Luận Án Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Phương Pháp Và Xây Dựng Mô Hình Thiết Bị Đánh Giá Chất Lượng Tạo Ảnh Hệ Thống Quang Học Hồng Ngoại 8-12 μm

• Tác giả: Trần Anh Quang
• Người hướng dẫn: TS. Lê Duy Tuấn
• Trường học: Học viện Kỹ thuật Quân sự
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu phương pháp và xây dựng mô hình thiết bị đánh giá chất lượng tạo ảnh của hệ thống quang học làm việc trong vùng hồng ngoại 8-12 µm
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ẢNH NHIỆT VÀ VẤN ĐỀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG PHỔ HỒNG NGOẠI
• 1.1. Tổng quan về thiết bị ảnh nhiệt
• 1.2. Quá trình phát triển
• 1.3. Nguyên lý hoạt động của thiết bị ảnh nhiệt
• 1.4. Các phương pháp đánh giá chất lượng ảnh của HTQH ảnh nhiệt
• 1.4.1. Hàm nhòe điểm
• 1.4.2. Hàm nhòe đường
• 1.4.3. Hàm nhòe cạnh
• 1.4.4. Hàm truyền điều biến MTF
• 1.5. Một số thiết bị đánh giá chất lượng ảnh của HTQH làm việc trong vùng hồng ngoại 8 -12 µm
• 1.6. Lựa chọn phương án xây dựng mô hình thiết bị đánh giá chất lượng ảnh của HTQH ảnh nhiệt
• 1.7. Yêu cầu đối với các thành phần trong hệ thống đánh giá chất lượng ảnh của HTQH hồng ngoại
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU GÁ LẮP ĐẾN QUANG SAI MẶT SÓNG CỦA LINH KIỆN QUANG HỌC
• 2.1. Sự ảnh hưởng của kết cấu gá lắp đến quang sai mặt sóng của linh kiện quang học
• 2.2. Phương pháp xác định biên dạng bề mặt và quang sai mặt sóng của các linh kiện quang học sau khi biến dạng
• 2.3. Quy trình tính toán
• 2.4. Xác định biên dạng bề mặt
• 2.5. Xác định quang sai mặt sóng
• 2.6. Mô hình hóa và thực nghiệm đánh giá quang sai mặt sóng của gương cầu khi biến dạng bởi lực gá kẹp
• 2.7. Mô hình gá lắp gương trên phần mềm ANSYS
• 2.8. Kết cấu thực nghiệm gá lắp gương
• 2.9. Mô hình thiết bị đo quang sai mặt sóng
• 2.10. Kết quả tính quang sai mặt sóng của gương cầu
• 2.11. Kết quả chuyển vị tính trên phần mềm ANSYS
• 2.12. Tính toán quang sai mặt sóng trên Zemax
• 2.13. Quang sai mặt sóng của gương đo bằng giao thoa kế Zygo
• 2.14. So sánh quang sai mặt sóng lý thuyết và thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG PHỔ HỒNG NGOẠI 8-12 µm
• 3.1. Thiết kế, chế tạo hệ chuẩn trực làm việc trong vùng hồng ngoại
• 3.2. Thiết kế hệ quang hệ chuẩn trực
• 3.3. Thiết kế kết cấu cơ khí hệ chuẩn trực
• 3.4. Cụm gương thứ cấp
• 3.5. Lắp ráp và hiệu chỉnh
• 3.6. Kết quả đo kiểm các thông số của ống chuẩn trực
• 3.7. Thiết kế, chế tạo vật kính hiển vi
• 3.8. Thiết kế hệ quang vật kính hiển vi
• 3.9. Chế tạo vật kính hiển vi
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Kết quả hoạt động thực nghiệm của hệ chuẩn trực
• 4.2. Đo quang sai mặt sóng của gương chuẩn trực
• 4.3. Kết quả thu nhận ảnh của lỗ tạo bởi vật kính ảnh nhiệt
• 4.4. Kết quả thử nghiệm hoạt động của vật kính hiển vi
• 4.5. Kiểm tra độ phóng đại của vật kính hiển vi
• 4.6. Kết quả thu nhận ảnh của lỗ tạo bởi vật kính hiển vi
• 4.7. Ứng dụng mô hình thiết bị đo hàm LSF, MTF của một số mẫu vật kính ảnh nhiệt
• 4.8. Đo tiêu cự của vật kính ảnh nhiệt
• 4.9. Đo hàm nhòe đường LSF, hàm truyền điều biến MTF
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Phương pháp đánh giá chất lượng ảnh

Phương pháp đánh giá chất lượng ảnh là trọng tâm của luận án, tập trung vào việc xác định các thông số kỹ thuật như hàm nhòe điểm (PSF), hàm nhòe đường (LSF), và hàm truyền điều biến (MTF). Các phương pháp này được sử dụng để đánh giá độ phân giải và chất lượng hình ảnh của hệ thống quang học hồng ngoại 8-12 µm. Luận án đề xuất các thuật toán xử lý ảnh để tính toán các hàm này một cách chính xác, đảm bảo độ tin cậy trong việc đánh giá chất lượng ảnh.

1.1. Hàm nhòe điểm PSF

Hàm nhòe điểm (PSF) là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng ảnh. Nó mô tả sự phân bố ánh sáng khi một điểm sáng được tạo ảnh qua hệ thống quang học hồng ngoại. Luận án sử dụng phần mềm Zemax để mô phỏng và tính toán PSF, từ đó đánh giá độ phân giải của hệ thống.

1.2. Hàm nhòe đường LSF

Hàm nhòe đường (LSF) được sử dụng để đánh giá sự phân bố ánh sáng khi một đường thẳng được tạo ảnh. Luận án đề xuất phương pháp đo LSF bằng cách sử dụng các mẫu vật có cạnh thẳng và phân tích kết quả thu được để xác định độ phân giải của thiết bị quang học hồng ngoại.

II. Mô hình thiết bị quang học

Luận án tập trung vào việc xây dựng mô hình thiết bị quang học để đánh giá chất lượng ảnh của hệ thống quang học hồng ngoại 8-12 µm. Mô hình này bao gồm các thành phần chính như hệ chuẩn trực, vật kính hiển vi, và các thiết bị đo lường. Các thành phần này được thiết kế và chế tạo để đảm bảo độ chính xác cao trong việc đánh giá chất lượng ảnh.

2.1. Hệ chuẩn trực

Hệ chuẩn trực là một phần quan trọng của mô hình thiết bị quang học, được thiết kế để tạo ra chùm tia song song từ nguồn sáng hồng ngoại. Luận án sử dụng phần mềm ANSYS để mô phỏng và tối ưu hóa kết cấu cơ khí của hệ chuẩn trực, đảm bảo độ chính xác trong việc tạo chùm tia.

2.2. Vật kính hiển vi

Vật kính hiển vi được thiết kế để thu nhận và phân tích ảnh từ hệ thống quang học hồng ngoại. Luận án đề xuất phương pháp chế tạo vật kính hiển vi với độ phóng đại cao và độ phân giải tốt, đáp ứng yêu cầu đánh giá chất lượng ảnh.

III. Hệ thống quang học hồng ngoại 8 12 µm

Hệ thống quang học hồng ngoại 8-12 µm là đối tượng chính của luận án, tập trung vào việc đánh giá chất lượng ảnh và các thông số kỹ thuật. Luận án đề xuất các phương pháp đo lường và phân tích để đánh giá hiệu suất của hệ thống, bao gồm đo tiêu cự, độ phân giải, và các hàm truyền quang học.

3.1. Đo tiêu cự

Phương pháp đo tiêu cự của hệ thống quang học hồng ngoại được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu vật có kích thước chuẩn và phân tích kết quả thu được. Luận án đề xuất sử dụng phần mềm Zemax để mô phỏng và tính toán tiêu cự, đảm bảo độ chính xác cao.

3.2. Độ phân giải

Độ phân giải của hệ thống quang học hồng ngoại được đánh giá thông qua các hàm nhòe điểm (PSF) và hàm nhòe đường (LSF). Luận án sử dụng các thuật toán xử lý ảnh để tính toán và phân tích độ phân giải, đảm bảo kết quả đo lường chính xác.

IV. Đánh giá chất lượng ảnh hồng ngoại

Luận án đề xuất các phương pháp đánh giá chất lượng ảnh hồng ngoại dựa trên các thông số kỹ thuật như hàm truyền điều biến (MTF), độ phân giải, và tiêu cự. Các phương pháp này được áp dụng để đánh giá hiệu suất của thiết bị quang học hồng ngoại và đảm bảo chất lượng hình ảnh thu được.

4.1. Hàm truyền điều biến MTF

Hàm truyền điều biến (MTF) là chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng ảnh của hệ thống quang học hồng ngoại. Luận án sử dụng các thuật toán xử lý ảnh để tính toán MTF, từ đó đánh giá hiệu suất của hệ thống.

4.2. Phân tích kết quả

Luận án phân tích kết quả đo lường và đánh giá chất lượng ảnh của hệ thống quang học hồng ngoại dựa trên các thông số kỹ thuật như MTF, độ phân giải, và tiêu cự. Các kết quả này được so sánh với các tiêu chuẩn quốc tế để đảm bảo độ chính xác.