飞秒激光全息并行加工中的多焦点均一性

为了提高飞秒激光加工的效率和灵活性,设计了一套飞秒激光全息并行加工系统,并对该系统中加载计算全息图(CGH)生成的多焦点均一性和空间位置分布的关系进行了研究。首先,将空间光调制器(SLM)引入飞秒激光加工光路;然后,采用GS(Gerchberg-Saxton)算法设计了直线型和三角型分布的三焦点阵列。最后,通过数值仿真和实验研究比较了用两种不同空间分布的焦点列阵设计的全息图对均一性的影响。结果表明,在焦点阵列间距较小的情况下,直线型分布设计的焦点阵列不易获得好的均一性,三焦点U仅有79%;而用三角型分布焦点阵列设计时,可以获得很好的均一性,三焦点U约等于100%。实验数据表明,三角形分布的三焦点可以实现高质量的并行加工,加工的半球状微结构阵列具有微透镜阵列的功能。

飞秒激光多次聚焦在并行加工中的应用

提出了利用飞秒激光的多次聚焦现象进行微光学器件并行加工的方法。通过实验总结了光强和聚焦深度对该方法的影响规律，并实现了用该方法并行加工多个微光波导。对多个微光波导的间距实现了控制，其间距范围为2～5μm。将并行加工出的光波导与单个焦点加工出的光波导做了对比，并行加工出的光波导形貌上比较接近单个焦点加工出的光波导，但其传输性能还有一定的差距。用超强光引起的自聚焦对这种多次聚焦做了理论解释，并且针对光强和聚焦深度对多次聚焦的影响做了进一步的理论分析。结果表明，这种方法相对以往的并行加工，实现简单，对加工结果的控制相对灵活。该方法利用的是超强激光特有的非线性现象，为飞秒激光的高效率加工开拓了方向。

双任务情境下心理旋转的并行加工机制

采用心理不应期研究范式,三个反应时实验检测了心理旋转任务和其他认知操作任务能否并行加工的问题。在每个实验中要求被试快速、系列地完成对高低音的辨别任务(T1)和不同旋转角度的正反像辨别任务(T2),T1和T2呈现的时间间隔运用变化的SOA。结果发现:(1)T1的反应选择对T2的反应选择产生了很大的影响,在T2上PRP效应显著。心理旋转的操作成绩随着SOA的缩短而降低。(2)在T1上同样存在随着SOA缩短,反应时增加,正确率下降的趋势。T2的反应选择对T1的反应选择同样产生了显著的影响。(3)T2的反应选择对T1的中枢加工产生了相应的影响,表明当T1的反应选择占据中枢瓶颈时,心理旋转任务和其他认知操作任务在中枢瓶颈中并行得到了有效的加工。

大型原型快速制造中的并行加工技术

认为分层实体制造工艺 ( LOM)是目前较成熟的几种快速成形工艺中加工效率最高的一种 ,最适合用于制造大型原型。提出了基于 LOM工艺的分区并行加工的思想 ,即将加工平面分为加工区域 ,并将被加工零件的数据进行分割 ,控制系统驱动多台扫描仪并行加工。对其关键技术进行了分析。采用分区并行加工技术可大幅度提高 LOM工艺的成形效率。

激光并行加工二维码实验研究

针对激光器单光束加工二维码输出能量大部分被浪费且加工效率低的问题,本文采用了一种多光束并行加工的方法来提高加工效率。仿真研究了QR码加工填充率和对比度对识别率和识别时间的影响,得到了一个二维码可识别范围。然后使用飞秒激光器基于空间光调制器的并行加工技术进行试验,对实验结果的对比度和加工填充率展开分析。分析结果表明,在二维码的识读评价标准范围内,加工填充率越大,识别率越低,识别时间越长;同样,对比度越低,识别率越低,识别时间越长。同时,对单束激光加工二维码进行了实验,分析了并行加工与单光束加工的加工时间等参数的对比,得到并行加工要比单激光束加工提高约10倍的效率。

并行加工条件下作业排序方法研究

对单工序并行加工条件下的作业排序问题进行了深入研究,在给出该问题的整数规划模型的基础上,找出了一种新的启发式算法,并编写了相应的计算机程序,示例和模拟结果表明,新算法优于LPT算法并可以通过自迭代求出较优的完工期。同时还可以降低零件的平均完工时间。

激光并行加工DM码实验研究

DM(data matrix)码信息存储容量大、编码范围广、可靠性高,是信息交流的重要载体。为了实现DM码并行加工方法,分析了DM码间距值与灰度值对识别时间的影响规律,并对不同情况下的DM码进行多次扫描,记录识读时间,确定了DM码识读成功的临界圆点直径为11像素,临界灰度值为220。在此基础上,设计了一种基于空间光调制器的DM码并行加工方法,并在石英玻璃内部进行了激光并行加工DM码实验验证,与传统的单光束激光标刻二维码的方式相比,加工效率得到了提高。

网格环境下基于并行加工的制造资源动态分配方法

为了解决网格环境下多任务并行加工时的制造资源冲突问题,提出了一种制造资源的动态分配方法,该方法不但考虑了任务需求与设备能力的匹配,而且适当考虑了操作者对任务的选择倾向,以便更客观实际地将适当的资源分配给适当的任务,从而达到提高制造资源利用率的目的。最后通过一个实例验证说明了该方法的有效性。

并行加工系统中的一种排序算法

通过对现有单机和相同机组并行加工系统排序问题的研究,建立了一类多机非相同机组并行加工系统的排序模型,模型的优化目标是工件排序的拖期总数为极小。由于已经证明它是一个NP问题,本文提出了一个针对该问题的快速、实用的启发式排序算法,并用实例说明了算法的有效性。

并行加工系统“提前／拖期”排序问题研究

通过对现有单机Ｅ／Ｔ（Ｅａｒｌｉｎｅｓｓ／Ｔａｒｄｉｎｅｓｓ）排序问题的研究，建立了一类相应的多机并行加工系统的Ｅ／Ｔ排序模型，模型的优化目标为工件排序的提前与拖期损失的总罚值为极小。还给出了一个工程实用型启发式排序算法。算法的计算复杂度小于Ｏ（ｍ×ｎ３）．最后还给出了应用该算法的实际算例。

并行加工机制下纳什均衡的效率分析

分析了并行加工机制下同类机排序博弈的纳什均衡的PoA(The Price of Anarchy),证明了混合纳什均衡的PoA为O(log2 m),以及纯纳什均衡的PoA为O logs1s()()m.

基于动态分区的并行加工技术研究

快速成型技术的许多应用领域 ,如飞机、汽车、家电制造工业 ,迫切需要大型原型。快速成型技术走向大型化的一个主要障碍是加工效率问题。基于并行加工的思想 ,本文提出了动态分区并行加工技术 ,可以实现快速成型系统加工效率的大幅提高。

并行加工过程的公平控制器设计方法

针对共享资源的并行加工过程。

并行加工系统中的负荷分配模型及启发式算法

在分析已有负荷分配算法的基础上，提出了关于并行加工系统负荷分配的模型和求解的新算法。模型的优比目标考虑使系统中加工负荷最重的设备的负荷最小，同时使设备负荷之差最小。该其计算复杂度不高于Ｏ（ｎ２），故其计算简便，并能在一个矩阵上完成运算过程。计算结果表明该算法是一个实用的工程启发式方法。

基于空间光调制器的飞秒并行加工方法研究

针对飞秒激光微加工中能量利用率和加工效率低的问题,提出一种基于空间光调制器的飞秒并行加工方法。在讨论衍射光栅入射角与衍射角关系的基础上,分析了叠加多个衍射光栅产生多光束的原理,运用GS算法对目标多光束进行优化并计算出相应的相位全息图,将该全息图加载到空间光调制器中获得了多光束。采用脉宽100fs、波长800nm的飞秒激光,进行聚焦PMMA样品内部的并行加工实验,观察到PMMA上多点组合的"一"和"工"字型,得到了光束能量均匀的图形。实验结果论证了该方法对于多光束并行加工控制的有效性。

飞秒激光双光子微细并行加工方法

飞秒激光三维微细加工技术具有真三维的制作能力和亚微米的加工分辨率等特点,因此获得越来越多的关注,但其串行工艺加工效率低是其技术难点．为了提高加工效率,搭建了一套飞秒激光并行加工平台,利用微透镜阵列实现飞秒激光分束聚焦,初步实现了双光子微细并行加工,在光敏树脂和玻璃上分别并行加工出多个二维结构,加工单点分辨率达到1．25μm．针对实验结果,对实验的加工一致性和分辨率进行分析,提出了进一步提高加工效率和加工一致性的方法．

SiC磨粒辅助钛合金EDM和ECM并行加工的工艺参数优化

针对钛合金的难加工特点,单纯EDM、ECM的局限性以及EDM和ECM串行加工的低效率问题,在低电阻去离子水中加入碳化硅磨粒,开展了磨粒辅助作用下的EDM和ECM并行复合加工。将材料去除率、电极损耗率和表面粗糙度作为评价指标,通过正交试验和灰关联度分析,将多工艺目标转化为单一评价指标,得到峰值电流、脉冲宽度、磨粒浓度和放电电压主要工艺参数的优化组合,并进行了试验验证。结果表明:峰值电流为1.5 A、脉冲宽度为30μs、磨料浓度为5 g/L、放电电压为40 V的工艺参数组合所得到的电极损耗率、表面粗糙度和表面形貌都得到明显改善。

大规模定制家具加工中心多钻头并行作业的优化

大规模定制家具超高的生产效率与高度个性化的产品两大特征决定了其需要依赖高水平的信息化与自动化组织生产,是家具制造业智能制造的前沿领域。运用数控加工中心开展钻孔作业是调和个性化产品制造过程中的矛盾、实现柔性生产的重要手段。当前,数控钻孔工序因其作业时间长且板件之间差异较大而往往成为制造过程中的瓶颈。为切实提高生产效率,本研究立足生产实际,从钻头与孔的位置关系中寻求突破口,提出了数控加工中心多钻头并行作业优化问题。以优化钻头排列为主要途径,减少下钻次数为核心目标,基于制造大数据与工艺规则挖掘信息并简化建模,采用差分进化算法求解钻头排列方案,进一步通过聚类算法探索出面向未来高自动化水平下的差异化钻头排列,形成了一套具有实际意义与普适性的优化方法。通过理论与实践验证了该方法的有效性,达到了缩减作业时间、提升加工效率的目的。对打通大规模定制家具制造瓶颈、推动定制家具智能制造具有一定的指导意义。

微球透镜阵列并行制造表面增强拉曼衬底及其光谱增强研究

SERS作为一种高灵敏物质指纹谱分析技术,在生物传感、化学分析等领域具有广泛的应用。具有规整纳米结构的SERS衬底是保证拉曼光谱痕量检测可靠性和稳定性的前提,实现高精度、大尺度和高效率的微纳结构制造是SERS衬底目前亟需突破的技术瓶颈。本工作提出了介质微球透镜—金纳米孔(ML/AuNHs)阵列复合SERS衬底新结构与制造新方法。首先,利用介质微球透镜光子纳米射流,在沉积于微球底部的金膜上制备纳米孔结构,形成ML/AuNHs复合结构。系统研究了532 nm纳秒脉冲激光能量、微球透镜直径、金膜厚度等工艺参数对金纳米孔的成形规律,通过优化加工工艺,实现了微球透镜阵列底部直径215 nm金纳米孔的超分辨并行加工。之后,理论分析了微球透镜的SERS“热点”自对准聚焦、光学回音壁共振模式以及定向天线等光场调控过程,揭示了ML/AuNHs复合衬底的拉曼增强机制。最后,展示了ML/AuNHs复合衬底检出灵敏度10-10 M(硝基苯硫酚,4-NBT)的SERS检测能力,较单独使用金属纳米孔降低2个数量级。本工作提供了一种简易高效且具有高灵敏度的SERS衬底结构及其制备方法,拓宽了SERS的实际应用潜力。

序列呈现的刺激可以被并行的加工:来自注意瞬脱研究的证据(英文)

采用RSVP范式验证了两个序列呈现的刺激可以被并行加工的假设。实验一发现 :在两个目标刺激(Target和Probe,以下简称T和P)间无干扰刺激时 ,T的反应时随着T、P之间的间隔显著减小 ,其模式符合并行加工模型的预测。而实验二发现 :当T和P之间有干扰刺激 (即T后呈现后续掩蔽 )时 ,T的反应时并不随着T、P的间隔而减小 ,其模式符合序列加工模型的预测。由此可推论 ,只要两个序列呈现的刺激之间没有干扰刺激 ,可以对他们进行并行的注意加工 。