1 中国民用航空飞行学院民机复合材料研究中心, 四川 广汉 618307
2 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
飞机蒙皮激光除漆过程的在线监测, 是实现分层可控除漆、 满足适航维修要求的重要手段, 也是推进激光除漆工程应用、 飞机维修自动化的核心技术。 激光诱导击穿等离子体光谱（LIBS）技术可通过激光材料作用过程中产生的等离子体发射光谱快速分析材料表面元素变化, 实现激光清洗表面状态的在线监测。 基于搭建的高频纳秒红外脉冲激光除漆LIBS在线监测平台, 分别采集了不同激光功率下, 面漆、 底漆、 铝合金基体去除过程中的3类LIBS光谱（各100幅）。 分析了不同激光功率下, 各类光谱示踪元素特征谱线的变化情况, 初步筛选了12条特征谱线作为光谱识别的特征。 进一步对这12个特征进行主成分分析（PCA）, 并将前3个主成分（PC1、 PC2、 PC3）构成的数据集作为支持向量机（SVM）识别模型的输入量, 建立了3类光谱的识别模型。 形成了多漆层结构激光分层可控清除过程的LIBS在线监测判定规则, 并对该规则的有效性进行了实验验证。 结果表明, 与低频脉冲激光单点作用采集的针状LIBS光谱相比, 基于该平台采集的LIBS光谱普遍存在较强的连续背景（大于5 000 a.u.）以及1.5 nm左右的半峰全宽; 针对此类光谱设计了改进均值平滑滤波算法, 在去除背景光谱的同时有效避免了特征谱线强度失真; 示踪元素的特征谱线存在不稳定性; 主成分分析中前3个主成分PC1、 PC2、 PC3对光谱的解释率达95%, 在其构成的三维空间中, 同类光谱呈区域性聚集; PCA-SVM模型对训练集、 测试集的识别准确率分别为99.44%、 100%; 验证实验结果表明3类光谱的识别模型与在线监测判定规则有效。 所建立的识别模型与判定规则, 可为飞机蒙皮激光分层除漆过程监测及自动化解决方案提供核心技术支撑。
激光除漆 激光诱导击穿光谱 在线监测 识别模型 判定规则 Laser paint removal Laser-induced breakdown spectroscopy On-line monitoring Identification model Decision rule 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3891
1 中国民用航空飞行学院民机复合材料维修研究中心，四川 广汉618307
2 温州大学激光与光电智能制造研究院，浙江 温州 325035
随着飞机蒙皮“部分褪漆”维修理念的提出，多漆层结构激光除漆的可控性值得关注。基于响应面分析方法，建立了激光参数（光斑搭接率、激光功率及扫描次数）与可控性指标（漆层去除厚度、表面粗糙度）间的数学模型，分析了激光多参数耦合作用对可控性指标的影响规律。结果表明：激光参数对漆层去除厚度的影响顺序依次为扫描次数、激光功率、光斑搭接率，且均为正相关；表面粗糙度随光斑搭接率的增大而减小，随激光功率的增大而增大，扫描次数对表面粗糙度的影响具有峰值效应。验证试验结果表明：响应面模型可为厚度精度为±5 μm的激光可控除漆提供参考。基于响应面分析方法建立的多漆层结构激光可控清除数学模型，可为飞机蒙皮漆层的激光可控清除提供方法指导与理论支撑。
激光技术 激光除漆 多漆层结构 耦合作用 可控性 响应面分析 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514004
1 中国民用航空飞行学院民机复合材料维修研究中心，四川 广汉 618307
2 温州大学激光与光电智能制造研究院，浙江 温州 325035
研究激光单脉冲作用后漆层表面的凹坑形貌可以有效抑制激光多参数叠加效应及脉冲重叠的光热与光力效应，有助于揭示激光与材料的作用机制，同时可为激光参数优化提供依据。本团队利用实验凹坑形貌数据获得漆层去除深度d及能量密度F的关系式，并基于烧蚀机制建立了高斯激光单脉冲作用后模拟漆层凹坑形貌的数学模型，采用MATLAB对13.58~27.16 J/cm2能量密度下的凹坑形貌进行了模拟与验证。结果表明：低能量密度（13.58~16.98 J/cm2）下，凹坑深度和直径误差均小于5%，凹坑表面近似为旋转抛物面，凹坑剖面轮廓近似为抛物线；高能量密度（20.37~27.16 J/cm2）下，凹坑深度误差小于5%，但凹坑直径误差高达40%，模拟结果与实验结果存在显著差异。误差分析表明，在高能量密度下，等离子冲击与热辐射机制对凹坑形貌具有显著影响。基于上述分析对模型进行修正，修正模型对凹坑深度和直径的模拟误差均控制在5%以内，显著提高了模型模拟的准确性。基于凹坑形貌实验数据建立的形貌模型以及该模型的验证，不仅揭示了不同能量密度下激光与材料主要作用机制的差异，还为高、低能量密度下除漆效果的精确控制及激光参数优化提供了参考。
激光技术 激光除漆 单脉冲 凹坑形貌 模拟与验证
1 南阳师范学院机电工程学院, 河南 南阳 473061
2 河南省经济管理学校汽车工程系, 河南 南阳 473000
3 空装驻洛阳地区第二军事代表室, 河南 洛阳 471000
针对大数据下产生式规则推理效率低下的缺点以及异构信息融合时知识元权重分配困难的问题, 以数据和音频两种异构信息为信息源, 设计了基于梯次推理获益原则的产生式规则知识表示方法。根据映射特征向量与非映射特征向量知识元灵敏度的不同, 采用分组分级的推理策略;采用互信息-信息增益作为获益尺度, 根据知识元特征的获益值确定各知识元的权重。以某飞行数据和同步座舱音频为信源模拟了发动机故障实例并进行故障预测, 验证了梯次推理和获益原则的产生式规则表示方法具有较高的执行效率、知识元结构强度和较好的推理效果, 可以应用于实际工程的故障诊断和预测。
故障预测 梯次推理 获益原则 互信息 知识代表 failure predicition echelon inference benefit principle mutual information konwledge representation
1 首都师范大学物理系, 北京 100048
2 工业和信息化部电子科学技术情报研究所, 北京 100040
红外无损检测作为一种新型的检测技术正在诸多工业领域得到广泛的应用。其具有适用面广、检测速度快、检测面积大、结果直观和方式灵活等优点。根据实际检测目的及检测过程的需要，往往需要对所采集的原始红外热图进行一定的图像变换和数据处理工作，以发掘热图中的隐藏信息。提出一种应用于红外损件检测中的数据处理方法，通过将此数据处理方法应用于某涂层可靠性检测中，能够较好地判定涂层的破损状况及趋势。本方法可以较好地提取两次热过程之间被测物体所受损伤的信息，并以此为依据判定损伤的发展趋势，为实际的无损检测和无损评估工作提供参考。
测量 红外 无损检测 损伤 热图 光学学报
2012, 32(s1): s104002
1 中国西安卫星测控中心, 陕西 西安 710043
2 中国科学院西安光学机械精密研究所, 陕西 西安 710119
3 西安理工大学自动化学院, 陕西 西安 710047
高速摄影仪在航天试验靶场中主要用于火箭垂直起飞段的横向漂移测量,它采用近距离、短焦距物镜对火箭进行跟踪测量,任何微小的线量误差将带来较大的测量误差,以致严重影响火箭漂移量的处理精度。为此,建立了高速摄影仪摄影焦距的微量变化对箭体漂移量误差产生影响的数学模型,利用标称数据进行仿真分析,并给出焦距修正系数的计算方法。
高速摄影 摄影焦距 火箭漂移 精度估计 high speed photography photographic focal length rocket drift precision estimate
1 西安卫星测控中心,西安,710043
2 南京理工大学通讯工程系,南京,210094
以试验靶场中光电经纬仪设备的布站情况为例,通过数据仿真计算,分析了光测设备布站的跟踪测量数据处理精度和精度几何因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP),为实时数据的可靠性分析以及外测事后数据处理精度分析提供了技术支持.并对设备的几何布站提出了利用遗传算法进行优化的设想,讨论了约束条件及适应度函数,为通过最优的多通道测量数据来交会计算最佳轨道参数提供了参考.
布站分析 布站优化 遗传算法 适应度函数
