大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116024
粉末利用能力较低是采用粉末材料进行激光熔化沉积时面临的主要问题之一, 如能将未完全熔化沉积的粉末材料进行循环再利用, 则可以大幅度提高该技术的粉末利用能力, 降低生产成本, 提升环境效益。因此, 为明确四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中的粉末循环再利用能力, 本文以薄壁结构件为对象, 分析了不同循环利用次数的316L粉末对薄壁结构件表面粗糙度、微观组织、显微硬度及拉伸强度的影响。结果表明：在循环利用5次范围内, 不同循环利用次数的粉末所加工的薄壁结构沉积层均无明显裂纹、气孔等缺陷, 微观组织由柱状枝晶和等轴枝晶组成, 粉末循环利用次数也未对晶粒大小产生影响; 薄壁结构沉积层的表面粗糙度、拉伸强度及显微硬度也并未因粉末的多次循环利用而发生显著的变化。四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中, 316L粉末可以进行一定程度的循环利用, 在循环5次范围内, 其加工的薄壁结构件的形性质量均未有明显变化。
定向能量沉积 激光熔化沉积 同轴送粉 循环利用 机械性能 微观组织 directed energy deposition laser melting deposition coaxial powder feeding recycling mechanical properties microstructure
1 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
2 河北省工业机器人产业技术研究院, 河北 唐山 063200
为探究光斑图像在飞秒激光加工过程中的实际意义, 采集等离子体光斑图像并对图像的深度进行提取及分析。本文提出了一种基于图像序列的焦点深度提取(Depth Extraction from Focus Sequence)的方法, 可以有效地解决图像的特征点提取与匹配的问题, 得到更加精确的深度信息。首先, 采用主成分分析(PCA)方法和高通滤波结合的方法对输入的序列图像进行预处理。其次, 各向异性热扩散算法来增强空间频率特征, 增加光斑图像与背景区域的灰度反差值, 得到完整的光斑图像, 并对获得的图像进行像素提取, 选择其中级别最好的像素。然后用矩形中值滤波器过滤光斑的像素图像, 得到更加平滑, 噪声更少的图像。最后, 提取图像的深度信息, 并与传统方法得到的结果进行对比分析, 证实此方法优于传统的图片深度的提取方法, 提高了光斑三维形貌精度, 光斑能级层数得到了细化, 能级层数比传统方法增加了125%。
焦点深度提取 序列图像 主成分分析 飞秒激光 focus depth extraction sequence image principal component analysis femtosecond laser
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130022
3 光电测控与光电信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
4 北京控制工程研究所, 北京 100080
运动式太阳模拟器是编码式太阳敏感器在装星阶段用于现场测试的一种重要设备,为敏感器测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号。论述了运动式太阳模拟器的结构组成与工作原理,着重对其LED阵列光源和准直光学系统进行研究与设计。通过功率计算确定了LED数量,依据Sparrow判据分析了LED间距对辐照均匀性的影响,确定了阵列间距。基于边缘光线原理,建立了圆柱面镜的数学模型,设计了准直光学系统,借助LightTools软件进行仿真。实验结果表明:设计的运动式太阳模拟器在工作距离为50 mm处的辐照范围为10 mm×50 mm,最低辐照度为393 W·m
-2,在-13°、0°、38°三种光线入射角下的辐照不均匀度均优于±7.3%,出射张角为0.78°,满足编码式太阳敏感器装星后现场测试的要求。
几何光学 运动式太阳模拟器 LED阵列光源 边缘光线原理 准直光学系统
1 长春理工大学光电工程学院， 吉林 长春 130022
2 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室， 吉林 长春 130022
太阳模拟器作为一种重要的试验设备，广泛应用于空间技术、航空航天及太阳能产业等领域。在太阳模拟器的发展中，光源发光二极管(LED)的加入对其性能的增强起到了重要作用。介绍了太阳模拟器发展的背景，论述了LED作为其光源的优点和价值。列举了针对太阳模拟器性能评测的各项标准，逐个介绍并进行对比。叙述了国内外具有代表性的LED太阳模拟器结构、控制及光学设计，从光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照不稳定度等方面进行分析比较。总结了LED太阳模拟器的研发重点和发展趋势。
光学器件 太阳模拟器 发光二极管 光学结构 研究现状 技术标准 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070003
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 中国计量科学研究院, 北京 100013
针对高精度复合式测量机中的激光传感器进行了高精度的标定, 提出了利用已知底角的双斜面标定块和正弦定理标定光轴垂直度误差偏角的方法, 分析了影响标定精度的因素。该方法避免了传感器光轴与工作台不垂直引入的各个方向的误差, 可有效地提高该传感器的测量精度, 为更高精度的多传感器复合测量提供了基础。
传感器 垂直度误差标定 拟合平面斜率 光轴 高精度复合式测量
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Micro-Structured Materials MOE, Institute of Precision Optical Engineering, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
2 Institute of Nuclear Physics and Chemistry CAEP, Mianyang 621900, China
The Pd/B4C multilayer is a promising candidate for high reflectance mirrors operating in the 8–12 nm extreme ultraviolet wavelength region. To extend the working bandwidth beyond the L-edge of silcon, we theoretically design broadband Pd/B4C multilayers. We discuss the influence of the desired reflectance of the plateau, number of bilayers, and the real structural parameters, including the interface widths, layer density, and thickness deviation, on the reflectivity profile. Assuming the interface width to be 0.6 nm, we design aperiodic multilayers for broad wavebands of 9.0–10.0, 8.5–10.5, and 8.0–11.0 nm, with average reflectivities of 3.1%, 5.0%, and 9.5%, respectively.
310.4165 Multilayer design 230.4170 Multilayers 340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 350.1270 Astronomy and astrophysics Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 073101
1 哈尔滨理工大学 机械制造及其自动化系，哈尔滨 150080
2 长春禹衡光学有限公司，长春 130012
为了实现对光栅表面缺陷的自动检测，开发了一种基于机器视觉的光栅表面缺陷检测系统。首先，搭建了系统硬件平台，分析并解决了关键检测难点；然后，在分析比较了几种传统边缘检测算法的基础上，介绍了边缘重绘算法，对光栅表面图像进行边缘检测；最后，根据各种光栅表面缺陷特征，选取多个阈值定义多种光栅表面缺陷，提取特征缺陷并标记，开发了检测算法。实验结果表明：该系统检测精度达微米级，单个光栅检测效率为30 s 左右，缺陷识别率在94%以上，误检率在4%以下，可在线实时检测多种光栅表面缺陷。
machine vision grating defect detection image processing feature extraction
1 哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系，哈尔滨 150080
2 长春禹衡光学有限公司，长春 130012
针对目前绝对式编码器人工调试输出信号精度不稳定的情况，现设计一套输出信号误差自动补偿系统。系统通过TCP 与服务器通信，获得待补偿参数。分析信号产生误差的原因，建立径向基神经网络模型，以高精度编码器检测值作为学习目标，将形成最小误差的输出值作为精调的理想输入值，实现误差最小化，校准数据后写入编码器芯片。实验证明，使用自动补偿系统调试后的编码器各码道幅值、相位和偏移量，相较于人工手动补偿，信号误差平均减小了49.82%。
绝对式编码器 游标编码 误差补偿 信号处理 absolute encoder nonius code error compensation signal processing
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430074
3 北京科技大学 数理学院，北京 100083
针对目前光通信对传输速率要求不断提高的问题，设计并实现了QSFP+(4通道小型可热插拔)收发合一光模块，其单信道传输速率可达10 Gbit/s，4个信道总传输速率为40 Gbit/s。模块采用工作波长为850 nm的VCSEL(垂直腔表面发射激光器)阵列作为光发射器件，高速PIN(光电二极管)型PD(光检测器)阵列作为光接收器件，与传统的设计相比，降低了设计复杂度和整体成本。对光模块进行了相关仿真和测试，结果表明，通道串扰低于－42 dB，接收灵敏度优于－11 dBm，总体性能指标满足IEEE 802.3ba标准的要求。
4通道并行光收发模块 垂直腔表面发射激光器 4通道小型可热插拔 quad parallel optical transceiver module VCSEL QSFP+
