为使汽车在夜间行驶时能够被别的车辆识别, 避免交通事故的发生, 设计了聚光器带有花纹的新型后位置灯光学系统。基于非成像光学理论, 采用照度优化方法, 利用公式计算自由曲面反射镜各个点的坐标值。根据法规对后位置灯的配光要求, 合理划分反射面, 使其达到配光要求。通过蒙特卡洛方法对光线进行追迹, 实验模拟结果显示: 配光效果达到国家标准GB5920-2008对后位置灯各个测试点的照度要求, 设计的新型结构使光型出光更加均匀, 避免了亮斑的产生。

铝合金焊接技术在工业生产、 制造和维修等领域有广泛的应用, 焊缝内存在气孔导致焊接质量降低是铝合金焊接技术的常见问题。 由于铝合金表面金属氧化物是导致气孔生成的主要来源, 对激光清洗过程进行在线检测, 不但可以实时分析表面氧化物的清洗状态, 而且可以避免基体表面因为过度清洗造成损伤或二次氧化。 提出采用激光诱导等离子体光谱(LIBS)在线检测铝合金焊前激光清洗过程, 表征清洗后铝合金基体的表面状态。 LIBS技术可以对多元素成分同时检测, 拥有较低的检出限和较高的准确性。 搭建基于Andor Mechelle 5000光谱仪的铝合金焊前激光清洗在线检测系统, 剔除空气环境对实验结果的影响, 测试6061铝合金表面氧化物和铝合金基体的LIBS光谱, 分析两者独特的元素特征谱线, 采用X射线能谱(EDS)测试结果验证元素特征谱线的准确性, 并探讨激光清洗过程LIBS技术在线检测的可行性。 实验测试等离子体光谱谱线强度与激光能量密度之间的关系, 获得单次脉冲激光去除铝合金表面氧化物的损伤阈值, 结合X射线能谱的检测结果研究激光损伤阈值的成因及影响。 研究激光清洗过程等离子体光谱特征谱线与脉冲次数之间的关系, 提出基于O/Al特征谱线强度比值作为在线检测清洗效果及二次氧化损伤的评判依据。 为验证该评判依据的准确性, 将O/Al特征谱线强度比值随清洗次数的变化趋势与X射线能谱测试获得的氧元素原子百分比变化趋势进行对比。 实验结果表明： 采用200～700 nm范围内激光诱导等离子体谱线特征分析激光清洗状态, 可以剔除空气环境的影响； 氧元素和铝元素特征谱线准确反映出表面氧化膜与铝合金基体的成分差异； X射线能谱检测元素成分和含量表明氧元素含量随着激光清洗能量密度先减后增, 单次清洗铝合金的二次氧化损伤的激光能量阈值为11.46 J·cm-2, 小于损伤阈值的激光能量密度对铝合金基体的多次清洗未造成损伤, 等离子体光谱特征谱线强度与表面清洗状态相关, 656.5 nm(O Ⅱ)/396.2 nm(Al Ⅰ)谱线强度比值≤1.5%为激光清洗干净的依据。 研究结果有利于铝合金的激光清洗实时控制技术和焊接装置集成化。

为了避免由于远光灯使用不当而产生的一系列交通事故，且带给驾驶员更好的驾驶体验，设计了具有可以主动调整远光光束分布的自适应远光系统—ADB（adaptive driving beam）。基于非成像光学理论，采用照度优化设计法，通过计算来合理划分区域，控制相应LED的亮灭，以此达到不同远光光型的实现。通过蒙特卡洛模拟法追迹光线，测试结果表明：配光结果满足现行仅有的对自适应远光（ADB）配光规定，且当全部LED工作时，照度最大值为111 lx，模组光学系统效率为35.7%。

近年来碳纤维复合材料(CFRP)由于性能优异, 受到工业领域广泛关注。 采用激光清洗技术预处理碳纤维复合材料表面的污染物和环氧树脂等杂质, 有利于改善碳纤维复合材料表面性能, 提高碳纤维复合材料胶接界面的结合强度。 在线检测激光清洗过程, 实时判断碳纤维复合材料的表面清洗质量, 是保证激光清洗效果的关键环节, 也是激光清洗装置自动化、 集成化的核心技术。 激光诱导等离子体光谱技术可以快速分析材料表面元素变化, 实现在线检测激光清洗表面状态, 在激光清洗领域有很广的应用前景。 采用Nd∶YAG高能量脉冲激光器产生的1 064 nm激光在空气环境中诱导产生等离子体, 利用改进型光栅光谱仪(ME5000)获取等离子体光谱, 在线检测激光清洗碳纤维复合材料。 研究外界空气环境对等离子体光谱检测结果的影响, 发现350~700 nm波段的元素谱线可用于碳纤维复合材料表面物质成分分析; 采用电子扫描显微镜观测的激光清洗表面形貌和X射线电子能谱仪测得的元素变化共同表征等离子体光谱检测的有效性, 通过采集不同激光能量以及不同作用次数的等离子体光谱图, 获得碳纤维复合材料表层树脂物质通过激光单次清洗干净的阈值, 研究激光清洗质量与激光诱导等离子体谱线成分及其强度变化的关系。 结果表明: 在获取的激光诱导等离子体光谱中, 光谱图中谱线波长在393.3 nm的S(Ⅱ)和589.5 nm的S(Ⅱ)谱线可有效在线表征碳纤维复合材料表面清洗质量; 激光单次去除干净表面环氧树脂的阈值为10.68 mJ; 低激光能量时需要清洗多次可以去除干净表面树脂; 高激光能量时清洗单次可使表面树脂去除干净, 多次清洗易造成基体损伤。 实验结果为激光清洗碳纤维复合材料的智能集成化应用提供工艺依据和技术支持。

为了探究金属失效与金属靶材厚度的关系,使用纳秒激光诱导冲击波,获得高压冲击压强。建立了该激光诱导的冲击波加载下TC4钛合金靶材的力学仿真模型,根据计算结果预测TC4靶材损伤情况。根据仿真模型,进行对应的激光加载实验,分析实验结果,并与模拟的结果作对比。当靶材厚度为0.05 mm,纳秒激光脉宽为10 ns,单脉冲能量为7 J,频率为1 Hz,光斑直径为5 mm时,仿真结果预判靶材发生损伤,实验结果和模拟结果一致。

为了在成型缸基板上铺上一层均匀、厚度合适的金属粉末, 设计了一套新的传动稳定、精确的铺粉传动装置, 介绍了选择性激光烧结的工作原理, 系统组成, Z方向和XY方向传动的结构以及预期的铺粉结果。利用滚珠丝杠的高精度、微进给、无侧隙以及刚度高的特点, 再加上一对齿轮的减速运动, 从而保证了Z方向的传动。在XY方向上, 利用皮带轮连接两侧的滚珠丝杠, 从而保证铺粉辊子和铺粉板两侧运动的同步性。整套铺粉传动系统不仅缩小了铺粉结构的体积, 保证了烧结运动过程的精确性, 还能保证大型的烧结机在长时间连续运行的情况下, 机械结构传动过程的稳定性和连续性。

针对人体器官计算机断层扫描(CT)图像边缘模糊、难以自动分割的问题,提出了一种基于局部先验形状信息和主动轮廓模型的分割方法。针对一个形状与训练集中样本相似的器官目标,在基于图像灰度信息进行底层分割的同时,利用形状字典中的先验形状表示目标,将其作为高层监督,引导变分目标分割。在已有形状字典稀疏表示的基础上,利用掩模矩阵对字典形状进行局部分解,以生成补充字典,通过对局部先验的稀疏形状的约束实现对目标形状的局部描述。通过对字典中相似形状局部分解的重组,替代传统整体稀疏形状的表示方法,实现对与形状字典中仅存在部分相似目标的分割,扩大了字典形状的适用范围。分割实验表明,所提模型可准确地从边缘模糊的图像中提取并分割所需目标,从而可应用于医学图像分割。

针对水面最基本的晴天、夜晚和浓雾天气情况，设计了对应天气模式下船只图像的滤波处理以及对可疑船只进行定位的方案。对三种不同模式进行对应的高斯滤波、拉普拉斯图像增强和图像去雾处理，为船只定位提供了更好的图像质量。提取船只的轮廓特征并对轮廓点采用RDP(Ribosomal Database Project)算法进行特征点数的精简。根据提取的特征绘制船只位置并进行标定，提取中心点位置，完成定位。研究表明，夜晚模式下，图像灰度整体较低,本文方案对提高图像对比度有一定效果。Retinex算法对图像去雾提供了可行的处理方案。通过特征提取进行船只定位也有很好的实践效果。