激光标刻铝合金2维码的手机识读特性研究

随着近年来智能手机设备的快速普及,2维码已经在商业零售、电子商务领域获得飞速发展。为了拓展2维码在工业制造领域金属零件直接零件标识方面的应用,采用激光标刻填充方式与识读环境的结合调控方法,进行了理论分析和实验验证,取得了铝合金表面激光标刻2维码的手机识读特性数据。结果表明,由于工艺参量不同,铝合金表面的激光标刻区域将呈现白色、灰色直至黑色的对比度效果,通过设置镜像识读环境条件,并反转2维码标刻,可以有效解决常规激光标刻白色2维码的无法识读问题。这一结果对开发智能手机2维码识读软件算法、提高激光标刻效率是有帮助的。     

激光加工参数对球形频率选择表面质量的影响

通过运用激光加工的方法在三维半球壳表面加工孔径十字环形频率选择单元,探讨激光加工相比其他加工手段的优势和不同激光加工工艺参数对十字环形频率选择单元加工质量的影响。对球形曲面频率选择单元加工工艺方法进行分析,介绍激光加工中出现的加工缺陷,并根据缺陷的特点提出参数化表征量;对实验件进行单因素参数试验,分析标刻单元加工质量变化规律并找到合理参数范围;最后,根据合理参数范围做参数化试验,探讨加工质量的改进效果。实验结果表明：振镜式激光加工速度相较于普通数控加工系统提高了15倍左右,加工缺陷占比可控制在5%以内。     

激光标刻在条码技术中的应用研究

分析介绍了条码技术 ,仔细研究了双振镜扫描系统产生畸变的原因 ,提出了一种软件矫正算法 ,实现了激光标刻在条码技术中的应用。     

激光标刻系统技术参数分析

介绍了激光标刻的应用领域和加工原理,并详细说明目前三种常见激光标刻方式的特点。以振镜扫描式激光标刻为例,分析激光标刻系统技术参数对加工效果的影响,以及分析影响标刻质量的主要参数。     

用于波前校正的自由曲面反射镜设计方法研究

自由曲面反射镜拥有能够校正高能固体激光系统的波前畸变的能力。使用自由曲面反射镜进行波前校正,对镜子加工设计的精度有很高的要求。基于波前的相位互补原理,设计了自由曲面反射镜。并通过BP神经网络算法进行曲面重构,拟合出满足数控加工要求较高精度的自由曲面方程。     

基于嵌入式的网络激光标刻控制系统研究

根据传统激光标刻控制系统中现有标刻数据传输与处理模式存在硬件构成冗余复杂等缺点的问题,提出一种基于集成多模块嵌入式系统的解决方案,通过数据传输方式的改变,实现整个激光标刻生产控制模式的改变,从而使激光标刻脱离工控机及标刻控制软件,且可实现网络在线、离线标刻等功能。该方案以MCU与RTL8019AS芯片构建的嵌入式以太网实现数据的接收与发送,通过MCU I/O口的分时复用扩展SRAM并实现对激光发生器和振镜扫描头的并行控制。方案中,待标刻数据通过TCP以太网网络传输,该系统将接收后的字符数据进行算法转换,形成激光点阵控制数据,最终实现点阵扫描式激光标刻。综合实验表明系统整体具有良好的鲁棒性和高效的标刻速度。     

激光打标中振镜几何畸变误差多项式拟合校正

为了消除激光打标系统中由2维振镜物镜前扫描引起的打标点几何畸变误差,分析误差产生的原因,在振镜扫描角度(,)理想计算公式的基础上,采用最小二乘曲线拟合的方法,得到用打标点坐标(x,y)表示的补偿(,)误差的拟合多项式,从而对激光打标点的畸变误差进行了校正。通过校正,可以将激光打标点的最大几何畸变误差由3.2mm降至20m以内,且计算量小、速度快。结果表明,该误差校正算法可以满足高速、高精度激光打标的需要;同时可通过改变物镜焦距计算出新的补偿公式,以应用于不同参量的激光打标系统。     

激光多灰度图像标刻中自适应纹理模板及图像矫正算法的研究

多灰度图像的激光标刻是目前激光标刻中研究最为活跃的内容之一 ,但目前多灰度标刻的软件主要存在标刻后图像不逼真、缺乏层次感且对失真图像矫正效果不理想等缺点 ,在利用 5× 5固定模板实现图像多灰度标刻的基础上 ,考虑到图像中相邻像素点的灰度关系 ,对除边缘像素点外的每个像素点在 3× 3窗口范围内进行差分运算 ,提取该像素点在局域内的纹理特征 ,并据此来选择模板实现多灰度图像标刻。另外 ,利用拉格朗日二次抛物线插值法对输出图像的位置坐标进行矫正 ,矫正公式中x方向和y方向的最大畸变量分别为 80和 90 ,基本上能消除双振镜扫描引起输出图像几何畸变的影响。标刻的图像能很好地表现原图像的信息 ,且实现算法简单 ,图像质量得到了明显改善。     

基于3维扫描线数据重建的光斑半径补偿研究

为了在材料表面激光3维改性系统中有效地消除系统误差并提高系统精度,根据材料表面改性图形为填充图样的原理,采用3维扫描线重建算法对空间封闭曲线进行了激光半径补偿。经过交点计算及闭合检查,对空间3维数据进行重建,基于VC++平台实现了半径补偿算法,完成重建图形显示并控制系统完成材料表面激光3维改性实验。经理论分析及实验验证,重建后的3维图形补偿了0.07mm光斑直径距离,取得了与标准值更加接近的实验数据。结果表明,此种算法具有一般性,可有效消除系统误差并提高系统精度。     

掩模激光标刻系统的改进

简述振镜扫描和掩模激光标刻系统的特点，对比了二者的优缺点。提出了掩模激光标刻系统中图形模板的制作新方案及扫描方式，并对其进行了探讨，在综合比较的基础上给出了结论。     

Automatic fusion of freehand endoscopic brain images to three-dimensional surfaces: creating stereoscopic panoramas

A major limitation of the use of endoscopes in minimally invasive surgery is the lack of relative context between the endoscope and its surroundings. The purpose of this work was to fuse images obtained from a tracked endoscope to surfaces derived from three-dimensional (3-D) preoperative magnetic resonance or computed tomography (CT) data, for assistance in surgical planning, training and guidance. We extracted polygonal surfaces from preoperative CT images of a standard brain phantom and digitized endoscopic video images from a tracked neuro-endoscope. The optical properties of the endoscope were characterized using a simple calibration procedure. Registration of the phantom (physical space) and CT images (preoperative image space) was accomplished using fiducial markers that could be identified both on the phantom and within the images. The endoscopic images were corrected for radial lens distortion and then mapped onto the extracted surfaces via a two-dimensional 2-D to 3-D mapping algorithm. The optical tracker has an accuracy of about 0.3 mm at its centroid, which allows the endoscope tip to be localized to within 1.0 mm. The mapping operation allows multiple endoscopic images to be "painted" onto the 3-D brain surfaces, as they are acquired, in the correct anatomical position. This allows panoramic and stereoscopic visualization, as well as navigation of the 3-D surface, painted with multiple endoscopic views, from arbitrary perspectives.     

激光大尺度3维动态聚焦扫描加工系统研究

为了满足激光3维微加工不断提高的精度要求、不断增大的加工尺寸范围,以及加工效率的上升需求,采用理论分析和计算结合的方法,研制出由动态聚焦镜和2维扫描振镜组合的动态聚焦系统,与高精度X-Y-Z 3维高精度工作台集成为一台激光大尺度3维动态聚焦扫描加工设备。设计了焦距为100mm、视场角15、光阑口径7mm、后工作距137mm、相对畸变小于0.5%的远心f-镜和入光口径8mm、光学杠杆比1:8、后工作距800mm40mm的动态聚焦镜系统,并使用ZEMAX软件对系统关键光学部件动态聚焦镜和远心f-镜进行光学设计及系统性能评价。结果表明,通过工艺控制软件分层拼接,实现了460mm310mm50mm大尺度3维动态聚焦的高精度紫外激光微加工功能,在该3维扫描范围内,激光聚焦光斑直径始终保持小于10m,从而满足大尺度激光3维精密微加工需求。     

激光模拟射击高精度命中环数算法研究

为了解决激光模拟射击中由于图像畸变和光斑中心定位误差而造成命中环数计算结果与实际值偏差较大的问题,提出一种高精度命中环数算法。算法通过参考点确定靶环中心,采用带阈值处理的灰度重心法计算光斑中心,利用参考点对畸变图像进行透视变形校正和径向畸变校正,消除因图像畸变而带来的计算误差,最后计算出准确的射击命中环数。实验结果表明,高精度命中环数算法能有效消除误差,提高命中环数计算精度,命中环数达到01环级别,光斑中心在靶面上的定位精度达到01mm级,满足激光模拟射击技术要求,在激光模拟射击中具有实用意义。     

一种高分辨率3维图像的自适应降噪算法

为了获得高保真3维图像,采用了一种针对高分辨率3维图像的自适应均值降噪算法。首先使用一种由激光器、高分辨率3维相机、直线电机和计算机等设备组成的线激光高精度3维测量实验系统对自然纹理皮革进行测量。然后针对系统测量所得的高分辨率3维自然纹理图像(每英寸点数大于1000),进行了理论分析和实验验证,取得了降噪后的高保真3维图像数据,并与传统的均值滤波、小波变换滤波的降噪效果进行对比。结果表明,该算法能自动选取最优的降噪窗口,有效地去除3维图像的噪声信息,并保留高分辨率图像丰富的边缘、细节信息,最终得到高保真的高分辨率3维自然纹理图像。该实验结果对于高分辨率图像的降噪问题是十分有帮助的。     

脐带血与先天性心脏病患儿红细胞的光谱分析

为了探讨脐带血红细胞和先天性心脏病患儿红细胞的内容物的改变情况及其变化机理,为先天性心脏病的产前诊断提供有用信息,采用激光光镊喇曼光谱系统,测定了脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的喇曼光谱,通过对两者喇曼光谱进行比较分析,发现脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的光镊喇曼光谱有较大的差异。与脐带血红细胞相比,先天性心脏病患儿红细胞的整体谱线偏弱,部分的特征谱线发生位移。该研究结果将为提高胎儿先天性心脏病的检出率提供一种新的、快速简便的光谱分析手段,为临床诊断提供有力的实验依据。     

激光大屏幕显示系统中振镜扫描的工作原理及图像失真研究

介绍了智能激光大屏幕显示系统图像输出的工作机理 ,通过对振镜扫描的工作原理及振镜偏转角与大屏幕上激光扫描点所对应的坐标关系的研究 ,探讨了消除振镜扫描图像失真的方法     

Higher order large-domain FEM modeling of 3-D multiport waveguide structures with arbitrary discontinuities

A highly efficient and accurate higher order large-domain finite-element technique is presented for three-dimensional (3-D) analysis of N-port waveguide structures with arbitrary metallic and dielectric discontinuities on standard PCs. The technique implements hierarchical polynomial vector basis functions of arbitrarily high field-approximation orders on Lagrange-type curved hexahedral finite elements of arbitrary geometrical orders. Preprocessing is carried out by a semiautomatic higher order meshing procedure developed for waveguide discontinuity problems. The computational domain is truncated by coupling the 3-D finite-element method (FEM) with a two-dimensional (2-D) modal expansion technique across the waveguide ports. In cases where analytical solutions are not available, modal forms at the ports are obtained by a higher order 2-D FEM eigenvalue analysis technique. The examples demonstrate very effective higher order hexahedral meshes constructed from a very small number of large curved finite elements (large domains). When compared to the existing higher order (but small domain) finite-element solutions, the presented models require approximately 1/5 of the number of unknowns for the same (or higher) accuracy of the results.     

多层单道电弧增材表面3-D重构方法研究

为了研究多层单道电弧增材表面3-D成形特征，采用激光视觉传感系统采集电弧增材制造表面条纹图像。提出基于边界约束条件的感兴趣区域(ROI)提取法对焊缝特征曲线进行定位，获取ROI的激光条纹像素坐标。进行了理论分析和实验验证，得到电弧增材表面的3-D离散点数据，采用Delaunay三角剖分对离散点拟合形成3-D实体表面。结果表明，锯齿靶标的线性标定方法，3-D重构精度在0.2mm以内; 基于边界约束条件的ROI提取方法能准确定位电弧增材上表面和侧表面的条纹特征曲线。这一结果对电弧增材表面的3-D成形检测是有帮助的。     

基于STM32的激光打标机控制系统设计

设计了基于STM32微控制器的激光打标控制系统,对激光打标系统的几何畸变进行了分析,并提出了简化的矫正方法。使用微控制器模拟振镜控制传输协议(XY2-100)控制振镜扫描,同时控制激光器的开关,完成对打标过程的控制。使用SDRAM和NAND Flash增强微控制器的数据处理能力,并实现离线打标功能。采用多项式拟合的方法,拟合出简单有效的桶枕形复合畸变误差计算公式,并对其加以实际应用,使激光打标系统可以满足实际打标要求。