摘要:大功率半导体激光器具有体积小、重量轻、转换效率高等优势,在工业加工、军事国防、医疗美容等各个领域具有广泛的应用。然而,大功率半导体激光器仍然受到电极失效的影响,导致其可靠性下降,使用寿命变短。本文首先阐述了大功率半导体激光器电极的失效机理；其次,介绍了电极的制备与欧姆接触评估方法,以及电极的失效分析手段方法,最后归纳了欧姆接触工艺的改良方法。在本文研究过程当中,归纳总结了目前学者们对于欧姆接触不良研究的相关进展,对进一步解决电极失效,提高大功率半导体激光器的可靠性具有重要的意义。

摘要:13μm波段固体激光器在多领域均有着重要作用,本文介绍了近20年来国内外不同晶体材料输出13μm波段激光的研究进展,包括几种常用的晶体如YAG、YVO4、GdVO4以及其他晶体。通过分析认为,对新材料、新机制的探索与应用是未来13μm波段激光器的主要发展方向。

摘要:针对工业领域常用特种钛合金材料TC4(Ti6Al4V),采用纳秒激光加工技术进行表面织构加工,通过改变激光扫描间距,分析表面形貌构建以及表面润湿性转变机制。实验使用扫描电子显微镜与能谱仪分析表面微观结构与元素物相成分变化,通过接触角测量仪表征表面疏水特性。结果表明:进行激光织构加工后,材料表面亲水性大幅增加；在空气中暴露一段时间后,逐渐转变为疏水性并趋于稳定,扫描间距为60μm加工的表面最大接触角达到13992°,其表面分布的显著多级微纳结构起到了关键作用。

摘要:近年来,调频连续波激光雷达成为自动驾驶领域中一种富有吸引力的传感器选择。本文首先介绍了基于IQ调制器的线性调频连续波激光雷达的测距原理,针对设计指标进行了参数计算,然后利用搭建的模型研究了不同外部恶劣天气条件对系统性能的影响。结果表明该模型可以接受一定范围内外部恶劣天气的变化,为后续面向车载调频连续波激光雷达系统设计和硬件选择提供了参考依据。

摘要:设计基于激光即时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)技术的变电站高压设备分布式物理化结构模型,精准获取高压设备位姿信息,有效建立高压设备分布式物理化结构模型。利用无人机搭载激光雷达传感器与惯性测量单元,扫描并测量施工建设中高压设备环境信息；利用激光SLAM技术依据激光雷达传感器的扫描信息,求解设备位姿信息；通过扩展卡尔曼滤波算法,融合惯性测量单元测量的设备姿态角信息；利用加权数据融合算法,融合位姿信息与姿态角信息,获取最终设备位姿信息；依据最终位姿信息,建立设备实景三维模型；通过建筑信息模型,建立设备的建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)模型；利用Revit软件,以自动关联方式,构造两个模型间的关联关系,获取设备分布式物理化结构模型。实验证明:该模型可精准获取设备位姿信息,有效建立清晰的分布式物理化结构模型；该模型可有效融合设备姿态角,提升姿态角测量曲线平滑度。

摘要:激光熔覆是一种典型的表面改性技术,已得到了广泛的应用。在激光熔覆快速冷凝过程中容易产生热应力,进而产生变形,严重时会产生裂纹、失效等缺陷。负膨胀材料是指在一定温度范围内材料体积出现热缩冷涨行为的材料,和热胀冷缩材料正好相反,负膨胀材料的发现为解决材料在受热时出现膨胀变形和失效提供了处理方法。正确的使用负膨胀材料可以抑制激光熔覆加工中的裂纹和热应力集中等缺陷,提高熔覆层的机械性能,产生热膨胀可控的材料甚至零膨胀材料。本文分析了激光熔覆中裂纹产生的机理,对负膨胀材料的种类及负膨胀的原理进行了总结,对每种负膨胀材料产生负膨胀行为的条件进行了对比和分析,负膨胀材料的膨胀系数和产生负膨胀行为的温度区间会影响在激光熔覆过程中的使用。重点对国内外已经实验验证的负膨胀材料在激光熔覆中的应用进行了总结概括,提出负膨胀材料在激光熔覆中存在的一些普遍规律,以及现阶段负膨胀材料在激光熔覆应用中的不足,对负膨胀材料在激光熔覆中的应用进行概括和展望。

摘要:表面平整度是衡量多道搭接熔覆层表面质量的重要指标之一,为改进人工标注获取表面平整度耗时费力的问题,本文利用图像识别和语义分割神经网络方法提出了自动识别熔覆层表面平整度。针对搭接熔覆层特征,基于改进的U Net与注意力机制(CBAM)提出一种用于熔覆层形貌的自动分割网络MCL UNet,优化改进U Net模型,依据CBAM模块从通道维度和空间维度调整特征图层的权重信息,将CBAM模块以优化输入和输出的原则部署在网络上。在搭接熔覆层数据集上对改进的网络进行评估对比,实验结果表明,本文提出的MCL UNet网络模型,其熔覆层分割效果在验证集上的平均IoU准确率为9376,相比原始U Net的IoU准确率提高了581,在测试集上MCL UNet模型输出的表面平整度的平均相对误差为32,说明该模型可有效提高搭接熔覆层横截面形貌的分割精度,并能较准确输出表面平整度。

摘要:为了摸清激光辐照橡胶类气象气球等空中目标的效应规律,为后续开展外场试验提供依据,本文进行了激光-载荷联合作用下天然乳胶材料烧蚀性能实验研究。采用1085nm光纤固体激光器,对天然乳胶材料进行了激光辐照效应实验,研究了激光和载荷共同作用下材料的烧蚀性能,结果得到:材料主要发生热解、烧蚀穿孔和断裂破坏；在同等功率密度光斑辐照条件下,材料破坏时间随载荷增加先增加后减小；在同等加载条件下,材料破坏时间随辐照功率密度增加而减小。

摘要:针对现有推土机台车架机器人焊接质量及生产效率的问题,开展基于激光视觉传感的焊缝跟踪技术研究,并成功引入到工程机械焊接领域。通过三维仿真分析确定传感设备的选型,提出一种实用性强的焊缝实时跟踪方法,并通过十点标定法及多变量参数的调整等全工作流程的测试。通过前后定量数据对比分析,焊接机器人设备的有效稼动率OEE平均提升213,生产节拍提升807,焊接质量及焊达率均有明显优化。结果完全适用于工程机械大型复杂结构件上的焊接要求。

摘要:激光分层除漆的可靠性与可控性依赖于有效的在线监测技术,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术能有效监控激光除漆过程。本文采用激光去除飞机碳纤维复合材料(CFRP)表面漆层,并基于高重频激光除漆LIBS在线监测平台,在线采集除漆过程所激发的面漆和底漆2类光谱共60组。分别建立了基于主成分分析(PCA)和偏最小二乘法(PLS)的判别和预测模型,研究了激光分层除漆过程中LIBS光谱的分类判别。PCA模型前两个主成分累计贡献率达到了792%,PLS DA模型前两个主成分累计贡献率达到了855%。PLS回归模型校正标准差(RMSEE)为0142923,均方根误差(RMSEcv)为0152053,模型的预测标准差(RMSEP)为0142421,对20组激光清洗面漆和底漆的混合数据集进行预测,预测准确率达100%。结果表明PLS判别模型比PCA模型分类判别效果更好,PLS预测模型实时评估和自动分类漆层具有较好的预测精度。本研究可为LIBS在线监测激光除漆过程,实现自动化、智能化的激光除漆提供技术支持。

摘要:设计了用于制冷型红外双波段探测器的、广角光学系统,并进行了被动式消热差设计。镜头由6片透镜组成,通过不同镜片材料搭配来进行消色差设计,实现在环境温度-40～70℃范围内被动式消热差。光学系统采用中长波共焦面设计,设计波段为35～49μm和75～95μm,焦距为11mm,F数为16,全视场角150°。结果表明,此光学系统工作范围大、结构简单、透过率高,能够实现在全工作温度范围内成像质量良好。

摘要:由于海上风电机组检修较为困难,为防止海上风机叶片出现严重故障,提出基于持续热激励红外检测的海上风机叶片腐蚀检测研究,在叶片轻微腐蚀阶段实现腐蚀检测,避免叶片损坏对风机造成更大影响。分析海上风机叶片结构,针对该结构制定海上风机叶片腐蚀检测平台,在被测叶片的表面装置热激励源进行加热,并在叶片外部通过红外热像仪检测加热后的叶片表面温度场变化；采用热传导微分方程,求解持续热激励升温与降温阶段被测区域表面温场,获取叶片正常面与腐蚀面的热激励深度；通过有限元软件ABAQUS依据叶片三维模型,结合热传导微分方程,模拟被测叶片的温度场变化情况,获取叶片腐蚀模拟结果。经实验验证:该方法的红外热成像的测温范围较大,且测温精准度较高,在检测时不会受到检测距离的影响,依然保持较为清晰的检测结果,同时可根据检测得到的腐蚀面温度有效区分腐蚀严重程度。

摘要:在现代化国防和航空航天领域,目标表面涂覆具有热防护、电磁屏蔽、降低红外辐射等性能的材料,可有效保护目标,但其处于目标的表面,长期受到周围环境影响,易出现气泡、划痕、脱落等不同类型的损伤,造成涂层性能大幅度降低,无法有效保护目标。因此,需要定期对目标涂层进行检测和维护。通过研究涂层损伤与温度和发射率之间的关系,结合热辐射定律、比色测温技术、发射率测量方法,搭建一套红外热像仪的检测装置,提出一种基于涂层温度和发射率场的涂层损伤检测方法。将研制的检测装置应用于以铝为基底的氧化铝涂层,通过分析氧化铝的温度和发射率准确识别涂层内部和外部损伤,验证了基于温度和发射率场的涂层损伤检测方法的理论模型,以及检测装置的可行性与适用性。

摘要:小面元红外探测器具有成本低、体积轻、功耗小等优势,更利于红外整机实现工程指标提升,对于进一步推广红外行业低成本量产的发展十分有帮助。未来,小面元探测器如何在红外整机中应用是持续关注的重点,本文将针对小面元探测器在红外整机应用中的关键技术进行整机实验和数据仿真,为后续的工程化应用提供思路。

摘要:为了将传感器局部坐标系下的测量数据转化为机器人坐标系下的全局三维数据,需要确定机器人法兰盘与传感器之间的关系,即手眼标定。为实现机器人与线结构光传感器的现场手眼标定,提出一种正交约束条件下的新方法,该方法标定过程无需人工参与,仅需一块具有空间正交约束关系的平面靶标。标定过程中任意变换机器人位置与姿态,控制激光线与靶标两直角边分别相交,并记录传感器测量坐标值以及对应的机器人姿态数据,再基于空间正交约束建立非线性优化模型,最后采用内点法迭代求得最优解。实验结果表明:该标定方法快速、稳定且精度较高,系统整体测量精度优于03mm,可满足常规测量需求。

摘要:随着光电系统作用距离的不断提升,为了满足作战需求,保证光电系统的跟踪精度、瞄准精度以及打击精度,多光谱多光轴光电系统的光轴在使用时必须进行现场校准。本文针对上述需求,设计了通用光电瞄准吊舱自动校轴仪。在充分论述校轴仪工作原理的基础上,针对自动校轴仪用于光电瞄准吊舱的校轴精度进行分析,验证了自动校轴仪方案的可行性。

摘要:可见光主动成像系统被广泛应用于成像侦察领域,激光压制干扰是一种可以利用的反制手段。合理地对激光干扰效果进行评估,对于干扰一方具有重要意义。为了更客观地评价激光干扰对成像侦察的影响,从可见光成像侦察的特点出发,对激光干扰可见光成像效果进行划分,确定了干扰效果评估需求。建立了可见光图像的激光干扰效果评估模型,结合基于YOLOv4的目标检测置信度及WFSIM算法的三个图像特征表征指标,形成了对应的评估体系。构建了一套参数可调的激光干扰图像采集及评估分析实验系统,对人体目标进行图像采集,验证了提出的评估体系及方法。

摘要:针对多光谱瞬态温度的测量系统中波长的选择问题。研制了一套适用于反演爆炸场瞬态温度的测试系统,该系统从辐射测温的原理出发,通过分析温度随波长灵敏度的变化关系,确定温度精度最高时的波长,并结合天鹰优化器约束算法,对蜡烛燃烧的火焰现场测试加以验证,结果表明:选择各个波段的最优待测波长测量时,测量的温度误差最小,不超过±21,减小因波长的选择而引起的误差。

摘要:使用太阳辐射计在2021年3月至5月于丽江高原的观测数据为辐射计进行Langley定标,针对观测期间大气环境波动带来的拟合误差,提出了一种拟合前数据筛选的定标方法,通过排除掉观测期间波动幅度过大的数据,提高参与定标的数据可靠性,从而提升定标结果的精度与稳定度。结果显示经过数据筛选的Langley拟合线性度有明显提升,定标值离散程度大幅减小,各通道定标值分布区间平均减小了704,标准差减小了654,对于已得到的多日定标结果,采用拟合平均法使各波段定标值标准差减小了287～676,结果与仪器出厂定标值相对误差小于3,证明方法是可行有效的。

摘要:介绍了一种三组元联动机械补偿式小型化中波红外连续变焦光学系统。针对阵列规模640×512,像元尺寸15μm的中波制冷型红外探测器,设计了焦距20～275mm,F数55的连续变焦光学系统,系统长度906mm。具有变倍比大、结构紧凑、元件数量少的特点,适合应用于小型化的机载光电吊舱系统以及轻量手持红外望远系统中。

摘要:工件形貌的三维扫描需求在车间自动化装备中越来越多,其中点云配准作为三维数据处理的重要步骤。现有三维点云配准存在特征点对误配、配准时间长、配准精度差等问题,提出了一种基于内部形状描述子-三维形状上下文特征(ISS 3DSC)的NDT三维点云配准算法。首先通过内部形状描述子(ISS)算法提取三维点云关键点,提高配准效率；然后结合三维形状上下文特征(3DSC)进行关键点的特征描述,并根据特征点对中值距离法剔除错误点对,采用SVD分解计算初始变换矩阵；最后使用NDT算法完成精配准。测试实验结果表明:算法在鞋面、鞋底点云数据配准时的精度可达到0025cm,相比传统SAC IA+NDT算法配准效率提升明显,具有一定的工程应用价值。

摘要:为解决红外与可见光图像融合过程中存在的对比与清晰度较低和小目标易丢失等问题,提出了基于在双分解模型下的双通道PCNN(dPCNN)图像融合算法。首先对两幅源图像进行预增强处理,通过鲁棒的主成分分析(RPCA)将处理后图像分解为稀疏层与低秩层,接着,再利用非下采用剪切波变换(NSST)对的稀疏层进行多尺度分解得到低频子带与高频子带,然后对低秩层和低频子带采用局部加权能量与拉普拉斯能量两者取大的规则进行融合,对高频子带则利用dPCNN的点火图进行融合,最后将得到的融合成分进行逆变换或合成来得到最终融合图像。实验表明,该算法的融合图像目标信息对比突出、小目标信息明显,对源图像信息保留较好,客观评价指标也明显也优于其他算法,其中互信息有了大幅度的提升,有效地提升了红外与可见光图像的融合效果。

摘要:卷积神经网络在图像处理领域取得了突出表现,但是由于算法庞大的计算量引起功耗高和实时性差的问题导致神经网络的实际应用受到一定限制。如果将神经网络移植在FPGA硬件平台,可充分发挥其高度并行的优势实现网络加速,降低功耗并提升算法实时性。基于上述描述,本文将用于目标分类的网络模型成功移植在FPGA上,通过对比加入分类模型前后的告警结果,说明分类模型设计的重要性。对比硬件实现与仿真结果,证明硬件实现的正确性。