高速磁浮交通运行控制系统综合仿真试验平台

针对高速磁浮交通运行控制系统总体协同仿真试验和集成测试的需求,提出了通过数字化仿真和实物接口设备相结合的方式构建综合仿真试验平台的实现方案。按照高速磁浮交通系统特点、构成和基本原理,将磁浮列车动力学和运动学模型通过其目标线路模型所属分区属性与相应分区牵引系统模型进行车-地受力关联建模,以关联计算模型为核心扩展建立了包含车辆系统模型、车载运行控制接口、分区运行控制接口等在内的半实物仿真试验环境,接入被试运行控制系统设备,构成针对运行控制系统的闭环试验系统。同时,采用有线局域网组网形式实现车地无线通信仿真,为磁浮运行控制系统集成仿真试验提供网络互连测试环境。经实际项目的试验应用证明,该试验平台仿真功能完整、合理、有效,能够为高速磁浮运行控制系统提供功能全面、仿真程度高的测试和验证环境。

光电探测器与单模光纤精确对准算法研究

针对光电探测器模块的耦合封装,提出了一种精确对准的位置搜索算法,完成了光纤与光接收芯片从零响应电流到最大响应电流位置的搜索定位。在对准耦合的精确搜索阶段,为克服多个自由度之间交叉耦合的问题,首次将模式搜索法应用到光纤与光接收芯片对准的多自由度搜索中。理论分析了光电探测器的耦合效率数学模型,运用爬山法与模式搜索法进行仿真并与实验结果进行了对比,结果表明模式搜索法在耦合成功率和搜索速度上都明显优于爬山法。针对三自由度的光纤与光接收芯片的对准,使用模式搜索法的平均搜索时间在25s内,比使用爬山法的平均搜索时间约快20s,且使用模式搜索法的耦合成功率达到90%以上,比使用爬山法的耦合成功率高30%左右。

基于机器视觉的激光器封装自动对准系统

在半导体激光器封装过程中,针对非球面透镜与半导体激光器的对准过程中存在人工操作精度低、效率低的缺点,开发了一套高精度自动化对准系统。系统以机器视觉技术为基础,配置高性能CCS光源和高分辨率Basler相机,能够实时采集高精度图像;利用累计概率Hough变换和迭代重加权最小二乘法等图像处理算法,快速拟合非球面透镜和半导体激光器的边缘直线,实现自动对准。该系统采集的图像精度达到了亚微米级别,而且在0.5s内便可完成整个对准过程,极大提高了非球面透镜与半导体激光器封装精度与效率。本视觉对准系统基于高性能配置的精确的图像处理算法,对传统的封装技术作出了很大改进,对提高未来半导体激光器封装精度和效率具有较大的推动作用。

基于PLC的信号采集系统设计与实现

针对轨道交通领域中对无人驾驶车辆进行远程控制的方式,设计了一种基于PLC的信号采集系统。该系统利用PLC采集实时参数,并在Visual Studio环境下开发了上位机人机交互界面,实时显示控制指令并保存历史数据。结果表明,该系统可快速准确地完成信号的采集和传输。该系统已成功应用到某空轨车辆运行控制系统远程操控台上。

双向光收发组件探测器端耦合和封装工艺分析

探测器响应度直接影响双向光收发组件(bi-directional optical sub-assembly,BOSA)的性能,探测器端的耦合和封装在BOSA生产中占据重要地位。为了系统分析BOSA生产中各偏移因素对探测器端耦合的影响,选择探测器电流响应度作为耦合标准进行实验,并通过分析实验结果来得出BOSA探测器端耦合和封装过程中的改进措施。参考BOSA的实际光路,建立光纤-波片-芯片耦合模型,模拟了光束偏移与耦合效率的关系;研究了BOSA耦合和封装工艺中产生的偏移,并分析它们对探测器端耦合效率的影响。随后使用自动耦合设备,对BOSA探测器端进行耦合实验,并分析波片角度偏移、波片与探测器透镜的高度差、探测器透镜水平偏移对耦合效率的影响。实验结果表明:探测器透镜水平偏移对耦合效率的影响最大,波片角度偏移、波片与探测器透镜的高度差对耦合效率的影响较小。研究结果为BOSA探测器端的耦合和封装提供了系统的理论指导,对BOSA的实际生产有一定参考价值。