大型工件激光喷丸三维扫描光路系统光斑畸变分析与校正方法研究

激光喷丸工艺系统一般具有固定光路和动态扫描光路两种形式。针对大型工件的激光喷丸处理,动态扫描光路的形式更具优势。在基于振镜系统的动态扫描光路的扫描过程中,激光倾斜于工件入射,将产生超出工艺误差控制要求的光斑形状畸变,影响系统的加工精度。建立了该系统导光光路的数学模型,分析了光斑形状畸变的严重程度,提出了校正思路,设计了两向异焦动态聚焦模块用以校正。仿真计算结果表明:光斑形状畸变基本被消除,校正系统有效可行。

基于改进型粒子群优化算法的畸变光斑校正仿真研究

相干探测激光雷达作为一项重要的光学探测技术,在实际应用中面临着大气湍流的影响:大气湍流会导致光斑发生畸变,从而降低探测性能。为解决这一问题,笔者提出了基于改进型粒子群优化算法的畸变光斑校正方法。该方法通过引入Metropolis准则以一定的概率接受劣质解,达到了更高的收敛极限。另外,改进型粒子群优化算法对惯性参数的取值不敏感。对于不同的惯性参数,随着迭代次数增加,所提算法最终都能够达到相同的收敛极限,这说明改进型粒子群优化算法的鲁棒性较好。在中强湍流和强湍流下,对比分析了随机并行梯度下降(SPGD)算法、粒子群优化(PSO)算法和改进型PSO算法的校正结果。仿真结果表明:在收敛速度方面,SPGD算法用时最长,其次是PSO算法,改进型PSO算法用时最短。在收敛极限方面,对于中强湍流,三种算法都能够使斯特列尔比提高到0.8以上,可以认为畸变校正达到了理想效果;对于强湍流,SPGD、PSO和改进型PSO算法使斯特列尔比分别提高了1.2、2.6、3.2倍(与校正前相比)。综合来看,相比SPGD和PSO算法,改进型PSO算法更有利于提高相干探测激光雷达的性能,尤其是在强湍流条件下。