LED芯片图像的势函数标记分水岭分割

全自动LED芯片测试分拣系统通过视觉图像处理精确定位LED芯片,其图像特征信息的提取建立在良好的图像分割基础上。为了精确提取图像特征,针对LED芯片图像的特点,改进了分水岭分割算法,采用直方图势函数提取标记,并在标记基础上对梯度图进行分水岭变换,实现了LED芯片图像的良好分割。实验结果表明,该方法有效地抑制了过分割现象,具有较好的抗噪性,对LED芯片图像感兴趣区域提取准确度高、鲁棒性强,分割效果较好。     

激光标记拐角插补算法的优化

通过分析直线插补以及拐角误差,结合激光标记机的实际条件,提出了一种针对直线拐角的优化的插补算法,通过优化标记路径,能够减少拐角时延,提高标记效果。     

一种基于分水岭和区域合并的视频对象分割算法

为了从视频序列中分割出完整的、一致的运动视频对象,并且改善分水岭算法存在的过分分割问题,本文提出了一种基于时空分割融合的视频分割算法。时间分割采用图像差分算法,其关键的阈值选取通过直方图分析得到。空间分割时,先采用抗噪声能力更强的多尺度形态学算子求取图像梯度,然后进行分水岭变换,最后进行区域合并,它可以有效克服噪声的影响并有效地减少过分割。仿真结果表明,此算法对于改善过分割现象有明显效果,并且对分割程度具备可控能力,在适应不同场景需求方面存在一定的应用价值。     

激光诱导击穿光谱技术应用动态

激光诱导击穿光谱技术是一种基于原子发射光谱学的物质成分和浓度分析技术。随着激光器及光学检测设备的发展,激光诱导击穿光谱技术已经成为光谱学领域的研究热点。本文综述了激光诱导击穿光谱技术在一些领域应用的状况,包括材料分析、环境监测、工业生产控制、生物医学、植物学等领域。     

基于立体视觉和激光标记的空间物体位姿的快速定位算法

建立了一种4自由度双目立体视觉装置的传感器模型,根据空间两条相交射线唯一确定空间一点的原理,提出了在摄像机上加装激光源的方法,通过激光标记来解决目标物体上同一点在两幅CCD图像上对应点的快速匹配问题,从而很方便地求取目标物体的深度信息。最后,研究了目标物体空间位姿的图像定位算法,并通过确定的空间圆柱体位姿验证了该方法的正确性。     

激光诱导等离子体光谱直接探测气溶胶中的锶元素

气溶胶中锶元素的监测对于大气污染防治和工业设施排放监控具有重要意义。激光诱导等离子体光谱技术具有无需采样预处理、可原位快速检测等优势,在环境介质成分直接在线监测方面具有极大的应用潜力。介绍了基于实验室搭建的LIPS装置开展的气溶胶中锶元素的直接探测工作。利用整体平均法对气溶胶等离子体进行光谱分析,结果显示实验装置对锶元素的检测限为809μg/m3。对于低密度气溶胶光谱,条件分析法可以将平均光谱的信噪比提升8倍。基于实验结果讨论了含锶气溶胶统计学特性和数据分析方法的影响。气溶胶中颗粒物的密度对等离子体温度的影响极小,光谱强度变化直接反应了激光激发气溶胶颗粒物的数量。通过对条件分析法使用范围的讨论,提出在测量周期内利用累计光谱取代平均光谱,可将系统的灵敏度提升近3个数量级。实验装置的检测限达到1.3μg/m3,初步满足工业排放监测的需求。     

在两种不同工艺下激光与电弧复合焊接研究

分别研究较高功率密度的CO2激光-电弧复合焊接和在含1％CO的密闭室中低激光功率密度的CO激光-电弧复合焊接。研究表明,前者能获得比单用激光焊接更大的熔深,后者相对单个电弧焊接方法的焊接能力大大增强。这两种激光-电弧复合焊接方法各自在某些领域能得到良好的应用,具有很好的发展前景。     

激光诱导空泡在生物医学中的应用

激光诱导空泡现象从20世纪中期被发现之后,就受到了广泛的关注,而近年来研究热点之一的微流控技术,由于在物理尺寸上与激光诱导空泡尺度匹配,近年来研究人员已经将这两个技术融合在一起应用于生物医学领域。通过细胞膜穿孔给细胞微注射药物、通过红细胞的形变量的大小来检测红细胞是否发生病变、通过荧光标记技术来筛选细胞以及降低眼部虹膜切割手术带来的副作用等,综述了激光诱导空泡结合微流控生物芯片在生物医学中的应用,展望了激光诱导空泡现象在生物医学中应用的方向。     

激光诱导等离子体加工蓝宝石微结构及其润湿性

激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激光诱导等离子体工艺参数对蓝宝石表面微结构接触角的影响,发现扫描线间距对接触角的影响最大,靶材和蓝宝石之间的距离和激光能量密度次之,扫描速度的影响最小。当激光能量密度为6.3 J/cm²,扫描线间距为200μm,靶材和蓝宝石之间的距离为150μm,扫描速度为10 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为136°,表现出良好的疏水性;当激光能量密度为7.4 J/cm²,扫描线间距为50μm,靶材和蓝宝石之间的距离为100μm,扫描速度为5 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为29°,具有较好的亲水性,并且长时间放置后表面接触角基本保持不变。通过扫描电镜观察发现,蓝宝石表面的微结构上分布着许多纳米颗粒,这些微纳结构共同影响蓝宝石的润湿性。     

激光诱导等离子体光谱仪实验装置的构建

激光诱导等离子体光谱仪是一种具有实时在线、非接触、多元素同时探测等优点的分析仪器。它无需制备样品,是钢铁冶炼中在线元素快速检测的仪器之一。本文将线阵CCD放置于罗兰圆上,搭建了一台紫外波段的激光诱导等离子体光谱仪实验装置,光谱分辨率达0.1nm,覆盖的光谱波段为235～260nm,主要用于检测钢铁材料中的C元素。实验结果表明,该系统的搭建是成功的。     

飞秒激光诱导的空气等离子体冲击波探究

一定强度的飞秒激光聚焦于空气能生成空气等离子体并诱导生成冲击波。为了观察该冲击波传播特性,引入了超快时间分辨涡旋滤波成像技术,并对观测到的冲击波动力学过程进行了分析。实验探测到泵浦能量为1.5 mJ的飞秒激光经过透镜聚焦到空气中产生等离子体空气冲击波,分析了在3~15 μs时间段冲击波的动态演化过程。结果表明,飞秒激光等离子体空气冲击波在传输时以不对称的球形形状向外扩散,且沿着激光传播方向的传播速度与背着激光传播方向的传播速度不同,分别为372 m/s和341 m/s。这一观察结果与传统的点爆炸模型的对称情形不同,尝试对该不对称动力学过程进行了合理解释。     

激光冲击金属板料变形的 最小激光能量估算及其实验研究

介绍了激光冲击板料变形的机理和冲击波产生的原因,提出了激光冲击板料变形中激光－能量转换体－靶材系统的爆轰波压力估算式。根据此压力估算式和材料的动态屈服强度,对激光冲击板料变形中所需的最小激光能量进行了估算,板料厚度为0.5 mm,约束凹模孔径Φ20 mm,在光斑直径6 mm,脉宽25 ns条件下的不锈钢靶材变形所需的最低脉冲能量大约为11 J。实验结果表明估算的最小激光能量与板料变形所需的能量阈值基本一致,且板料变形量随激光能量的增加呈非线性增大。最小激光能量的估算以及能量与板料变形的实验研究为板料变形的精确控制和预测提供了理论依据。     

激光预处理提升DKDP晶体加工表面的抗损伤能力

针对晶体表面的损伤特性,采用小光斑扫描激光预处理技术预辐照DKDP晶体元件,并采用表面损伤自动探测系统实时分析每个脉冲辐照后晶体表面的损伤情况,比较预处理和未预处理区域的损伤点密度确定表面预处理效果,并进一步模拟分析表面各类缺陷在纳秒强激光辐照下的动态过程,解释激光预处理对精抛表面提升作用的微观机制并分析它对粗抛表面提升不明显的原因。实验结果表明,激光预处理技术对粗抛表面的提升作用并不明显,但是可以大幅度抑制精抛表面的损伤点密度。在本文的实验条件下,晶体表面的抗激光损伤能力可以提升约60%。比较体材料和精抛表面的预处理效果发现:当体材料的抗破坏能力通过预处理提升后,精抛表面的抗激光损伤能力也会提升,由此可见精抛表面的激光预处理效果与体材料性能相关。     

后处理对HfO_2薄膜光学特性及抗激光损伤阈值的影响

利用电子束蒸发技术制备了氧化铪薄膜,并分别用氧气氛下退火和激光预处理两种后处理方法对样品进行了处理。介绍了两种后处理工艺和相关的设备,测试分析了样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值。对比了两种后处理方法对降低吸收和提高激光损伤阈值的效果,讨论了它们的作用原理。实验结果表明,激光预处理能有效降低样品的吸收值,提高样品的抗激光损伤阈值。采用一步法(50%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm~2提升到15J/cm~2;采用两步法(依次50%、80%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm~2提升到17.5J/cm~2,损伤几率曲线整体向高通量区域平移。     

Investigation of damage generation process by stress waves during femtosecond laser drilling of SiC

Femtosecond laser processing has garnered significant attention as a method for micromachining silicon carbide (SiC), which is expected to be used in next-generation power semiconductors. However, a significant amount of damage is generated around the processing area during the femtosecond laser processing of SiC. In this study, high-speed phenomena during the femtosecond laser drilling of SiC are observed with high temporal and spatial resolutions by combining pump-probe imaging and a high-speed camera. In addition, a stress wave propagation simulation based on experimental results is conducted. Based on the experimental and simulation results, the mechanism of damage generation by the stress wave generated during material removal is elucidated. The damage generation mechanism elucidated in this study will facilitate the development of damage suppression methods and the expansion of industrial applications of SiC.     

Analysis and experiment on deformation of sheet metal by laser shock wave

The mechanism of laser shock deformation and the reason for the production of the shockwave are introduced. An evaluation formula of the detonation wave pressure in the system of laser, energy transferring-medium and sheet metal is built according to the theory of detonation wave and blasting gas-dynamics. The minimal energy of the laser pulse is evaluated on the basis of the formula of the laser shock pressure and evaluation of dynamic yielding strength. The experiment is also validated. The result shows that the quantity of sheet metal deforming is nonlinearly increased with laser energy, i.e., pressure of the laser shock wave. Under a laser-induced ultra-high pressure and high strain rate, structural steels and composite materials undergo plastic deformation. __________ Translated from Journal of Nanjing University of Aeronautics and Astronautic, 2005(S1) (in Chinese)     

Examination of microhardness indentation-induced subsurface damage in alumina platelet reinforced borosilicate glass using confocal scanning laser microscopy

Borosilicate glass and borosilicate glass matrix composites reinforced with 10, 15 and 30 vol.% alumina platelets have been indented and the subsurface lateral cracking examined by confocal scanning laser microscopy (CSLM). The suitability of the CSLM technique as a quick and nondestructive method of obtaining three-dimensional information of subsurface damage in dispersion reinforced brittle matrix composite materials was demonstrated. The addition of alumina platelets to the glass matrix has resulted in a reduction in the extent and depth of subsurface damage due to indentation, and hence may make the material more resistant to erosive wear. This damage development may be a consequence of the presence of residual compressive stresses in the matrix and the strong platelet/matrix interfacial bonding.     

紫外激光单脉冲辐照损伤金属薄膜的数值模拟研究

针对不同厚度的镍膜以及金膜,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics研究了波长248nm、矩形脉冲宽度14ns激光辐照损伤阈值随膜厚变化的物理过程。本研究与他人的理论计算和实验测得的结果基本一致,研究表明:在高强度单脉冲激光均匀辐照下,金属薄膜表面的损伤主要是由于激光能量在其材料内部的沉积而导致的热效应引起的;当金属薄膜的厚度小于其光学吸收长度时(镍膜厚度<8nm,金膜厚度<12nm),其熔融损伤阈值随着薄膜厚度的增加而减小;当薄膜厚度大于光学吸收长度而小于其热扩散长度时(镍膜厚度8~730nm,金膜厚度12~1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度增加而线性增加;当薄膜厚度大于其热扩散长度时(镍膜厚度>730nm,金膜厚度>1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度的增大基本保持不变。     

Application of confocal laser scanning microscopy to analysis of H2O2-induced DNA damage in human cells

Confocal laser scanning microscopy (CLSM) offers improved depth discrimination and spatial resolution to the analysis of biologic samples. We demonstrate in this paper that such technology is valuable in examining DNA single-strand breaks in human cells. The single-cell-gel (SCG) assay is a new technique for measuring DNA strand breaks in individual cells. Cells embedded in lowmelting-point agarose are treated with varying concentrations of hydrogen peroxide to induce DNA strand breaks. Following cell lysis and alkaline electrophoresis, which enables single-stranded break detection, analysis of the resulting “comets” provides an accurate method of comparing changes in DNA migration patterns, which have been shown to reflect the DNA damage levels. A statistically significant difference (p < 0.01) in single-stranded DNA damage levels was detected in cells exposed to hydrogen peroxide concentrations as low as 10 nm for 2 min. LSM analysis of the SCG technique allows rapid, sensitive and reproducible quantitation of single-stranded breaks of cellular DNA.