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高强钢表面激光熔覆研究现状与进展

郑州航空工业管理学院学报 2024年第5期42卷 90-96页

作者：魏通达高阳常云峰王东亮王康龙秦建董宏伟郑州航空工业管理学院材料学院河南郑州450046 郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室河南郑州450001

高强钢具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀和耐高温等特点,广泛应用于航空、汽车、轨道交通及能源等多个领域。激光熔覆作为综合性能优良的先进表面改性技术,特别适用高强钢表面处理。围绕高强钢表面激光熔覆研究现状,重点介绍激光熔覆... 详细信息

高强钢具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀和耐高温等特点,广泛应用于航空、汽车、轨道交通及能源等多个领域。激光熔覆作为综合性能优良的先进表面改性技术,特别适用高强钢表面处理。围绕高强钢表面激光熔覆研究现状,重点介绍激光熔覆合金粉末成分设计、工艺参数选择、熔覆层组织和性能以及激光熔覆过程中数值模拟的应用等方面内容,并指出未来研究的发展趋势,为高强钢表面激光熔覆提供一定的参考。

关键词：高强钢激光熔覆工艺参数数值模拟

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受激辐射损耗超分辨成像技术研究

红外与激光工程 2016年第6期45卷 123-128页

作者：魏通达张运海杨皓旻中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室江苏苏州215163

受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲... 详细信息

受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲白激光光源的STED显微系统,实现超分辨成像。并从精密合束、脉冲延迟和损耗光残留光强几个方面探讨系统优化,从而获得最佳的成像效果。对直径约25 nm荧光微球成像实验的数据表明:该系统成像分辨率可达约60 nm,分辨能力远远高于衍射极限。另外,系统成功实现了对核孔复合物、微管和微丝等一系列生物样品的超分辨成像,共聚焦成像中某些模糊不清的结构在STED成像中清晰可辨。

关键词：荧光显微成像超分辨受激辐射损耗

柴油机机座激光视觉与电弧复合传感技术的研究

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柴油机机座激光视觉与电弧复合传感技术的研究

作者：魏通达江苏科技大学

学位级别：硕士

柴油机机座的生产制作环节中,焊接是非常重要的一环,而培养一名操作熟练的焊接技工需要大量的精力和时间,并且人工操作不稳定等因素严重影响了柴油机机座生产质量和效率,实现机器人焊接刻不容缓。上海某船舶龙头企业在机座前期的装配和... 详细信息

柴油机机座的生产制作环节中,焊接是非常重要的一环,而培养一名操作熟练的焊接技工需要大量的精力和时间,并且人工操作不稳定等因素严重影响了柴油机机座生产质量和效率,实现机器人焊接刻不容缓。上海某船舶龙头企业在机座前期的装配和加工环节,同一批次的产品焊缝会有尺寸和位置的变化,仅依靠单一传感技术难以满足实际生产上的精度需求,不能保证焊缝成形和质量的稳定性和良品率。因此这就对机器人的适应性提出了更高的要求,本文在机器人平台的基础上,利用激光视觉和电弧复合传感对焊缝进行三维跟踪。本文基于模块化的思想搭建了机器人系统、焊接系统和传感器系统,建立了系统标定模型,包括零位标定、工具坐标系（TCP）标定、相机标定和手眼标定,得到了像素坐标、图像坐标、摄像机坐标和世界坐标之间的矩阵关系,通过自制的标定板经过10组实验,得到最终的世界坐标系到图像平面坐标系之间的齐次变换矩阵。基于线激光的结构和原理,对相机采集的激光轮廓特征点进行图像处理,针对机座中较多的V型坡口,通过合理的算法识别到V型坡口。由于激光器与相机始终保持相对不变,因此在跟踪时激光条纹出现在图像中的相对位置恒定,提出分水岭图像处理算法对坡口的两个特征点进行阈值分割,得到高阶灰度值的部分,忽略掉较多不影响激光跟踪的轮廓,降低了无关区域的影响。利用巴特沃斯低通滤波器对采集到的电流信号进行高频滤波,并通过滑动滤波算法得到稳定的电流值。建立了电流与焊枪高度的函数模型I=-4.133h+314.33,并在高度方向上对模型精度进行实验验证,结果表明函数模型精度达到了0.4mm。采用变论域模糊-PID控制器对焊缝进行三维跟踪控制,加入了比例型伸缩因子用于改善传统模糊控制中固定论域不变的特点,在Simulink模块中设计了PID控制、模糊控制和变论域模糊-PID控制系统,与传统控制器特点对比,结果表明超调量降为3%,跟踪效果精准。最后本文对研究的跟踪控制系统进行了跟踪实验,在二维方向和三维方向上跟踪不同的轨迹,跟踪结果表明水平方向和垂直方向误差在0.5mm范围内。针对机座进行了试板工艺试验,得到跟踪偏移数据,在船级社的见证下达到检验标准。

关键词：柴油机机座机器人焊缝跟踪复合传感变论域

偏振态、相位和振幅对受激辐射损耗中损耗光焦斑的影响

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光学精密工程 2014年第5期22卷 1157-1164页

作者：魏通达张运海唐玉国中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

针对受激辐射损耗(STED)超分辨显微术分辨率不够高的问题,研究了损耗光偏振态、相位和振幅多种物理量对焦斑的影响,以形成半峰全宽窄的圆环形损耗光焦斑。根据Richards-Wolf矢量衍射理论,建立了偏振态、相位和偏振态作用下的损耗光焦斑... 详细信息

针对受激辐射损耗(STED)超分辨显微术分辨率不够高的问题,研究了损耗光偏振态、相位和振幅多种物理量对焦斑的影响,以形成半峰全宽窄的圆环形损耗光焦斑。根据Richards-Wolf矢量衍射理论,建立了偏振态、相位和偏振态作用下的损耗光焦斑模型;计算了不同偏振态、不同相位振幅调制参数下损耗光焦斑的分布情况;通过优化各参量得到有效激发荧光的分布。计算结果表明,应用切向偏振时的损耗光焦斑半峰全宽优于应用径向偏振和圆偏振;相位和振幅的调制作用均能减小半峰全宽;优化后有效激发荧光的理论半峰全宽仅为13.2nm。采用损耗光的偏振态、相位和振幅对损耗光焦斑进行整形,能够有效减小半峰全宽,获得较高的理论分辨率,比仅使用单一物理量的效果更好;应用切向偏振光能够获得高质量的损耗光焦斑和超衍射极限的分辨能力,根据不同实际情况选择相位或振幅调制的方法可进一步提高分辨率。

关键词：超分辨率显微术受激辐射损耗偏振相位振幅

偏振态和有效数值孔径对共聚焦全内反射显微术分辨率的影响

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激光与光电子学进展 2014年第1期51卷 93-100页

作者：魏通达张运海肖昀唐玉国中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

为了研究入射光偏振态和入射光瞳有效数值孔径对共聚焦全内反射显微术（CTIRM）的分辨率，即焦点横向半峰全宽和纵向倏逝场透射深度的影响，根据Richard-Wolf矢量衍射理论，计算并讨论了线偏振、圆偏振、径向偏振和切向偏振入射光在界... 详细信息

为了研究入射光偏振态和入射光瞳有效数值孔径对共聚焦全内反射显微术（CTIRM）的分辨率，即焦点横向半峰全宽和纵向倏逝场透射深度的影响，根据Richard-Wolf矢量衍射理论，计算并讨论了线偏振、圆偏振、径向偏振和切向偏振入射光在界面处的光强分布情况；同时计算了在三种不同的有效数值孔径（1．33～1．45，1～1．45和1～1．12）时，焦点半峰全宽和倏逝场透射深度的数值结果。计算结果表明，当有效数值孔径为1．33～1．45，入射波长为532nm时，径向偏振光在横向上可达144nm的半峰全宽，优于线偏振的330nm和圆偏振的360nm，超过了衍射极限。薄且大的有效数值孔径能够获得更小的半峰全宽，其上下限的平方差越大，透射深度越小。三种数值孔径中，1—1．45时的透射深度最小，为140nm。相比较其他偏振光，径向偏振光更适合作为共聚焦全内反射显微术的入射激发光，并能够通过优化有效数值孔径，获得样品近表面处的高横向分辨率和低轴向荧光噪声。

关键词：成像系统显微偏振衍射理论共聚焦全内反射

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气体雾化制备金属粉末研究进展

特种铸造及有色合金 2023年第11期43卷 1463-1471页

作者：马佳俊高阳张朔荣智峥魏通达孙德建郑州航空工业管理学院材料科学与工程学院

气体雾化技术制备的金属粉末具有粒度小、球形度高、流动性好、氧含量低等特点,可满足增材制造、粉末冶金等场景的应用需求,是当下最重要的制粉方法之一。近年来,得益于计算流体力学数值模拟的应用,气体雾化技术进入了新的发展阶段。综... 详细信息

气体雾化技术制备的金属粉末具有粒度小、球形度高、流动性好、氧含量低等特点,可满足增材制造、粉末冶金等场景的应用需求,是当下最重要的制粉方法之一。近年来,得益于计算流体力学数值模拟的应用,气体雾化技术进入了新的发展阶段。综述了气体雾化技术的发展历程及雾化机理,探讨了气体雾化工艺对粉末性能的影响、粉末缺陷的形成与控制、仿真模拟的研究进展等,以期为未来气体雾化技术的研究开发与技术进步提供参考。

关键词：气体雾化增材制造雾化机理雾化参数

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弧焊机器人线激光传感器焊缝识别研究

江苏科技大学学报（自然科学版） 2022年第4期36卷 28-32页

作者：周方明魏通达杨志东方臣富孙宏伟刘超江苏科技大学江苏省先进焊接技术重点实验室镇江212100 江苏自动化研究所连云港222006

基于模块化的思想,搭建了焊接机器人系统的硬件平台,介绍了基于激光视觉的焊接机器人软硬件组成和其工作原理.根据三角测距原理,推导出激光的矩阵转化关系,将二维的像素点映射到三维相机坐标.采用二维标定法,利用matlab软件对相机完成标... 详细信息

基于模块化的思想,搭建了焊接机器人系统的硬件平台,介绍了基于激光视觉的焊接机器人软硬件组成和其工作原理.根据三角测距原理,推导出激光的矩阵转化关系,将二维的像素点映射到三维相机坐标.采用二维标定法,利用matlab软件对相机完成标定.针对相机获取图像的ROI区域,使用ADAP及VISUS对该区域进行处理,最终使得图像处理过的特征点与实际焊缝根部之间的误差降至0.2 mm以下,实时跟踪误差范围由2.7 mm降至0.39 mm.试板焊接结果表明,该传感器具有良好的可行性和有效性.

关键词：坐标系机器人机器识别

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一种矫正共聚焦显微镜非线性扫描畸变的方法

光电子技术 2015年第1期35卷 29-33,38页

作者：苗舒越张运海黄维魏通达中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室江苏苏州215163 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049

提出一种利用反正切振镜控制波形矫正共聚焦显微镜中非线性扫描畸变的方法,利用FPGA与ARM相结合的方式实现了基于DDS技术的反正切控制波形的生成。实验表明,该方法能够取代传统上使用f-θ透镜的矫正方法,从而降低了激光扫描共聚焦显微... 详细信息

提出一种利用反正切振镜控制波形矫正共聚焦显微镜中非线性扫描畸变的方法,利用FPGA与ARM相结合的方式实现了基于DDS技术的反正切控制波形的生成。实验表明,该方法能够取代传统上使用f-θ透镜的矫正方法,从而降低了激光扫描共聚焦显微镜的系统成本。

关键词：共聚焦显微镜畸变矫正反正切波形直接频率合成现场可编程门阵列 ARM

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激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响

江苏科技大学学报（自然科学版） 2023年第5期37卷 27-31页

作者：周方明毕研华陈丽丽陈琪昊魏通达石铭霄江苏科技大学江苏省先进焊接技术重点实验室镇江212003 唐山宏正机械设备有限公司唐山063000

利用自主设计并搭建的低功率激光诱导MIG电弧的焊接平台对镀锌板进行施焊,并且使用高速摄像与电信号采集设备对诱导焊接在不同激光功率下的电信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响.研究发现,... 详细信息

利用自主设计并搭建的低功率激光诱导MIG电弧的焊接平台对镀锌板进行施焊,并且使用高速摄像与电信号采集设备对诱导焊接在不同激光功率下的电信号及高速摄像信号进行同步采集,研究激光功率对镀锌板复合焊接过程稳定性的影响.研究发现,低功率激光的加入,对MIG电弧具有明显的吸引作用,增大了电弧空间,同时也使受锌蒸汽影响而飘忽不定的电弧边缘趋于稳定;低功率激光的加入,能够缩小电流、电压波动幅度,降低MIG电弧电压约2~3 V,提高了焊接过程的稳定性;随着激光功率的提高,镀锌板复合焊接过程中熔滴过渡更加稳定,规律性更高.

关键词：低功率激光诱导MIG电弧镀锌板激光功率稳定性