基于3D激光感知的隧道爆破参数优化设计方法

为解决隧道爆破质量控制困难的问题,探究新型爆破参数优化方法,提出一种3D激光扫描技术与BP神经网络相结合的实时优化方法,对隧道爆破超欠挖感知及其后续钻爆参数进行实时修正,构建现场扫描方法、数据处理、点云提取与超欠挖图像等工作程序,建立BP神经网络模型、算法并确定模型参数。通过试验验证表明:1)将3D激光扫描技术应用于隧道爆破超欠挖质量感知中切实可行,与人工测量结果吻合较好,具有快速、实时和准确的优点;2)采用3D激光扫描方法能够对隧道爆破后的断面轮廓线进行精确评测,在获取爆破超欠挖的精细数据后,通过样本学习完成模型训练能推理出较为合理的爆破参数,改进后的优化方案使平均超挖降低54.8%。

基于因子图优化的激光惯性SLAM方法研究

融合激光雷达和惯性测量单元的SLAM方法是拒止环境下自动驾驶定位建图的重要技术手段。该技术包含前端和后端2个数据处理模块,在后端数据处理方面,现有方法存在长时间运行时累积误差较高、回环检测计算负载较大以及复杂拒止环境下鲁棒性不理想等问题。针对上述需求,提出一种适配前端激光惯性里程计的新型后端数据处理方法。该方法采用因子图优化算法架构,建立激光连续关键帧间的惯性单元预积分模型,将该模型作为因子图架构中表征惯性单元数据的算法因子,降低数据处理的计算负载。构建基于Scan-Context描述符的高效回环检测方法,将点云数据三维空间结构特征转化为二维特征图,在保证回环检测精度的前提下进一步提高计算效率。结合前端里程计信息,构建包含里程计因子、惯性单元预积分因子和回环检测因子误差项的目标函数,通过非线性优化算法求解最优位姿状态,形成完整的SLAM算法结构。对所述方法及FAST-LIO2、LIO-SAM和SC-LeGO-LOAM等现有主流激光惯性SLAM方法基于开源数据集进行对比验证,并开展实车试验。结果表明:相较于现有方法,所述DSC-Algo方法在公开数据集测试中的计算性能和全局定位精度实现了显著提升,在现实拒止环境实车测试中的定位精度和算法鲁棒性也具有明显优势。

连续激光辐照背照式CMOS图像传感器实验研究

背照式互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)图像传感器较前照式结构显著提高了低光照环境下的拍摄效果,激光对不同结构传感器有不同的干扰损伤机制。为了研究激光对背照式CMOS图像传感器的影响,利用1 064 nm连续激光,开展对背照式CMOS图像传感器的干扰和损伤实验研究。干扰实验观察到饱和与反饱和现象,激光功率密度大于1.39×10^(-2)W/cm^(2)时出现饱和现象,大于1.03×10~4W/cm^(2)时出现反饱和现象。损伤实验观察到点损伤、十字线损伤、面损伤和致盲现象,功率密度大于1.35×10^(6) W/cm^(2)出现点损伤,大于1.74×10^(6) W/cm^(2)出现十字线损伤,大于1.65×10^(7) W/cm^(2)时出现面损伤现象,进一步增加激光功率,探测器最终出现致盲现象。背照式结构电路较前照式结构的位置更深,干扰和损伤所需的激光功率更高,因此抗激光能力更强。

优视三维激光扫描技术在异形桥梁幕墙二次设计中的应用

针对异形双曲无背索斜拉桥幕墙二次设计中的钢构安装精度控制难题,提出“优视三维激光扫描”方法,以BIM技术为辅助,对异形双曲主、次龙骨及幕墙结构进行逆向建模及二次设计,满足了异形双曲龙骨及铝制幕墙安装要求。该研究有效保证了复杂桥梁构件的精确定位与安装,取得了良好的实施效果,可为类似工程提供借鉴。

基于信号融合的镁合金激光焊接熔透状态监测

针对目前研究中缺乏镁合金激光焊接熔透状态监测的现状,提出了一种基于声图信号融合的镁合金激光焊接熔透状态监测方法;使用麦克风和高速相机监测激光焊接过程,将提取的声音、图像特征进行特征级融合,并输入反向传播神经网络中,实现镁合金熔透状态准确识别,准确率达100%。结果表明,与单独使用声音或图像特征进行监测相比,声音图像信号融合监测能获得更高的识别准确率;将声图融合特征输入经典机器学习方法中,均获得了较高的准确率;该方法准确识别了镁合金激光焊接熔透状态,有助于提高焊接质量。

高能激光联合Thera-Band渐进式训练对下腰痛患者的康复疗效分析

目的探讨高能激光联合Thera-Band渐进式训练对下腰痛(LBP)患者的康复治疗效果。方法选取120例LBP患者,随机均分为对照组(基础治疗+康复训练)、观察组(基础治疗+康复训练+高能激光联合Thera-Band渐进式训练)。对比两组的疗效、疼痛程度、腰部恢复情况、腰部活动范围大小、表面肌电信号表现。结果治疗后,观察组的疗效优良率与对照组无差异(P>0.05)。治疗3周后,观察组的疼痛(VAS)评分、腰椎功能障碍指数(ODI)较对照组低,日本骨科协会评分(JOA)较对照组高(P<0.05)。治疗6周后,观察组ODI较对照组低,JOA评分较对照组高,观察组腰部前屈等活动范围较对照组增大,两组竖脊肌、多裂肌患侧的表面肌电信号低于对侧,观察组患侧及对侧的表面肌电信号高于对照组(P<0.05)。结论高能激光联合Thera-Band渐进式训练治疗LBP的康复效果佳,可有效减轻疼痛,改善腰背功能。

激光照明的大气后向散射理论模拟和试验研究

分析了瑞利与米氏散射模型的后向散射对激光照明的影响 ,讨论并计算了不同气溶胶模型的散射相函数。建立了激光照明后向散射的物理模型 ,提出了具有实际应用价值的后向散射影响函数及其解析表达式并进行了理论分析。利用面阵CCD探测器对实际大气条件下后向散射对照明的背景干扰进行了测量 。

5083铝合金激光-MIG复合单面焊双面成形打底焊工艺优化

采用激光-熔化极惰性气体保护电弧(MIG)复合焊对5083铝合金板进行打底焊,以模拟铝合金罐体单面成形对接焊缝,研究了激光束摆动方式(不摆动、直线摆动、圆形摆动、方形摆动)、激光功率(2.5~4.0 kW)、组对间隙(0,1 mm)和错边(0,1 mm)对焊缝成形质量的影响,并分析了优化工艺下接头的力学性能。结果表明:在3.0 kW激光功率下,当激光束不摆动时,焊缝背面不连续并伴有凹坑,当激光束直线摆动时,焊缝内部存在大量气孔;在圆形激光束摆动模式下,当激光功率为2.5 kW时,焊缝背面未形成连续的全熔透焊缝,当激光功率为4.0 kW时,焊缝出现严重的下塌现象。3.0~3.5 kW激光功率以及圆形或方形激光束摆动模式能够实现单面焊背面自由成形,且焊缝成形良好,在不同组对间隙和错边条件下表现出较强的适应性;在激光功率为3.0 kW、激光束摆动模式为圆形摆动的优化工艺下,焊接接头抗拉强度达到母材的90%,正弯和背弯后接头中均未出现裂纹和其他开口缺陷,满足工程应用要求。

基于1665nm激光器测量甲烷气体浓度的研究

介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了理论和实验分析,系统的最小探测浓度为100×10-6,响应时间约为14 s。

大气后向散射对主动探测激光脉冲的影响

分析了大气散射模型导致的后向散射对激光脉冲的影响,建立了激光脉冲后向散射物理模型,可用于估算后向散射产生干扰脉冲的功率。利用雪崩二极管探测器(APD)对实际大气条件下大气后向散射对探测激光脉冲产生的干扰脉冲进行了测量,结合测量结果和模型计算结果得到气溶胶和分子散射综合相函数值,与实测后向散射相函数值具有较好的一致性,对设计激光主动探测系统具有实际应用价值。

基于光谱吸收的光纤气体传感器光源波长稳定控制技术

采用具有高精度电流注入模块和温度控制模块的分布反馈式半导体激光二极管作为光纤气体传感器的光源,基于气体吸收和谐波检测理论,分析了当光源输出光谱中心波长位于气体分子吸收峰不同位置时,所产生的谐波具有不同的特征。通过对这些特征进行检测并反馈给光源的温度控制模块,可以稳定光源的输出波长,使其与气体分子吸收峰对齐,从而提高测量性能。试验表明该方法对于波长稳定有很好的控制效果。

激光与等离子治疗椎间盘源性腰痛的对比研究

目的对比研究经皮激光椎间盘减压术(PLDD)和经皮低温等离子消融术(PLDA)治疗椎间盘源性腰痛的临床疗效及安全性。方法随访2006年1月至2012年5月间椎间盘源性腰痛患者共97例。其中经激光治疗患者62例(PLDD组),经等离子消融治疗患者35例(PLDA组)。所有病例均成功穿刺并完成随访。术后根据MacNab标准评定患者手术疗效,同时记录两组患者的不良反应和并发症。结果对患者术后3、12和24个月时疗效进行分析,两组间疗效差异均无统计学意义。末次随访时,PLDD组疗效优42例,良9例,可8例,差3例,优良率82.3%;PLDA组疗效优22例,良4例,可4例,差1例,优良率83.9%。两组均未发生严重并发症。结论 PLDD和PLDA治疗椎间盘源性疼痛患者疗效相仿。

激光加臭氧联合治疗椎间盘源性下腰痛初步研究

目的:评价联合应用经皮穿刺激光加臭氧对椎间盘源性下腰痛的治疗效果。方法:椎间盘源性下腰痛患者48例,男32例,女16例;年龄21～66岁,平均43.5岁;病程6个月以上。所有病例均在X线电视导向下联合应用经皮穿刺激光髓核消融加臭氧治疗。结果:术后随访无严重并发症发生。根据Macnab腰腿痛手术评价标准,术后1周时优8例,良28例,可8例,差4例,优良率75%;3个月时优17例,良23例,可6例,差2例,优良率83.3%;6个月时优20例,良22例,可4例,差2例,优良率87.5%;12个月时优21例,良22例,可4例,差1例,优良率89.6%。结论:联合应用经皮穿刺激光加臭氧治疗椎间盘源性下腰痛的疗效确切。

T型接头激光-MAG复合热源焊接工艺适应性研究

钢材中厚板T型接头采用MAG焊时，由于MAG焊熔透能力有限，根部打底焊时难以实现良好的单面焊双面成形，成为制约焊接生产的难题。激光-MAG复合热源焊接具有熔深大、焊速高、焊接过程稳定等突出优势，在进行SMA490BW材料T型接头复合焊接时，坡口钝边尺寸在2～4mm之间变化，组装间隙在0～1．5mm之间变化，组装点固焊缝高度小于4mm时，可实现同一焊接工艺参数下良好的单面焊双面成形，接头疲劳性能比MAG焊提高37％，具有较强的工程应用价值。

高功率激光系统鬼光束光控制技术研究

通过理论计算与实验研究,详细分析了鬼光束(ghost beam)的传输与变换规律。研究了高功率激光系统中鬼光束聚焦形成的鬼点(ghost image)的位置与规避方法,在某高功率激光装置预放大系统中通过角度倾斜与透镜迎光面的选择等措施,成功避开了鬼点对各种光学元件带来的损伤,同时融合了笔形光束与反激光的控制技术,提高了系统输出信噪比,获得了稳定可靠的系统输出特性。

商环包皮环切术和传统包皮环切术的疗效和手术并发症

目的:对比商环包皮环切术和传统包皮环切术治疗包茎及包皮过长的临床效果及并发症差异。方法:根据患者入院顺序将376例包茎及包皮患者分为商环组与传统组各188例,商环组采用商环包皮环切术、传统组采用包皮背部切开激光环切术治疗,比较两组患者的围手术期指标、术后并发症。结果:商环组的手术时间(4.3±1.2)min、术中出血量(2.0±0.6)m L、术中疼痛评分(1.1±0.7)分均显著的低于传统组、创口愈合时间(18.4±4.2)d显著的高于传统组且差异均具有统计学意义(P<0.05)。商环组术后1、12、24 h的疼痛评分均显著的低于传统组且差异均具有统计学意义(P<0.05)。商环组术后出血率、包皮水肿率均显著的低于传统组且差异均具有统计学意义(P<0.05),商环组的术后外观满意度(86.84%)显著的高于传统组(65.79%)且差异具有统计学意义(P<0.05)。术后商环组的IIEF-5、TSS评分均显著的高于传统组(P<0.05)。结论:商环包皮环切术较传统包皮环切术治疗包茎及包皮过长具有手术时间短、出血量少、术后并发症率低、恢复效果好的优势。

激光陀螺锁区特性的研究

从理论和试验两个方面,研究了四边形腔环行激光陀螺的锁区特性·利用环行腔中背向散射光束具有相干性,导出了环行谐振腔综合背向散射与反射镜、反射镜之间的相对位置的关系·在有两个位移反射镜的四边形谐振腔中,理论上得到了综合背向散射系数与谐振腔腔长具有双波长周期·利用综合背向光强实验及锁区与陀螺工作模数实验分别验证了理论的正确性·试验证实散射光的强度与谐振腔的工作模数存在双模周期性,综合背向散射系数大,陀螺锁区大,反之亦然·

830nm半导体微激光治疗背肌筋膜炎的临床研究

探讨了830 nm半导体微激光光灸穴位和肌筋膜扳机点(MTr Ps)治疗背肌筋膜炎患者的疗效。预实验收集背肌筋膜炎患者,分为光灸1组4例、光灸2组6例、光灸3组7例和针灸组6例,光灸组采用自主研发的半导体激光光灸仪治疗(中心波长为830 nm,功率密度0.335 W/cm2),时间分别为每次1、2和4 min对患者的养老穴、承山穴背部MTr Ps进行照射;针刺组选用毫针对养老穴、承山穴常规针刺,MTr Ps处斜刺进针贯穿结节得气后留针20 min,中间行针1次。光灸组和针刺组每周治疗3次,一周1个疗程,共治疗4个疗程。正式试验背肌筋膜炎患者38人,治疗方法如预实验光灸3组。采用视觉模糊量表评分(VAS)和简易麦吉尔量表-2(SFMPQ-2)对患者主观症状进行评定,手持式压力测痛仪测定MTr Ps的压力疼痛阈值(PPT)。预实验VAS评分结果表明,除光灸1 min外,其他三组治疗后均有显著减低(P<0.05),组间比较显示,针刺组疗效最好,其次为光灸3组;SFMPQ-评分显示,只有针刺组治疗后有显著减低(P<0.05)。光灸组可显著提高MTr Ps的PPT数值。正式试验结果发现,830 nm微激光可显著降低患者的VAS评分和SFMPQ-2评分,改善患者酸痛、轻压痛和疲惫无力感症状,且可提高肌筋膜扳机点的压力疼痛阈值。该课题组自主研发的半导体激光光灸仪对背肌筋膜炎患者无论从主观评分和半客观的压痛阈值改善方面均有良好的疗效,可被广泛应用于临床。

激光干涉法检测回流离子特征参数的实验研究

分析了回流离子基本物理特性及特征参数的检测与信号处理方法,设计了激光干涉实验方案。简要介绍了该实验方案的优缺点,并针对具体实验调试工作中出现的不利于信号检测的问题,总结出了解决方法:严格按照成像质量要求进行光学元器件的设计、加工、选型、调试,可获得较为理想的静态干涉图像;在激光干涉条纹输出与分幅相机之间增加一定缩束比例的缩束镜,可获得动态干涉图像;采用铅等重金属材料对分幅相机进行屏蔽可提高测量图像的信噪比;在6μs时间段内,采用变时延和时间间隔的方法,获得了回流离子的状态信息。最后对实验所获得的干涉图像进行了分析处理,获得了假设条件下回流离子的密度分布。