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三維激光數(shù)字測量技術(shù)是一種集激光測距傳感器、控制模塊、三維數(shù)字建模等高新技術(shù)的新型空間測繪技術(shù)。其硬件主要包括：激光發(fā)射接收器（脈沖法），步進(jìn)電機(jī)（垂直方向、水平方向），角度編碼器，控制器，傾斜補(bǔ)償器，手持式PDA，電源等組成；控制模塊：儀器自檢、調(diào)平、校準(zhǔn)，參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理，文件儲存（數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換），數(shù)據(jù)輸出，誤差分析等；數(shù)據(jù)處理：點云數(shù)據(jù)采集，點云特征描述與提取，點云數(shù)據(jù)拼接，圖像切割，數(shù)據(jù)除噪，點云曲面重建、可視化等。 項目設(shè)計的產(chǎn)品是一種三維激光數(shù)字測量儀，是與巖體三維激光數(shù)字測量系統(tǒng)配套使用的全新的空間三維信息獲取手段，可用于礦業(yè)工程、地鐵工程、鐵(公)路隧道工程、水利工程、地下儲油庫、人防工程、土木工程測量，能夠為客戶提供“硬件+數(shù)據(jù)+軟件+解決方案”的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)。 三維激光數(shù)字測量技術(shù)是一種快速直接獲取被測目標(biāo)表面模型的技術(shù)，最終目的就是要建立被測目標(biāo)的數(shù)字化的精確三維模型以服務(wù)于工程建設(shè)各個領(lǐng)域。由三維激光數(shù)字測量技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之后，獲取的是目標(biāo)表面高密度的點云數(shù)據(jù)，進(jìn)而對被測目標(biāo)表面的完整、清晰的表達(dá)。將采集到的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，其實質(zhì)就是如何將“點”變?yōu)椤绑w”的過程。點云重建復(fù)原了被測目標(biāo)的真實形狀且對其表面模型進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，對后繼算法的實施、算法效率的優(yōu)化、最終模型的生成以及信息的正確提取。 技術(shù)指標(biāo)：測量距離：100m、150m、500m、1700m；采樣頻率：200Hz；測量誤差：20mm；視角：360°×270°；測距方法：脈沖法；重量：6kg 大規(guī)模推廣三維激光數(shù)字測量儀的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用規(guī)模，建成國內(nèi)領(lǐng)先的三維激光數(shù)字測量軟硬件創(chuàng)新與研發(fā)基地，推動我國三維激光數(shù)字測量技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。產(chǎn)品定位：打造具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量達(dá)到國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品。 產(chǎn)品市場定價在25~30萬元。與國外同類產(chǎn)品比較，具有很高的價格優(yōu)勢。 該產(chǎn)品能夠快速量測被測三維空間，建立三維空間模型，并計算三維空間體積、穩(wěn)定性分析、數(shù)值計算等，為工程的穩(wěn)定性和安全性分析提供技術(shù)保障。填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白。

首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結(jié)構(gòu)靶中，縱向電場主導(dǎo)了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準(zhǔn)直性的電子束，當(dāng)這些電子束在橫向場中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時，電子就會在管道邊界處產(chǎn)生強(qiáng)伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角，因此可以獲得準(zhǔn)直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度，亮度比之前研究報道結(jié)果高出兩個數(shù)量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動光子對撞機(jī)產(chǎn)生正負(fù)電子對的方案設(shè)計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應(yīng)用于光子對撞機(jī)。理論計算結(jié)果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發(fā)正負(fù)電子對信號（>1e8）遠(yuǎn)高于現(xiàn)有測量技術(shù)的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過程，將提供激光驅(qū)動光子對撞機(jī)研究的新途徑，也將極大的促進(jìn)雙光子BW物理的發(fā)展。未來有望依據(jù)本方案建設(shè)基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應(yīng)用裝置。

成果與項目的背景及主要用途：工廠普及型通用激光非接觸測徑儀適于在生 產(chǎn)現(xiàn)場的計量室或車間檢測工位使用，本身是獨立的儀器，適于測量軸類部件、 寬度工件和線纜類產(chǎn)品，對材料不敏感，只要是不透明的工件均可以測量。具有 集成顯示及鍵盤控制，測速超過每秒 300 次，具有現(xiàn)場標(biāo)定功能，可以設(shè)定被測 標(biāo)準(zhǔn)值、上下報警偏差值。具有 RS232/485 接口，可以與上位機(jī)或 SPC 系統(tǒng)通信， 集成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集功能。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：采用半導(dǎo)體激光器、擴(kuò)速準(zhǔn)直光路、CCD 光電傳 感器和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合. 特點及性能參數(shù)： 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：處于國內(nèi)同類型先進(jìn)技術(shù)水平，具有巨大的成 本優(yōu)勢，具有很強(qiáng)的市場競爭力。已經(jīng)申請適用新型專利。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：在機(jī)械加工業(yè)、線纜業(yè)等需對產(chǎn)品尺寸進(jìn)行可靠、 高效率控制的行業(yè)中廣泛的使用，可以完全替代如卡尺等傳統(tǒng)量具，避免人為誤 差等因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。 目前該技術(shù)的成熟程度達(dá)到可工業(yè)化批量生產(chǎn)，因為屬于工廠低價型激光測 量設(shè)備，具有巨大的市場需求。如初期月產(chǎn) 20～40 臺，生產(chǎn)成本 0.8 萬/臺，市 場售價 1.8 萬/臺，年銷平均 200 臺，產(chǎn)值 360 萬，利潤近 200 萬。 應(yīng)用領(lǐng)域：可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，特別適合機(jī)械加工中的質(zhì)量控制，也 適用于線纜等線材工業(yè)生產(chǎn)中在線測量和監(jiān)控產(chǎn)品外形尺寸及其變化。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 所需原材料： 均為市場上可采購原材料，無特殊要求，例如：電子元器件、光學(xué)部件等； 設(shè)備及環(huán)境要求：AC220V 電源、普通示波器及電壓表； 所需廠房面積：普通廠房 100 平方米； 人員要求：具有電子工廠工作經(jīng)歷的工人及若干光、機(jī)、電專業(yè)人員； 初期投資規(guī)模：除以上條件外需流動資金 50～80 萬。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓，轉(zhuǎn)讓費：人民幣 50～70 萬元。

法拉第激光是一種新型的利用鉀、銣、銫原子譜線等作為量子頻率參考的半導(dǎo)體激光器，它采用法拉第原子濾光技術(shù)，實現(xiàn)輸出波長與原子多普勒譜直接相對應(yīng)，擺脫外界振動、溫度變化和電流波動對輸出激光波長頻率的干擾，摒棄了復(fù)雜的鎖頻系統(tǒng)。

項目成功開發(fā)了級聯(lián)振蕩Er*:ZBLAN光纖激光器，采用基于多色鏡技術(shù)的F-P腔和全固態(tài)LD反向泵浦技術(shù)獲”了2.8um 和1.6um雙波段激光輸出，由于2.8ym波長的激光可進(jìn)行精確切割而1.6um波長的激光可凝結(jié)止血，因此同時輸出此兩個波段的激光器可用于開發(fā)多用途的激光醫(yī)療系統(tǒng)。同時這兩個波段的激光在光電對抗、激光通信、空間探測、科研測量等方面都有良好的應(yīng)用前景。項目在實施過程中申報國家專利5項，已獲發(fā)明專利授權(quán)3項、實用新型專利授權(quán)1項;發(fā)表科研論文8篇，其中被SCI收錄7篇。

螺旋耦合摻稀土光纖棒單模輸出激光器（專利號：200810118083.9）。它包括泵浦源與單模摻稀土光纖、摻稀土光纖棒；泵浦源對光纖光柵、光纖光柵與單模摻稀土光纖構(gòu)成的激光器進(jìn)行泵浦；泵浦源對摻稀土光纖棒進(jìn)行泵浦，將光纖光柵與光纖光柵、單模摻稀土光纖連接在一起，置入在摻稀土光纖棒包層上刻的螺旋槽內(nèi)，其中置入槽內(nèi)的光纖光柵、單模摻稀土光纖部分或全部包層去掉，對槽進(jìn)行封裝，并對摻稀土光纖棒兩端端面光滑處理，通過內(nèi)部強(qiáng)耦合，使摻稀土光纖棒諧振在光纖光柵、單模摻稀土光纖構(gòu)成的激光器產(chǎn)生的激光波長上，實現(xiàn)主動鎖相，從而實現(xiàn)單模激光超亮度大功率輸出。 種子激光注入式有源光纖棒單模激光器（專利號：200810118082.4），它包括泵浦源、單模種子光纖激光器、摻稀土離子光纖棒、光纖；其中泵浦源對摻稀土離子光纖棒進(jìn)行泵浦；光纖的一端與單模種子光纖激光器的輸出端連接，另一端去掉部分或全部包層的光纖置入摻稀土離子光纖棒包層或摻稀土離子光纖棒芯內(nèi)的孔中，其后對摻稀土離子光纖棒進(jìn)行熱處理，使孔無空氣間隙。由于光纖與摻稀土離子光纖棒芯之間的強(qiáng)耦合，使得摻稀土離子光纖棒諧振在單模種子光纖激光器產(chǎn)生的激光波長上，從而實現(xiàn)單模激光超亮度大功率輸出。

北京交通大學(xué)充分發(fā)揮激光技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)并攻克了國內(nèi)外現(xiàn)有激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品存在的嚴(yán)重技術(shù)問題，能夠開發(fā)和生產(chǎn)固定波長激光驅(qū)鳥器、波長調(diào)諧激光驅(qū)鳥器和超寬光譜激光驅(qū)鳥器等3大類激光驅(qū)鳥器，并且各類激光驅(qū)鳥器的激光發(fā)散角不大于17μrad，完全保證人眼和鳥眼安全。 1．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于水產(chǎn)養(yǎng)殖和果園種植的全天候自動運轉(zhuǎn)的固定波長激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品的能力。共有450nm、502nm、532nm、580nm、650nm、660nm和670nm等系列21個規(guī)格42個型號固定波長半導(dǎo)體激光驅(qū)鳥器和全固態(tài)激光驅(qū)鳥器，其中14個規(guī)格28個型號的激光驅(qū)鳥器，具有偏振調(diào)制或閃爍調(diào)制等功能，屬于國際首創(chuàng)；7個規(guī)格14個型號的激光驅(qū)鳥器具有國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。圖1是全天候自動運轉(zhuǎn)的532nm全固態(tài)激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品樣機(jī)。 2．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于水產(chǎn)養(yǎng)殖、果園種植、環(huán)保和電力等領(lǐng)域的手持式固定波長激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品的能力。 3．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于機(jī)場的手持式固定波長激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品的能力，21個規(guī)格42個型號，激光光斑外徑可達(dá)到200mm，激光發(fā)散角全部不大于17μrad。 4．已攻克了適于機(jī)場的全天候自動運轉(zhuǎn)固定波長激光驅(qū)鳥器產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)，此類產(chǎn)品共21個規(guī)格42個型號，激光光斑外徑分別為150mm和200mm，激光發(fā)散角17μrad；其中具有偏振調(diào)制和閃爍調(diào)制系列的產(chǎn)品均屬國際首創(chuàng)。 5．已攻克了全天候自動運轉(zhuǎn)的波長調(diào)諧激光驅(qū)鳥器的關(guān)鍵技術(shù)，此類激光驅(qū)鳥器屬于國際首創(chuàng)，能夠驅(qū)逐各種鳥類，尤其適應(yīng)于鳥類種類繁多或鳥類差異大的機(jī)場等領(lǐng)域，發(fā)明專利：波長調(diào)諧激光驅(qū)鳥器。

對于特殊工況條件下（如被測對象環(huán)境溫度較高，且物料下落時會產(chǎn)生飛濺、出現(xiàn)粉塵等現(xiàn)象）動態(tài)物位的檢測問題，已成為企業(yè)能否實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵所在。雖然目前市場上出現(xiàn)了各種物位測量儀表，而且新的物位檢測方法也不斷產(chǎn)生，但對于散粒體在動態(tài)變化狀態(tài)下、且料倉內(nèi)還有散粒體的飛濺以及熱氣的蒸發(fā)等現(xiàn)象的物位測量，已有的物位測量儀表顯得并不適用。 同時，在工礦企業(yè)中，當(dāng)物料達(dá)到設(shè)定值以后，都是采用人工手動開關(guān)閥門去控制料位高度，這不單降低了控制精度，而且提高了工人的勞動強(qiáng)度；對于大型企業(yè)來說，一般被控對象是多目標(biāo)、多參數(shù)的，采用這種傳統(tǒng)的方法更顯得無能為力。另外，由于被測對象的工作環(huán)境惡劣，系統(tǒng)各種隨機(jī)干擾嚴(yán)重，加之物料采用風(fēng)機(jī)通過管道輸送，時滯較大，如采用傳統(tǒng)的控制方法，控制效果也不甚理想。 綜上所述，特殊工況條件下動態(tài)物位的檢測是當(dāng)前檢測領(lǐng)域中的一個難題，也是實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)自動化的前提，在此基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代先進(jìn)的控制方法實現(xiàn)對多目標(biāo)被控對象的自動控制，降低工人勞動強(qiáng)度、提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益是必要而迫切的。基于此，本項目提出的基于激光測量原理的非接觸式料位監(jiān)測與控制系統(tǒng)是一種新的行之有效的方法，可以實現(xiàn)特殊工況條件下液體和固體的非接觸物位測量。非接觸式料位監(jiān)測與控制系統(tǒng)，是總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗，并綜合了智能技術(shù)，計算機(jī)軟件技術(shù)和先進(jìn)控制理論而開發(fā)的高技術(shù)產(chǎn)品。與同類技術(shù)產(chǎn)品或成果相比，該系統(tǒng)測量精度高，開放靈活，可靠性高，且操作簡單，易于維護(hù)。 技術(shù)特點：（1）綜合了計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和先進(jìn)控制理論；（2）核心算法采用了多層次結(jié)構(gòu)，極大增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性、可靠性和易維護(hù)性，保證系統(tǒng)的長期優(yōu)化運行；（3）非接觸式激光料位監(jiān)測與控制系統(tǒng)能夠通過定制適應(yīng)不同應(yīng)用需求；（4）該系統(tǒng)測量精度高,與被測物不直接接觸,安裝維護(hù)方便；（5）非接觸式激光料位監(jiān)測與控制系統(tǒng)在特殊生產(chǎn)工況下控制精度可達(dá)到1mm；（6）可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，具有自動報警功能；（7）全中文系統(tǒng)，具有控制操作、趨勢顯示、數(shù)據(jù)存儲、報表打印、故障報警等功能；（8）低成本設(shè)計是本技術(shù)的著眼點之一。    應(yīng)用范圍： 本項目適用于化工生產(chǎn)和某些橡膠生產(chǎn)過程要求對高粘度介質(zhì)的物位進(jìn)行測量與控制；在采礦場、農(nóng)產(chǎn)品貯倉、水泥庫等地方要求對固體顆粒及粉料面位置的測控，連續(xù)鑄鋼錠時結(jié)晶器中鋼水液面的測控等方面。有助于提高料位檢測效率和精度，目前國內(nèi)在特殊工況條件下(如被測對象環(huán)境溫度較高，且物料下落時會產(chǎn)生飛濺、出現(xiàn)粉塵等現(xiàn)象)動態(tài)物位的檢測研究仍處于起步階段，現(xiàn)有的技術(shù)還存在這很大的不足，本項目的成功將有望在全國范圍內(nèi)推廣，市場前景看好。

首次提出利用高Z涂層的電離效應(yīng)在激光光壓加速過程中動態(tài)補(bǔ)充電子，彌補(bǔ)RT不穩(wěn)定性帶來的加速等離子體片的電子損失，從而實現(xiàn)動態(tài)致穩(wěn)RPA。這一全新方案非常皮實，三維粒子模擬顯示在目前真實的激光和靶參數(shù)條件下，此方案可實現(xiàn)穩(wěn)定的離子光壓加速，并且可以應(yīng)用于加速高Z重離子源。