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裝備制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的脊梁”；五軸數(shù)控機(jī)床作為高端裝備的代表，是加工復(fù)雜空間曲面的唯一手段，起著不可替代的作用，成為衡量國(guó)家裝備制造水平的重要標(biāo)志。我國(guó)是機(jī)床制造和消費(fèi)大國(guó)，但不是強(qiáng)國(guó)，高檔數(shù)控機(jī)床主要依賴進(jìn)口。2018年我國(guó)機(jī)床進(jìn)口總額165億美元(占機(jī)床消費(fèi)總額近57%），由于禁運(yùn)，制約我國(guó)裝備制造水平提升。 國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃設(shè)立了“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)。本項(xiàng)目面向這一國(guó)家重大需求，研制了激光高精度多誤差參數(shù)的快速綜合測(cè)量?jī)x，通過(guò)誤差補(bǔ)償，顯著提高數(shù)控機(jī)床的制造與加工精度。

本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)系統(tǒng)回波能量的計(jì)算模型。本模型基于光線追跡方法，可用于任意激光強(qiáng) 度分布、任意孔徑遮擋的共軸或雙軸激光雷達(dá)系統(tǒng)，獲取探測(cè)器于任意像面位置處所接收的激光回波能 量。本發(fā)明提出的激光回波能量計(jì)算模型具有普適性強(qiáng)、精度高、速度快等特點(diǎn)。 

【研究背景】 圖1所示高斯光斑、平頂圓光斑和環(huán)形光斑作用在材料上的光強(qiáng)與溫度場(chǎng)分布示意圖，常規(guī)高斯光束能量分布不均勻，中心能量強(qiáng)邊緣能量弱，使用高斯分布聚焦光斑進(jìn)行激光焊接時(shí)，由于光斑中心部分吸收的激光能量高，材料容易熔化氣化蒸發(fā)，從而產(chǎn)生飛濺、形成凹陷和空洞等缺陷。平頂光斑作用在材料上時(shí)，用于熱傳導(dǎo)的作用，還是會(huì)造成中心與邊緣的溫度場(chǎng)分布不均勻，焊接熔深呈現(xiàn)月牙分布?？刂骑w濺、凹陷和空洞等缺陷的關(guān)鍵因素是控制激光束的能量分布，減少中心材料溫度和以及焊點(diǎn)中心和邊緣的溫度差。合理設(shè)計(jì)的環(huán)形光斑，有利于獲得相對(duì)均勻性的溫度場(chǎng)分布和相對(duì)均勻的熔深分布，減少飛濺、凹陷和空洞等焊接缺陷，是目前高端激光焊接應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向。 圖1 不同光斑的光強(qiáng)分布和在材料上的溫度場(chǎng)分布 【痛點(diǎn)問(wèn)題】 現(xiàn)有基于擺動(dòng)掃描方式和點(diǎn)環(huán)形模式可調(diào)光纖激光器，在一定程度上解決了激光焊接的飛濺問(wèn)題，但是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備制造成本和維護(hù)成本高，而且不太適合高精密或大功率厚板的激光焊接。 【解決方案】 本成果從激光光學(xué)聚焦頭的設(shè)計(jì)上，提出了申請(qǐng)專(zhuān)利技術(shù)的基于衍射光學(xué)元件和折射光學(xué)元件的環(huán)形光斑或點(diǎn)環(huán)產(chǎn)生方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活方便，可適用于高精密激光焊接、高反射材料加工和高功率厚板激光焊接。 （1）基于衍射光學(xué)元件的環(huán)形光斑產(chǎn)生方法 為了解決能量分布不均勻以及光束敏感性的問(wèn)題，本成果通過(guò)螺旋相位板產(chǎn)生渦旋光束來(lái)獲得環(huán)形光斑進(jìn)行焊接。螺旋相位板是一種具有固定折射率的透明板，其一面是平面結(jié)構(gòu)，相對(duì)面具有螺旋形狀結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)臺(tái)階，如圖2所示。 圖2 螺旋相位板結(jié)構(gòu) 螺旋相位板其厚度隨著方位角的變化而變化。高斯分布的激光束從螺旋相位板平面端面入射，光束中心與螺旋相位板中心對(duì)齊，出射的光束相位被改變，附加一個(gè)螺旋相位因子，能量分布變?yōu)榄h(huán)形分布，出射的光束變?yōu)闇u旋光束，其中l(wèi)為渦旋光束的拓?fù)浜蓴?shù)，影響渦旋光束能量較低區(qū)域的大小。螺旋相位板的臺(tái)階高度通常為微米量級(jí)，并且初始光束都是通過(guò)擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束的，基本沒(méi)有發(fā)散，因此，螺旋相位板對(duì)光束光強(qiáng)基本沒(méi)有衰減，而只是改變光束的相位。利用螺旋相位板產(chǎn)生的渦旋光束解決了能量分布均勻性的問(wèn)題，同時(shí)用螺旋相位板產(chǎn)生的渦旋光束的穩(wěn)定性好，環(huán)形的能量分布特點(diǎn)，不容易受到外界其他因素影響，可以較為穩(wěn)定地保持光斑均勻性。本成果具體產(chǎn)生渦旋光束的光路圖如圖3所示。表1給出了不同拓?fù)鋽?shù)渦旋光束的光場(chǎng)分布。 圖3 產(chǎn)生渦旋光束的光路圖 表1 不同拓?fù)鋽?shù)渦旋光束的光場(chǎng)分布 本成果設(shè)計(jì)加工了產(chǎn)生渦旋光束的衍射光學(xué)元件，通過(guò)組合獲得了不同拓?fù)鋽?shù)的渦旋光束，圖4給出實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的渦旋光束，相對(duì)其他方法產(chǎn)生的環(huán)形光斑，采用渦旋光束方式產(chǎn)生環(huán)形光斑的好處是，離開(kāi)焦面還能保持環(huán)狀光強(qiáng)分布。除了在激光增材制造有用外，這種光束未來(lái)在切割、焊接、打孔等方式都有應(yīng)用，可以獲得更好的溫度場(chǎng)分布和更好的激光加工效果。 圖4 實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的渦旋光束 （2）基于折射光學(xué)元件的環(huán)形光斑或點(diǎn)環(huán)光斑產(chǎn)生方法 圖5為基于折射光學(xué)元件的環(huán)形光斑的產(chǎn)生方法，包括透射式的和全反射式的結(jié)構(gòu)，后面根據(jù)不同的焊接溫度場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不同組合的環(huán)形光斑。 （a）三鏡方案 （b）兩鏡方案 （c）單鏡方案 圖5 基于折射光學(xué)元件的環(huán)形光斑的產(chǎn)生方法

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于激光脈沖整形的等離子體開(kāi)關(guān)，該等離 子體開(kāi)關(guān)的背景氣體中混有易電離的氣體，并使氣體能夠處于不斷流 動(dòng)的狀態(tài)，開(kāi)關(guān)中還放置有冷卻裝置。易電離的氣體可以為三乙胺。 開(kāi)關(guān)的具體結(jié)構(gòu)包括真空腔，以及位于真空腔內(nèi)的第一透鏡、第二透 鏡、風(fēng)扇和熱交換器；第一透鏡、第二透鏡為兩個(gè)相同的 ZnSe 透鏡， 真空腔上開(kāi)有兩個(gè)正對(duì)的觀察窗，用于激光的輸入和輸出；真空腔的 兩個(gè)觀察窗的中心，與第一透鏡、第二透鏡的中心在

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架，其是由相互平行的橫梁和光纖承載支座、以及橫跨在兩者的左右立柱共同構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)，其中橫梁用于提供激光頭執(zhí)行左右移動(dòng)的軌道；光纖承載支座上設(shè)置有掛鉤組件，該掛鉤組件由多個(gè)間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成并可沿著承載支座左右滑動(dòng)，光纖從光纖激光器引出并依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過(guò)這些掛鉤，其末端連接至激光頭；此外光纖承載支座和左右立柱上分別設(shè)置有滑輪，兩根纜線分別繞過(guò)沿著順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚶@過(guò)三個(gè)滑輪并各自連接在激光頭和掛鉤組件的左右兩側(cè)，由此提供激光頭與光纖之間的同步移動(dòng)。通

?  成果簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目采用高功率高效半導(dǎo)體單管激光器做為泵浦源，利用摻雜雙包層光纖、光子晶體光纖、雙包層光纖光柵，采用特有的高效驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)，為大功率光纖激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供最佳的解決方案。大功率光纖激光器是近年來(lái)發(fā)展的最新激光技術(shù)之一，是大功率激光器小型化、全固化、集成化發(fā)展的一個(gè)重要方向和趨勢(shì)，是繼燈泵固體激光器、半導(dǎo)體泵浦固體激光器之后的第三代激光器，是當(dāng)前國(guó)際上著力開(kāi)發(fā)的新型激光器件，已成為激光在軍事和商業(yè)應(yīng)用中的重要技術(shù)。該項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)532nm、1064nm、1540nm

本系列激光雷達(dá)具有更高精度、更小盲區(qū)、更大視野、更加小巧等特點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜情況的檢測(cè)與適用性，如GD-B型支持地毯、電線、臺(tái)階、懸崖等的檢測(cè)，GD-C型實(shí)現(xiàn)的固態(tài)無(wú)需旋轉(zhuǎn)的360°避障，且支持多機(jī)不互擾等優(yōu)點(diǎn)，具有行業(yè)先進(jìn)水平，且在一定范圍內(nèi)降低了成本，具有量好的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)前景。

本實(shí)用新型公開(kāi)一種觸發(fā)式激光測(cè)速夾持裝置，包括固定基板、固定立柱、高度調(diào)節(jié)組件、調(diào)節(jié)座和夾持調(diào)節(jié)組件；固定立柱豎直安裝于固定基板的上端面；高度調(diào)節(jié)組件包括滑套、調(diào)節(jié)臂和配重臂；滑套滑動(dòng)套設(shè)于固定立柱，調(diào)節(jié)臂一端水平固定安裝在滑套的一端上；配重臂一端水平固定安裝在滑套的另一端上，且調(diào)節(jié)臂與配重臂位于同一直線上；調(diào)節(jié)座上設(shè)有相互獨(dú)立的第一安裝孔和第二安裝孔，調(diào)節(jié)座通過(guò)第一安裝孔滑動(dòng)安裝在調(diào)節(jié)臂上；夾持調(diào)節(jié)組件包括調(diào)節(jié)桿和用以?shī)A持激光發(fā)射器或激光接收器的夾持座，調(diào)節(jié)穿設(shè)在第二安裝孔，夾持座安裝于調(diào)節(jié)桿下端。本實(shí)用新型技術(shù)方案方便在對(duì)不同車(chē)型進(jìn)行測(cè)速時(shí)快速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)激光發(fā)射器或激光接收器的安裝姿態(tài)。 （注：本項(xiàng)目發(fā)布于2020年）

1.逆向工程：根據(jù)對(duì)實(shí)物樣件進(jìn)行激光掃描采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用CATIA進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，得到三維數(shù)模，輸出二維產(chǎn)品圖。 2.產(chǎn)品檢測(cè)：掃描儀提取實(shí)物三維數(shù)據(jù)，對(duì)比設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（利用產(chǎn)品圖建立的數(shù)模），檢測(cè)產(chǎn)品誤差。 該項(xiàng)技術(shù)是一種非常高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路和方法，可以迅速、精確、方便地獲得實(shí)物的三維數(shù)據(jù)及模型。該技術(shù)有以下優(yōu)勢(shì)：①改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)模式，大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間周期，提高了產(chǎn)品研發(fā)的成功率以及產(chǎn)品對(duì)于市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力，為產(chǎn)品提供了先進(jìn)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)及制造的技術(shù)支撐。②該項(xiàng)技術(shù)使產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單易行，對(duì)于曲率復(fù)雜的產(chǎn)品（如汽車(chē)車(chē)身等），采用該項(xiàng)技術(shù)可快速的將概念設(shè)計(jì)的實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為三維模型，從而便于模具的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。