数字全息技术的激光超精密加工表面检测研究

研究一种基于数字全息技术的激光超精密加工表面检测方法。使用数字全息技术生成激光超精密加工工件的立体像,将生成的立体像转化成激光超精密加工表面深度图像,利用二维Arimoto熵完成图像分割,提取出感兴趣的激光超精密加工表面缺陷目标区域,以此作为卷积神经网络输入层的输入数据,通过卷积神经网络模型构建和训练,实现激光超精密加工表面检测。实验结果表明:该方法生成的立体影像能清晰呈现激光超精密加工工件的结构和纹理特征,并且能提取完整的缺陷目标区域;在不同缺陷程度下,各工件加工表面检测效果均较为理想。

基于超精密激光辅助的运动训练图像去噪处理模型研究

采用超精密激光辅助的运动训练图像去噪处理模型,去除运动训练图像中的噪声,获取高精度的运动训练图像,为运动训练分析提供可靠的分析依据。通过超精密激光仪采集运动训练图像,采用小波变换对采集的含噪运动训练图像进行中值滤波预处理,对图像进行三层小波分解,对分解后所获得细节子图像进行均值滤波,去除滤波噪声,储存高频信息,完成运动训练图像去噪处理。并通过自适应伪加权中值滤波与伪加权均值滤波相结合的混合滤波模型,进一步对小波去噪后的运动训练图像进行混合滤波处理,同时对处理后的图像进行灰度修正。实验结果说明,该模型对不同类型运动训练图像去噪处理效果好,能更好地去除散斑噪声和高斯噪声的干扰,较好地保存运动训练图像边缘等细节且清晰度高。

单晶硅激光辅助超精密切削工艺优化与表面特性

为了获得优化的单晶硅激光辅助超精密切削工艺,探究切削加工后单晶硅元件的表面特性,采用正交实验方法对单晶硅的激光原位辅助单点金刚石切削工艺参数进行优化,并对切削加工单晶硅表面质量、面形精度、残余应力和光学透过率等表面特性进行了测量与分析。通过正交实验数据的表面粗糙度方差分析和信噪比分析,获得的优化工艺参数组合为主轴转速为1 500 r/min、进给速率为5 mm/min、切削深度为3 μm、激光功率为4.5 W。采用上述工艺参数加工的165 mm口径单晶硅非球面光学元件的表面粗糙度和面形精度PV分别为2.74 nm和0.52 μm。激光辅助切削加工后的单晶硅表面存在(-1 760.8±362.1) MPa的残余压应力。激光辅助超精密切削加工的单晶硅光学元件在3~5 μm中红外波段镀膜前后的透过率分别为55%和98%,折射率为3.43。实验结果表明,激光辅助超精密切削技术可作为单晶硅光学元件的半精加工或最终精加工工序,以提升复杂面形单晶硅元件的制造效率。

基于混合算法的高均匀度超快激光分束及精密加工研究

基于空间光调制器外光路分束进行并行加工是提高超快激光加工效率的有效方法。高均匀度分束算法是实现外光路分束的关键。在实际光路中,由于光路不完全满足理论条件,经典的GS算法生成的多光束均匀度远低于理论值,不满足阵列化激光加工的要求。基于GS‑GA算法的思想与图像处理技术,在程序设计中引入了实时反馈的功能,以达到提高分束均匀度的目的。并采用加载菲涅耳透镜相位的方式分离零级光,避免重建光场离轴带来的畸变。最终实现了均匀度接近94%的分束,并通过加工实验验证了高均匀度分束算法在精密加工中的应用效果。

Stainless steel anisotropic superhydrophobic surfaces fabrication with inclined cone array via laser ablation and post annealing treatment

Metal superhydrophobic surfaces with anisotropic wettability and adhesion have become more and more important due to their promising applications. Herein, we report a new fabrication strategy through a combination of pulsed laser ablation and low-temperature annealing post-processing. An inclined cone structure array is made on stainless steel surfaces, and then 120 °C low-temperature annealing is applied. Such surface displays excellent mechanical durability and anisotropic superhydrophobicity. It is demonstrated experimentally that the contact angle of water droplets on the surface is different along the parallel(167° ±2°) and perpendicular directions(157° ±2°) of the inclined cone structure. The sliding behaviors of water droplets and mechanical durability of the inclined cone structures are studied. These surfaces obtained in a short time with environmentally friendly fabrication can be applied in industries for water harvesting, droplet manipulation, and pipeline transportation.