现上述控制与平面扫描校正的基本功能。     

共焦扫描显微镜成像的实验研究

采用样品扫描方式，通过对传统光学显微镜的改造，开发了一套反射式共焦扫描显微镜(Confocal Scanning Optical Microscope，CSOM)，并对多种样品成功地进行了扫描成像．     

偏振共焦扫描显微镜的研制及其成像研究

根据偏振共焦扫描显微镜的原理,成功研制了一台偏振共焦扫描显微镜,用该偏振共焦扫描显微镜对各种集成电路芯片、生物组织等物体进行透射式成像或反射式成像研究,并分析成像结果,实验表明,该偏振共焦扫描显微镜能够对各种物体进行成像,具有成像方式多样,可逐层扫描,非线性成像等特点。     

共焦扫描显微成像系统的非相干光学传递函数

共焦扫描光学显微（ＣＳＯＭ）系统有透射式和反射式、相干光和非相干光荧光等类型。ＣＳＯＭ 系统的平面分辨率和纵深分辨率依赖于放置在光电探测器前面的空间滤波器的孔径大小。根据不同孔径计算反射式荧光ＣＳＯＭ 系统的非相干光学传递函数,并进一步说明反射式荧光ＣＳＯＭ系统的成像特性对孔径的依赖关系     

激光振镜扫描系统的快速软件校正算法研究

针对激光振镜扫描系统的图形畸变，根据由成像系统引起的几何畸变的后验校正法提出一种二次曲线校正模型．对于图形中每一条发生几何畸变后的直线，用二次曲线在水平和竖直方向去拟合，然后求得反变化的校正函数来校正图形的畸变，从而获得了一种准确快速的校正算法．该算法先拟合像场平面中最大边界直线发生畸变后的曲线，再求它的畸变量，并按比例求得像场中其他直线的畸变量．该算法的校正函数比从振镜扫描系统几何畸变公式导出的校正函数简单、实用，所用时间少．     

多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的特性研究

对多光子近场共焦光学扫描显微镜非传播光场的特性进行了系统的理论分析。导出了多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的频率宽与相差的测不准关系表达式及二维的点扩散函数光学传递函数和能量分布表达式。研究结果表明：多光子近场共焦光学扫描显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率。而多光子近场共焦光学扫描显微镜比双光子共焦显微镜具有更高的空间分辨率。样品置于其表面的非传播光场内,能得最佳的超分辨效果。     

激光入射角对振镜扫描激光刻蚀质量的影响

以加工焦深限制范围内的倾斜平面模型来模拟工件表面的微观不平坦状况,对激光束以一定倾角入射工件表面的光斑畸变及其对刻蚀质量的影响开展了理论和实验方面的初步探索．结果表明,随着激光束入射方向与工件表面法向的夹角（简称入射角）的增大,光斑畸变量也越来越大,振镜沿水平路径扫描的刻蚀线宽始终比竖直路径的大,刻蚀线长始终比竖直路径的小;相对于水平刻蚀路径,竖直刻蚀路径刻槽的任意位置经历的激光辐照时间更长,物质蒸发、重熔更充分,刻槽更深,金属重铸层更厚,刻槽的侧壁和底部形貌更为平整光滑．     

共焦扫描激光显微镜

介绍一台我们设计,研制的共焦扫描激光显微镜,它由共焦显微镜光学系统、信号探测成像系统以及物扫描平台驱动装置组成。光学系统设计有两条光路,便于共焦调节,可采用反射,透射和偏振３种方式,也可进行荧光成像。     

激光共焦扫描显微镜高分辨率特性分析

分析了激光共焦扫描显微镜的成像原理，用衍射理论揭示了其较高横向分辨率和较好轴向分辨率的成因，介绍了共焦扫描显微镜的发展及其在生物，医学诊断及半导体器件检测方面的应用。     

激光共焦扫描显微镜高分辨率特性分析

分析了激光共焦扫描显微镜的成像原理 ,用衍射理论揭示了其较高横向分辨率和较好轴向分辨率的成因 ,介绍了共焦扫描显微镜的发展及其在生物、医学诊断及半导体器件检测方面的应用     

激光快速成型系统的误差分析与校正

为进一步完善激光快速成型工艺,并提高快速成型技术的制造精度,对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,提出并实践了一种新的校正算法.该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对,制成校正表,按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.这种算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统,能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正,并且能完全满足规定精度.     

基于Elman神经网络的振镜扫描系统误差校正技术研究

为了消除激光快速成型机中振镜扫描系统的非线性扫描误差，以提高系统的扫描精度，提出了运用神经网络校正激光振镜扫描系统误差的方法．通过对BP神经网络、径向基神经网络和Elman神经网络3种不同网络的对比分析，运用Elman神经网络训练有限个标定坐标点的误差补偿值，构造全视场误差补偿曲面，然后对视场坐标进行校正补偿．通过实例分析，测试件在z、y方向的尺寸均方根误差由原来的0．2296mm、0．2107mm分别减小到0．0232mm和0．0265mm．实验结果表明，采用Elman神经网络构造振镜扫描系统误差补偿曲面，对振镜扫描系统进行动态误差校正，可以显著提高快速成型机的扫描精度．     

基于三维扫描振镜系统音圈电机的离散滑模控制

近 20 a 来,激光扫描技术被广泛应用于工业加工领域,三维扫描振镜作为一种更高效的激光加工仪器,其核心部件和关键技术主要依靠国外进口。 针对国内对三维扫描振镜系统研究较少,且在传统控制方法下,振镜电机普遍存在阶跃响应慢和控制精度低等问题,设计了一种基于新型趋近律与干扰补偿器相结合的离散滑模控制器,该控制方法有效补偿了外部的干扰,具有强鲁棒性。 首先,建立基于三维扫描振镜系统的音圈电机线性动力学模型,并对该模型离散化,构建其离散状态空间方程;其次,依据滑模变结构控制理论设计离散系统控制器;最后,通过 Simulink 搭建控制系统的仿真模型,仿真结果表明:1%和 10%的全行程阶跃响应时间分别为 2. 1 ms 和 2. 4 ms,10%全行程正弦信号位置跟踪的定位精度在 3×10-4 mm 以内,实现了对指令信号的完全跟踪,达到了工程应用要求,为高速三维扫描振镜系统的控制研究提供了新的思路。     

三轴稳像棱镜组的扫描稳像作用

在对三轴稳像棱镜组研究的基础上,提出了用三轴稳像棱镜组进行稳像扫描的方案.并推出了相应的稳像扫描公式.当三轴稳像棱镜组和计算机结合起来以后,就可以使它既可实现三自由度稳像,又可进行二自由度扫描。     

用神经网络方法标定激光平场扫描系统

在激光快速成型机中，激光扫描精度直接影响到成型精度．在基于检流计扫描器的后物镜平场扫描系统中，输出平面的笛卡尔坐标系与扫描器的球面坐标系之间进而与控制两路扫描镜的电压数字量之间存在着非线性映射关系．在理想情况下，这种映射关系是已知的，但在实际上，由于很多因素的影响，若按理想关系映射，会产生较大的非线性扫描误差．采用神经网络方法对激光扫描系统进行全场标定补偿，显著提高了扫描系统的扫描精度．     

共焦扫描系统的光外差探测

提出了一套新颖扫描成像系统方案,它综合了共焦扫描方式与光外差探测方法的优点．该系统具有μｍ级的纵向层析分辨率能力,且能大大改善对低反射试样或较厚试样的深层扫描成像的图像质量．对其成像机理、光学特性进行了分析．     

基于C型弹簧管和光纤环的光纤压力传感器

设计了一种基于Ｃ型弹簧管和光纤环的光纤压力传感器,对Ｃ型弹簧管和光纤环进行了理论分析,建立了待测压力与光纤环微弯损耗的理论模型,并用实验测试方法验证了该理论模型的可靠性。通过理论分析和实验测试的方法,对光纤环的安装位置,光纤环的匝数和直径以及弹簧管的精度和量程进行了优化设计。     

结合卡尔曼滤波和离散滑模的振镜位置跟踪研究

为解决外部扰动和噪声对振镜系统位置跟踪的影响,该文提出了一种结合卡尔曼滤波和离散滑模控制的振镜位置跟踪方法.首先,围绕振镜系统驱动电机的离散数学模型,构建卡尔曼滤波器来估计振镜系统真实的运动变化,降低外部扰动和噪声对系统的影响; 其次,结合离散滑模控制对跟踪误差进行修正,使振镜系统位置量和速度量快速稳定,进一步提升系统的抗干扰能力和位置跟踪能力; 最后,针对瞬时和连续性2种类型的外部扰动设计了对比仿真实验和振镜系统平台的验证实验.实验结果表明:在这2种不同类型的外部扰动下,该控制方法都能够使振镜的扫描反射镜快速、准确地跟踪给定期望值,且有效抑制离散滑模控制的抖振问题.