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深空合作目标高概率捕获复合扫描策略研究

中国空间科学技术 2022年第3期42卷 58-66页

作者：扈航刘磊李聪曹桂兴西北工业大学航天学院西安710072 陕西省空天飞行器设计重点实验室西安710072 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094

针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在... 详细信息

针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在子区域间按照光栅螺旋扫描顺序覆盖,通过伺服转台实现子区域间的跳转。然后在考虑光轴抖动的情况下基于遗传算法对子区域大小、扫描光斑重叠大小进行了优化,得到了参数优化后的扫描方案,并通过仿真进行了验证。1 000次蒙特卡洛打靶结果表明,在目标位置不确定区域3.6 mrad、激光束散角0.1 mrad、光轴抖动标准差5μrad的情况下,优化后的扫描方案对目标的捕获概率为99.2%,对不确定区域的扫描时间为41.34 s,扫描到目标的平均扫描时间为9.62 s。

关键词：深空探测激光通信光轴抖动复合扫描高概率捕获遗传算法

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电子束快速成型复合扫描填充算法的实现

电焊机 2011年第10期41卷 39-41,61页

作者：陈云霞李国华上海应用技术学院电气与电子工程学院上海201418

电子束快速成型技术是电子束加工技术与快速成型技术结合产生的一种新技术,但目前在国内外基于电子束的金属零件快速制造工艺研究方面的报道比较少。在此对现有的二维截面造型的扫描填充方法进行了深入分析,对于复杂的截面轮廓,提出了... 详细信息

电子束快速成型技术是电子束加工技术与快速成型技术结合产生的一种新技术,但目前在国内外基于电子束的金属零件快速制造工艺研究方面的报道比较少。在此对现有的二维截面造型的扫描填充方法进行了深入分析,对于复杂的截面轮廓,提出了轮廓偏置和分区扫描相结合的复合扫描填充算法。新的算法依据优化规则先将整个层面分为若干个连贯的小区域,然后在每个小区域内采用轮廓偏置填充,这种新算法具有轮廓偏置扫描精确度高和分区扫描高效稳定的特点,可以适用于多种快速成型工艺,并通过实例证明提出的算法是稳定可靠的。

关键词：电子束快速成型复合扫描填充算法

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卫星平台振动对粗精复合扫描捕获概率影响研究

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卫星平台振动对粗精复合扫描捕获概率影响研究

作者：张洁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星光通信是以激光作为媒介,在空间中进行信息传输。高精度瞄准、快速捕获以及稳定跟踪是高速激光通信过程中的第一步,是激光链路成功建链的关键阶段。然而受到卫星平台振动和空间环境等众多因素的影响,发射端光束在捕获过程中会发生抖... 详细信息

卫星光通信是以激光作为媒介,在空间中进行信息传输。高精度瞄准、快速捕获以及稳定跟踪是高速激光通信过程中的第一步,是激光链路成功建链的关键阶段。然而受到卫星平台振动和空间环境等众多因素的影响,发射端光束在捕获过程中会发生抖动,捕获扫描往往产生漏扫情况,从而降低扫描捕获概率。针对卫星平台振动带来的影响,本文提出了一种复合扫描方式来补偿振动带来的误差,在实现快速捕获的同时,提高捕获概率。(1)为了补偿由于卫星平台振动带来的影响,本论文采用粗精复合的捕获扫描方式,探究不同扫描方式下捕获概率的情况。要研究粗精复合扫描方式的捕获概率情况,首先要对以往采用的粗瞄捕获扫描方式进行讨论分析。对比不同常见扫描方式的优缺点,结合扫描不确定区域的圆域形状,采用等线速度螺旋扫描作为粗瞄扫描方式是最合适的。对粗瞄螺旋扫描方式下的捕获概率求解进行了理论建模与数值计算。(2)在有平台振动存在的情况下,对于粗精复合扫描方式的研究,本论文首先选取螺旋-正弦粗精复合扫描方式进行分析,对其建立求解捕获概率的理论模型。在建模的过程中,采用一种等效覆盖区域的概念。就传统的粗瞄螺旋扫描方式而言,其发射端扫描光束在不确定区域上的投影为圆形域,而对于本文的螺旋-正弦粗精复合扫描光束到达不确定区域的投影等效为一种类田径场形状。将已求得的概率密度函数表达式在该区域内进行二重积分即可得到该扫描点对接收端卫星位置的命中概率,进而得到整个扫描过程的捕获概率理论计算结果。将该结果与粗瞄螺旋扫描方式的捕获概率理论计算结果进行对比分析,得到螺旋-正弦复合扫描方式的概率值更高,从而得到复合扫描方式对于振动的补偿效果较粗瞄扫描方式更好。(3)对单一粗瞄扫描方式以及粗精复合扫描方式捕获过程进行Monte Carlo仿真试验,包括螺旋-正弦复合扫描和螺旋-螺旋复合扫描两种方式。通过将螺旋-正弦复合扫描方式的理论计算结果与仿真试验结果进行对比分析可知,两结果符合的较好,可验证本文所建立的理论模型的有效性。通过比较复合扫描方式与螺旋扫描方式捕获概率的仿真结果,得到复合扫描方式下的捕获概率要比粗瞄扫描方式更高,可以验证复合扫描方式对振动的补偿效果更好。

关键词：卫星光通信捕获概率复合扫描 Monte Carlo模拟

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选择性激光烧结激光扫描路径的研究与开发

选择性激光烧结激光扫描路径的研究与开发

作者：程艳阶华中科技大学

学位级别：硕士

选择性激光烧结(SLS)技术使用激光束进行截面区域烧结,扫描系统需要作大量的扫描,所以扫描路径的选择就显得尤为重要。高效精确的扫描路径在减小翘曲变形,提高成形件精度和强度、以及设备的制造效率,延长激光-振镜的使用寿命等方面有着... 详细信息

选择性激光烧结(SLS)技术使用激光束进行截面区域烧结,扫描系统需要作大量的扫描,所以扫描路径的选择就显得尤为重要。高效精确的扫描路径在减小翘曲变形,提高成形件精度和强度、以及设备的制造效率,延长激光-振镜的使用寿命等方面有着重要的作用。本文详细分析了当前选择性激光烧结系统中常用激光扫描路径的特点。针对华中科技大学快速制造中心开发的HRPS系列快速成形系统中采用的分区变向扫描的缺陷,提出了一种改进的分区变向扫描方式。这种扫描方式在保持原有成形精度基础上,能大幅度提高成形件的强度、激光扫描效率,缩短成形时间,延长激光器使用寿命,改善成形件的表面光洁度。但改进的分区变向扫描仍不能满足用户对高精度成形件的成形要求,为此本文又开发了复合扫描方式。复合扫描方式将轮廓扫描与改进分区变向扫描相结合,吸收了轮廓扫描精度高、分区变向扫描快捷稳定的优点,并克服了轮廓扫描速度慢、算法复杂不稳定以及分区变向扫描精度不高的缺陷。文中对这种扫描方式的实现策略和方法进行了深入地分析和研究,解决了复合扫描中能量和速度的匹配问题,使这种扫描方式能有效地应用到HRPS系列快速成形系统中。通过对变向扫描、分区变向扫描、改进分区变向扫描、复合扫描的成形对比实验分析研究可以得出:本文开发的两种扫描方式在不同的评价项目上各有优势,改进分区变向扫描在成形效率、成形件强度上最佳,而复合扫描成形件测量结果中最大误差较改进分区变向扫描和原有的两种扫描方式减小了将近一倍,抗弯强度较原有两种扫描也提高了80%～100%,抗冲击、抗拉伸强度较原来的两种扫描方式也有所提高。

关键词：激光选择性烧结改进分区变向扫描复合扫描成形精度成形强度

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飞秒激光双光子聚合加工扫描路径的规划

飞秒激光双光子聚合加工扫描路径的规划

作者：李雨澄长春工业大学

学位级别：硕士

飞秒激光双光子聚合(Two-Photon Polymerization,简称TPP)被认为是实现三维微纳结构功能器件加工最具发展前景的工艺方法之一,具有高精度、良好空间选择性和真三维加工能力。并且在微电子、光电子、通信、生物医药、微机电系统和超材料... 详细信息

飞秒激光双光子聚合(Two-Photon Polymerization,简称TPP)被认为是实现三维微纳结构功能器件加工最具发展前景的工艺方法之一,具有高精度、良好空间选择性和真三维加工能力。并且在微电子、光电子、通信、生物医药、微机电系统和超材料等领域都具有广泛的应用前景。飞秒激光双光子聚合加工根据光聚合材料与飞秒激光脉冲发生非线性双光子吸收作用,通过扫描系统对分层截面进行扫描,实现截面区域的固化。并通过逐层加工的方式,形成立体微结构。因此在加工过程中,扫描路径规划作为影响成形件精度和成形效率的重要因素,有待于进一步研究。本文分别从截面轮廓数据拟合和扫描路径生成算法两个方面展开研究。由于扫描路径是基于截面轮廓数据进行规划的,因此必须对截面轮廓数据进行拟合处理,并选择直线和非均匀有理B样条曲线进行数据拟合。该算法以最小二乘法为基础,根据斜率和长度判断对数据进行分段拟合处理,并且通过二分法优化控制点数目。经实例仿真分析,在允许误差范围内,采用该方法可以用较少的NURBS曲线逼近原截面轮廓。然后采用轮廓环偏置扫描和分组光栅式扫描相结合的复合扫描方式,进行二维截面的填充。通过对独立轮廓组的划分、轮廓环偏置扫描算法中停止扫描的判断以及分组光栅式扫描算法中交点的优化筛选来进行数据处理。该算法有效避免了传统往复扫描出现空行程的缺点,以及轮廓环偏置扫描算法不稳定、判断复杂的特性,能够延长激光器的使用寿命。最后以LabVIEW软件作为开发工具对扫描路径生成系统进行模块化结构设计,通过对三维STL数据模型进行分层后得到的CLI分层文件格式进行分析,实现了CLI分层文件的读取、显示及生成扫描路径。并通过实例仿真分析,验证了该扫描路径生成系统的可行性。

关键词：双光子聚合截面轮廓拟合扫描路径复合扫描二进制CLI文件

基于次级烧结区域调控的SLS制件控形控性研究

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中国激光 2018年第12期45卷 56-63页

作者：童强薛铠华姚山大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116023

提出了一种将中能量密度高速面域扫描粘接与高能量密度轮廓碳化分割相结合的复合扫描方法,并采用该方法及常规扫描方法对宝珠覆膜砂进行烧结实验;研究了烧结件的拉伸断口形貌、抗拉强度、成形精度和变形量,结果表明:复合扫描方法能有效... 详细信息

提出了一种将中能量密度高速面域扫描粘接与高能量密度轮廓碳化分割相结合的复合扫描方法,并采用该方法及常规扫描方法对宝珠覆膜砂进行烧结实验;研究了烧结件的拉伸断口形貌、抗拉强度、成形精度和变形量,结果表明:复合扫描方法能有效去除次级烧结体,提高烧结件的精度及烧结初强度,减小后处理加热强化过程的变形量,最终获得了高精度、高性能的烧结件。

关键词：激光技术控形控性复合扫描选择性激光烧结次级烧结

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