摘要：电磁超声换能器一般采用具有超强磁力的稀土永磁制作,在实际检测中由于磁力不可控,存在偏置磁场不够强导致换能效率过低和磁力过强造成操作不方便等问题。提出一种偏置磁场磁力可控的电磁超声换能器,采用电磁铁与永磁铁相结合的方式,达到偏置磁场磁力可控的目的。通过有限元仿真和试验得出,提出的偏置磁场磁力可控的电磁超声换能器,在电磁铁处于关闭模式下,永磁铁能够提供基础磁场;采用增强模式或减弱模式,无被测物时,换能器下表面平均垂直磁通最大分别增强78.58%和减弱19.36%,而提离2 mm检测钢板时,换能器下方钢板表面平均垂直磁通最大分别增强52.99%和减弱38.02%;得出3种模式下,探头磁力随着提离距离缩小而增强的试验曲线;通过增强模式对铝板和钢板进行测厚试验,将检测信号幅值分别提高46.91%和62.01%。所设计的磁力可控电磁超声换能器不仅具有磁力可控的功能,还能够提高检测信号幅值。

摘要：为将斜入射线聚焦垂直剪切(SV)波用于厚壁铝管缺陷探伤,提出了用于激励SV波的曲面曲折线圈优化设计方法。以不同曲率工件为检测对象,研究了以平面、平面弯曲及优化曲面的曲折线圈为主要元件的三种仿真模型,结果表明,优化曲面的曲折线圈在大曲率工件中的改进效果最为明显,其指向性精度最高可提高14.53%,探伤幅值最大可增强37.42%。最后以厚壁铝管直径4 mm横通孔为人工缺陷开展试验研究,发现最大曲率管的探伤幅值增大了338.84%。

摘要：单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要。提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路。使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属表面引入微纳米结构,使其在电磁波波长200~2500 nm间的反射率降低至2%以内并分析作用机理。首先利用纳秒激光在TC4钛合金表面刻蚀槽状结构,该结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为5.76%,飞秒激光扫描后,平均反射率降低至3.5%。然后,构造复合结构在槽状结构基础上进一步优化金属表面的抗反射性能,在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为1.87%。最后,制备复合结构,制备中其表面形貌呈现出对齐状和蜂窝状两种微孔排列方式。设计并验证控制激光脉冲起始位置方法,可制备出稳定蜂窝状结构,蜂窝状孔排列的复合结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率可降低至1.63%。单位面积内蜂窝状复合结构的有效表面占比更大;同时可以附着更多的纳米颗粒,由于纳米粒子的激元共振效应,加之纳米颗粒团尺寸不同,其吸收峰从单一频率拓宽至一个频率带,金属表面的光吸收性能提升。复合制备的抗反射表面性能达到甚至超越单一使用飞秒或皮秒激光器制备的金属抗反射表面,并且不改变金属本身的性质,对其他对金属表面降低反射率有借鉴作用。

摘要：作为干涉测量系统的光源,半导体激光器的工作状态受温度的影响比较大。当外界的温度发生改变时,激光器的输出波长会发生改变,出现了干涉条纹不清晰的现象,大大影响了干涉测量。因此温度的控制对干涉的测量显得尤为重要。对半导体激光器的温度进行精密控制,是半导体激光器在实际应用中首要考虑的问题。本文利用利用RC滤波电路和热敏电阻提出了一种不同于常规电桥处理的方法,即基于相差识别的温度传感原理,对半导体激光器的温度实时控制。利用二阶滤波电路产生了高稳定度的信号源,基于QuartusⅡ开发平台利用Verilog HDL设计了计数模块。负温度系数的热敏电阻器作为温度测量器件,并和激光器以及TEC组合在一起。半导体制冷器TEC作为控温执行元件,设计了对半导体激光器进行控制的温度装置,提高干涉条纹的质量。实验表明,不管是升温控制还是降温控制,系统控制的响应速度比较快,温度被控制在一定温度下,干涉条纹信号稳定。该系统的温度稳定精度达到0.01℃。

摘要：用光学显微干涉法进行表面形貌测量时其深度测量范围的扩大和形貌测量精度的提高是一对矛盾。为此,本文设计出了一种基于波长轮换与相移扫描相结合的三波长表面形貌测量系统,并提出了一种基于椭圆拟合与相位差大小尺度相结合的相位提取与识别算法。将这种算法运用于多波长干涉图像的数据处理,有效地提高了形貌的整体测量精度,并拓展了深度测量范围。实验结果表明:在深度测量范围扩大近15倍的条件下,采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板得到的表面粗糙度数据与校准数据的相对误差仅为4.12%,表明该系统在一定的深度范围内能够实现表面形貌的高精度测量。另外,针对该系统设计的多波长相位识别算法对环境噪声要求不高,可以支持系统的高噪声或在线测量。

摘要：为解决弱光图像增强过程中对比度增强和自然度保持问题,本文提出一种基于Retinex的多图像自适应加权最小二乘滤波算法。首先,在图像的每个像素的R,G,B三通道中找到最大亮度值作为该像素的初始照明估计,根据Retinex理论生成反射图像,并通过形态学闭合方式调整反射图;接着,在初始照明图基础上,通过Gamma变换和双对数变换方法分别生成全局对比度增强图和局部自然度保持照明图;随后,设计一种自适应加权最小二乘滤波融合策略将三幅照明图融合成最终照明估计图;最后合成上述的最终照明图和调整反射图以获得弱光增强后的图像。实验结果表明,本文所提出算法的亮度顺序差(LOE)及盲图像质量评价(NIQE)值更低,可同时降低到4.12和3.25,较其他方法表现出更好的增强效果。证明了本文算法能有效地增强弱光图像对比度,同时保持图像自然度。

摘要：提出了一种基于组合光栅的任意形状光束整形方法。在需要整形的几何形状的内外分别设计不同的光栅并形成相位全息图,将相位全息图加载到相应的光路上就可整形出想要的形状。其中:外部闪耀光栅将入射高斯光束分成0级和非0衍射级,利用光阑阻挡非0级光束,获得所需形状的0级光束;内部光栅分别采用了渐变二元光栅和渐变正交光栅,它们能够改善几何掩模内部区域的能量分布,获得均匀性较好的平顶光束。实验结果表明,该方法可以获得任意形状、边缘陡峭、均匀性高的平顶光束,能量利用率可达43.71%,最小不均匀性为2.12%。该方法在激光加工领域具有良好的应用前景。

摘要：综合考虑最长完工时间、设备总能耗以及总烟尘排放,构建了典型柔性作业车间多目标绿色调度优化模型,并设计了一种改进人工蜂群算法对其进行求解。首先,根据激光设备功率会发生周期性衰减的特点,提出了一种区分激光设备和普通机械设备的预维护策略,以减小最长完工时间并降低设备故障发生频率。其次,设计了一种基于设备分配和功率选择的变异方式以增强算法局部搜索能力,并在跟随蜂阶段引入基于拥挤距离的选择方法进行种群更新以获得优质个体。最后,扩展现有通用测试集并开展对比实验,同时以某汽车装备制造企业的特种车辆白车身试制车间为实例,进一步验证了模型与算法的有效性和可行性。

摘要：设计了一种针对频率扫描绝对距离测量系统的信号处理算法。该系统采用基于电流调制式的频率扫描方法，利用一个比对干涉光路与一个测量干涉光路进行同步测量。两路扫描干涉信号分别由两个光电探测器进行光电转换，作为绝对距离计算处理的输入信号。分析TN量系统的原理与扫描干涉信号的特点，应用两步差分卷积算法进行信号处理，提取的比对光路与测量光路的周期或频率信息进行绝对距离测量。分析了该算法的周期计算误差。实验验证这种方法具有较大的计算优势。

摘要：为确定线结构光视觉传感器与工业机器人法兰中心的位姿关系,设计了一种只有单个圆的平面靶标及标定方法。调整机器人姿态,使激光线经过平面靶标上实心圆的圆心,通过图像处理,得到圆心的像素坐标,转换后得到圆心在传感器坐标系下的坐标;多次调整姿态,获取多组图像,得到多组传感器坐标系下圆心坐标;结合对应机器人位姿关系,采用最小二乘法直接解算出手眼矩阵。实验结果表明,所提方法与采用标准球为靶标的手眼标定方法对比,反求得到的三维坐标的标准差由0.3893 mm降为0.2145 mm,以同一目标的不同间距为测量对象,均方根误差均有效减小。该方法提高了标定精度,不需要采用昂贵的靶标,适合于现场标定。