分析了成像光谱仪常见结构的优缺点并给出了分析过程,对望远镜系统和光谱成像系统结构进行了合理选择,实现了单一成像光谱仪同时覆盖可见近红外（VNIR）和中波红外（MWIR）双波段。根据研究目标要求设计了一个大F数（VNIR波段F/3,MWIR波段F/2）机载双波段成像光谱仪。该光谱仪双通道共用一个同轴平场无遮挡Schwarzschild望远镜,用二向色分束器分开。双通道光谱成像系统均采用同心共轴的Dyson结构,VNIR波段和MWIR波段光谱分辨率分别达到5 nm和15 nm。为使设计的系统结构合理,介绍了光束分离结构和光谱仪的光束折叠方法。设计结果表明：该系统结构简单,效果良好,谱线弯曲分别小于1.2μm和0.5μm,谱带弯曲均小于0.5μm,偏振灵敏度小于4%,适用高光谱分辨率机载双波段成像光谱仪。

为了减小超光谱成像系统的质量和体积，校正光谱成像的谱线弯曲，提出了一种新型带有Fery曲面棱镜的OFiner超光谱成像系统。在该系统中，一对Fery曲面棱镜位于OFiner中继系统的两臂，光束两次通过Fery棱镜进行分光，因此当获得指定大小的色散值时该结构具有比传统结构更小的质量和体积。为了减小可见近红外（VNIR）光谱通道的非线性色散，在该结构中还引入一对消色差火石Fery棱镜。设计了应用于VNIR和短波红外（SWIR）两个光谱通道的超光谱成像系统，并给出了设计结果。结果表明，该光谱成像系统在两个光谱通道内的谱线弯曲均小于0．1个像元，色畸变均〈0．045个像元，而非线性度小于0．1，可满足机载或星载超光谱成像仪的要求。

绝对检验消除了参考面面形误差对干涉测量精度的制约,可实现纳米精度的面形测量。对现有主要平面面形绝对检验技术进行了总结比较,运用泽尼克多项式前36项构建被测平面,对边缘噪声、平面原始精度、旋转角度与偏心误差等因素对典型平面面形绝对检验技术测量精度的影响进行了模拟分析。绝对检验对被测平面原始精度、干涉图分辨率和旋转角度误差不敏感,对边缘噪声和旋转偏心误差敏感。实际测量中,旋转轴心对准误差应小于2 pixel,测量中心面积比取95%左右。

由于远程激光焊接过程中焊接顺序和机器人路径规划对于焊接周期影响较大,因此文章提出了离线远程激光焊接编程系统。该系统以扩增实境为基础,通过3D输入设备可以实现机器人轴的快速定位,提出了以解决旅行商问题的轨迹优化算法,对机器人路径以及焊接顺序进行了优化。离线远程激光焊接编程系统不仅仅能够实现快速的空间人机交互,还具有很高的适用性,操作简单。经仿真结果可以得出,离线编程相比传统的在线编程能够节省30%的焊接时间,极大地提高了远程激光焊接效率。