1 江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏南京 210036
2 南京农业大学工学院，江苏南京 210031
3 东南大学机械工程学院，江苏南京 211189
红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术，近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP）以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成，特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后，根据热激励形式的发展历程，详细介绍了光激励红外热成像技术在 FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展，重点关注了 FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了 FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。
无损检测 红外热成像 热障涂层 FRP复合材料 红外图像处理 nondestructive testing, infrared thermography, TBC
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室，上海 201800
为实现石英玻璃的快速密封焊接，本文提出了一种利用皮秒激光进行两步扫描的焊接方法，首先利用较高能量脉冲快速扫描，在玻璃界面形成初步焊接，再利用较低能量脉冲慢速扫描，扩大熔池体积。在焊接强度和密封性能等方面，将两步扫描焊接与传统单步扫描焊接进行了对比，结果表明：两步扫描焊接样品具有更高的焊接强度（平均剪切强度达到了45 MPa），同时可实现更好的密封效果。为了探究不同间隙宽度下玻璃焊接强度的变化，通过滴加含不同直径SiO2微球的分散液增大玻璃间隙，结果发现两步扫描方法可以对间隙超过27 μm的石英玻璃进行一定强度的焊接（剪切强度为2.4 MPa）。基于此方法，成功实现了石英玻璃的高强度快速密封焊接，并利用单一皮秒激光扫描平台演示了微通道的快速制备和封装。
激光技术 玻璃连接 密封焊接 两步扫描 微通道封装 皮秒激光 中国激光
2023, 50(20): 2002101
中国人民解放军32146部队, 河南 焦作 454000
针对无人机执行多目标侦察任务的应用需求, 提出了一种基于改进A*算法的无人机任务分配和航迹规划优化方法。首先, 在地理信息系统中标绘威胁区域, 确定规划空间；其次, 基于改进A*算法预估航程矩阵, 并应用TSP模型和遗传算法求解任务分配结果；然后, 根据多目标时序任务分配结果, 基于改进A*算法实现航迹寻优, 应用三次B样条曲线法进行航迹平滑；最后, 依据威胁区域和任务目标的变化, 确定局部动态规划空间, 执行局部任务动态分配和局部航迹动态规划。开发了无人机任务规划软件, 并验证了所提方法的有效性。
无人机 任务分配 航迹规划 航迹寻优 航迹平滑 UAV mission assignment path planning path optimization path smoothing
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Luminescence and Optical Information, Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, School of Electronic Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
It is a challenging problem to balance the modal walk-off (modal dispersion) between multiple transverse modes and chromatic dispersion in long step-index multimode fibers (MMFs). By properly designing the oscillator, we have overcome the difficulty and successfully obtained an all-fiber spatiotemporal mode-locked laser based on step-index MMFs with large modal dispersion for the first time, to our knowledge. Various proofs of spatiotemporal mode-locking (STML) such as spatial, spectral, and temporal properties, are measured and characterized. This laser works at a fundamental frequency of 28.7 MHz, and achieves a pulse laser with single pulse energy of 8 nJ, pulse width of 20.1 ps, and signal-to-noise ratio of . In addition, we observe a dynamic evolution of the transverse mode energy during the STML establishment process that has never been reported before.
Photonics Research
2022, 10(2): 02000483
1 北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
2 中国中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266111
为研究小孔的形成过程,在光纤激光平板扫描焊接低碳钢中,采用调制激光出光时间的方式进行实验。结果表明:小孔的形成过程极为迅速,完整的形成时间在ms量级。低速焊接时,小孔的形成过程包括急速增加、缓慢增加和基本稳定不变三个阶段。高速焊接时,小孔的形成过程仅有急速增加过程。进一步实验结果表明:小孔的形成时间不超过激光焊接特征时间,且激光焊接特征时间随焊接速度的增加而减小,这是高速焊接时小孔仅有快速形成过程的原因。
光纤激光 深熔焊接 调制出光 小孔 熔深 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071402
1 空军指挥学院, 北京 100097
2 中国人民解放军63686部队, 江苏 江阴 214431
3 中国人民解放军32146部队, 河南 焦作 454150
针对倾斜摄影大数据三维重建的需求，对增量式运动恢复结构（SFM）系统进行研究，对传统的SFM系统进行改造。设计并实现了一套高效鲁棒的线性增量式三维重建系统，解决传统增量式三维重建系统效率低、无法适应大数据等不足，为大数据的三维重建提供一套完整的解决方案。
倾斜摄影 大数据 SFM系统 线性增量式结构 三维重建 oblique photography big data SFM systtem linear incremental structure 3D reconstruction
1 中国人民解放军32146部队, 河南 焦作 454000
2 中国人民解放军71282部队, 河北 保定 071000
针对侦察无人机高精度多目标实时定位的应用需求, 提出了一种基于总体最小二乘的目标定位方法。将非线性多点目标定位模型线性化, 构造系数矩阵和观测向量的增广矩阵, 并采用奇异值分解法解算出跟踪目标的坐标; 综合运用基于成像模型的共线定位方法, 并通过平差计算获得高精度的多目标位置信息。实际飞行测试结果表明, 该定位方法能够提高目标定位精度, 具备多目标实时定位功能, 且该方法易于实现、可靠性较高, 具有较大的应用潜力。
无人机 总体最小二乘法 目标定位 奇异值分解 Unmanned Aerial Vehicles (UAV) total least squares method target localization singular value decomposition
1 北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
2 中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266111
基于可视化观察,研究了光纤激光-TIG电弧复合焊接等离子体的多重形貌特征。结果表明:基于等离子体光强的非均匀分布特性,利用多重成像法可同时观测出复合焊接等离子体的三重像和四重像,并可区分出金属等离子体和电弧等离子体,而且采用氦气保护比采用氩气保护更易于区分;在相同的电弧电流和成像条件下,复合焊接等离子体的面积明显大于单电弧焊接等离子体的面积;TIG电弧-激光复合焊接等离子体的面积明显大于激光-TIG电弧复合焊接等离子体的面积;复合焊接等离子体中金属等离子体与保护气并未充分混合,金属等离子体对复合焊接等离子体的形貌、稳定性等方面具有重要影响。
激光技术 光纤激光 复合焊接 等离子体 多重成像 光强 中国激光
2019, 46(12): 1202007
1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266111
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京100124
3 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
采用光纤激光-CMT复合焊接工艺对6 mm厚5454-H24/6106-T6铝合金型材进行对接焊试验。经工艺参数优化后, 得到成形良好的焊接接头,在此基础上分别进行了1次、2次和3次补焊, 对比分析了多次补焊后接头的显微组织和力学性能, 并评估了接头的热裂纹敏感性。结果表明, 所得到对接接头和3次补焊接头的焊缝横截面均为典型的“Y”型, 随着补焊次数增多, 熔宽增大, 相应的热影响区(Heat affected zone, HAZ)范围也越宽, 焊缝区显微组织晶粒变大, 气孔倾向有所增加。复合焊接接头的抗拉强度和屈服强度都有所降低, 焊接接头均于焊缝处断裂。补焊后, 6106侧热影响区显微硬度有所下降, 而5454侧热影响区未出现明显降低。补焊后, 热裂纹敏感性升高, 在控制好工艺和降低焊接缺陷的情况下, 可以进行三次补焊。
激光-CMT复合焊接 铝合金 补焊 微观组织 力学性能 热裂纹敏感性 laser-CMT hybrid welding aluminum alloy repair welding microstructure mechanical properties thermal crack sensitivity
1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111
2 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430074
针对性能优良的不锈钢车体电弧焊后表面氧化物的清理需求，研究了采用光纤激光器对不锈钢焊后表面进行激光清洗的工艺、机理及清洗后表面元素测试。通过不同工艺参数的对比实验，分别研究了激光功率、激光频率和清洗次数对清洗效果的影响，并提出了不锈钢表面焊后氧化物可能的两种剥离机制。通过对分别采用激光清洗和机械磨刷两种清理方式清理后的不锈钢表面进行测试，并将测试结果进行对比分析发现，激光清洗后的表面清洁度要优于传统的机械磨刷清理后的表面，该发现有助于激光清洗在不锈钢表面污物清理应用的大范围推广。
激光清洗 301不锈钢 剥离机制 表面元素 laser cleaning 301 stainless steel stripping mechanism surface elements
