- 徐力;张晋萌;李波;谢文鑫;刘建华;彭金方;
车轴与轮毂在装配与服役过程中，其过盈配合部位因拉-扭复合载荷作用极易遭受微滑移损伤，进而产生微动疲劳、过早失效。采用激光熔覆在EA1N车轴钢人为预拉伤区域修复制备Fe314合金涂层，研究修复层的微观组织、显微硬度以及对比分析不同修复深度车轴的扭转微动疲劳性能。结果表明：修复的车轴钢具备良好的冶金结合性，无气孔与裂纹等缺陷；显微硬度与弹性模量由熔覆层表面至基体逐渐增大；扭转微动疲劳寿命随着修复深度的增加显著延长；修复后微动疲劳裂纹产生于未熔覆基体侧，且裂纹呈“X”状；此外，熔覆侧的损伤程度远小于未熔覆基体侧，其主要表现为轻微剥落和塑性变形。
2025年04期 v.45 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1277K] - 张忆南;
激光加工中常对切割剖面的形状有一定要求，如希望将加工面的锥度控制在一定范围之内。为此，了解激光束与物质作用的特点及其相关参数对切割剖面的影响就显得十分有必要。本文计算皮秒脉冲激光加工中的切口角与激光束基本特性的关系，在此基础上结合实例对振镜和旋光两种主要切割方式进行讨论，分析切口角或加工锥度与激光加工参数间的关系及其控制，据此可了解激光加工后的剖面形状特点，并对相关几何参数进行预估。此外，也对其他一些类似加工方式中的切口角控制进行介绍，分析各自的优点及其相关限制因素，以便能针对不同的具体要求采用合适的加工方式。
2025年04期 v.45 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K] - 王斐;李骁;彭家辉;冯馨毅;刘增志;
利用激光熔覆技术在TC4基体表面制备Ni60涂层，以提高基体的硬度及耐磨性。使用扫描电镜、XRD、显微硬度计、磨损试验机分析搭接率对涂层组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明，搭接率由30%提高到50%时，重熔区晶粒尺寸先减小后增大。40%搭接率下涂层重熔区晶粒尺寸最小，组织致密，非重熔区下部组织为柱状晶和树枝晶，上部组织为胞状晶和等轴晶。涂层主要由γ-Ni、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、TiC、α-Ti等相组成。搭接率为40%时，涂层平均硬度达到855 HV,为基体的2.4倍；磨损失重量为5.05 mg,为基体的32%,表明Ni60涂层可以提高TC4合金的硬度和耐磨性。
2025年04期 v.45 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1801K] - 郝海凌;侯红玲;赵永强;何亚银;
为提高飞机零部件之间的装配精度，需对叠层板材进行一次性制孔，目前采用机械制孔，但加工易出现黏刀、层间分层等问题，基于此提出一种叠层板材激光制孔技术，利用优化方法进行了工艺参数多目标优化试验。设计多因素的试验方案，以上锥角、下锥角、差值、热影响区为目标，建立激光切割过程各目标的预测函数，分析多因素交互作用规律，获得最优工艺参数组合并进行了叠层板材激光制孔试验验证。试验表明，在最优工艺参数组激光功率1 800 W、扫描速度75 mm/s、辅助气压1 MPa、离焦量-0.93 mm下可有效降低锥角差值并缩小热影响区，保证切割质量，为大飞机装配制孔提供一条有效途径。
2025年04期 v.45 58-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K] - 郝盼;杨芳;张启伟;
通过飞秒激光技术对718镍基合金表面进行处理，以优化其抗腐蚀性能。试验采用不同的激光功率和扫描速度，分析了表面微纳结构的变化及其对材料抗腐蚀性的影响，最终确定最佳工艺参数为5 W激光功率、10 mm/s扫描速度及3次扫描。结果表明，低扫描速度和适中的激光功率显著提高了合金表面的疏水性。在强氧化性腐蚀环境中，处理后的合金表现出更高的阻抗。同时，显微硬度和摩擦磨损试验。结果表明，飞秒激光处理后的合金表面具有更高的硬度和更好的耐磨性，验证了该技术在提升镍基合金抗腐蚀性能方面的有效性。
2025年04期 v.45 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K] - 孔德力;杜思亮;汤强;侯延顺;
研究探讨激光喷丸冲击对6005A-T6铝合金的强度和耐腐蚀性能的影响。结果显示，在激光喷丸冲击下，铝合金表面形成一层硬化层，晶粒从粗大的长条状转变为扁长的细条状。经过3道次冲击后，平均等效圆直径由19.2μm缩小至16.8μm,低角度晶界的体积分数下降，位错密度增加。此外，铝合金中的粗大第二相也发生明显碎化，这些第二相能更有效地钉扎位错，进而细化晶粒。这两个因素共同使经过激光喷丸冲击处理后的铝合金强度和耐腐蚀性能得到改善：经过3次冲击后，屈服强度从173 MPa增至231 MPa,提高了33%;腐蚀电流密度从1.59×10~(-6) A/cm~2下降至6.75×10~(-9) A/cm~2。
2025年04期 v.45 76-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2048K]
- 陈法林;李勇;林琦;纪硕磊;双丰;
电力杆塔作为输电线路的重要支撑，其稳定性十分关键。由于地质沉降或其他因素，电力杆塔可能发生倾斜，如不及时发现并处理可能会发生杆塔倒塌事故，对电网的正常运行造成较大的影响，而传统的人工巡检效率低，难以满足需求。为解决上述问题，提出一种基于无人机激光点云的电力杆塔倾斜度估计算法。该方法首先采用语义分割网络MFNet-S将电力场景中的杆塔类别提取出来；然后，使用密度聚类(density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN)对杆塔类别进行聚类，从而得到单个杆塔。得到杆塔后通过对塔身进行纵向分层，并计算每一层点云的包围框及其中心点，得到中心点坐标集合后对其采用随机样本一致算法(random sample consensus, RANSAC)直线拟合，从而得到杆塔的倾斜向量，最后，再根据推导的公式计算出杆塔的倾斜度。对原始杆塔和人工摆放倾斜的杆塔进行试验，结果表明，提出的算法具有更高的倾斜度计算精度，平均误差仅为0.15%和0.52%,优于对比方法的0.24%和6.59%。
2025年04期 v.45 88-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K] - 李小松;刘佳涛;
针对PointPillars算法对小目标检测精度不足及易出现漏检和误检的问题，本文提出一种基于改进PointPillars的3D小目标检测算法：在主干网络中加入了轻量级注意力机制ECA,以增强网络对输入特征的表征能力，提高检测精度；同时为了在深层模型中有更好的效果，将ReLU激活函数替换为Hardswish激活函数，有效解决梯度消失的问题。在KITTI数据集上的验证实验表明，改进后的框架算法有效地提升了对小目标的检测能力，在鸟瞰图下，目标检测的平均均值精度(mAP)的中等难度均值(MmAP)为71.31%,相比原算法提升了5.62个百分点；相比其他主流模型，也能更好地检测小目标及遮挡目标。
2025年04期 v.45 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K] - 王大伟;杨罡;胡帆;张娜;李鑫宇;张兴忠;
针对变电站监测视场范围较广、站内高压设备参差错落，导致实例分割模型对站内高压电器设备分割精度低的问题，提出了一种基于改进3D-BoNet的变电站场景三维目标实例分割模型3DPowerSegNet。首先，提出Groupsift特征提取模块，该模块从多个方向进行卷积以捕获更多关键点特征，并将其插入主干网络中，从而增强提取局部特征的能力。其次，在点云下采样阶段，改进集合抽象模块，通过扩大查询半径实现归一化以增大感受野。再次，提出倒置残差特征模块(IRF),通过扩展通道以获取更丰富的特征细节，同时缓解梯度消失和模型过拟合问题。最后，在上采样阶段改进特征传播模块，减少数据处理过程中的信息丢失。在自建变电站场景数据集和公共数据集上的综合实验结果表明，3DPowerSegNet模型能够精确地提取稀疏点云环境下目标物的点云特征，点云分割精度达到了63.87%、71.8%和52.2%,和3D-BoNet原模型相比，mAP分别提升2.80%、4.51%和6.97%。
2025年04期 v.45 109-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K] - 杨昕宇;孙立双;谢志伟;马银苓;
采用数字近景摄影测量技术对电力线基础进行质量检测，能够节约建设项目管理人员到达野外施工现场测量的时间。针对投影密度算法对电力线基础点云分类时，存在分类准确率不高的问题，提出一种基于多视角格网的电力线基础点云分类算法。首先构建格网高差特征对点云进行粗分类；然后将粗分类得到的平面点云与立面点云分别向XOZ和XOY平面投影并进行格网划分；最后根据点云中不同类点云间高程关系来选取各类点云的种子格网进行邻域边界追踪，根据格网的投影密度值来区分边界格网，实现点云的分类。以人工判别统计各类点云数量作为真实值评估算法的性能，结果表明，该算法的分类精度优于基于投影密度的分类算法。测量两组电力线基础长度的最大测量误差为2.137 mm,宽度的最大测量误差为2.714 mm,均不超过规范要求的±10 mm。同组地脚螺栓间距的最大测量误差为3.124 mm,不超过规范要求的±3.6 mm。该方法能够实现电力线基础质量检测，测量精度满足施工与验收规范要求。
2025年04期 v.45 119-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1700K] - 夏天;景超;张佳;张兴忠;程永强;
针对传统激光SLAM算法回环检测准确率与效率低以及大规模回环后端优化时间长的问题，提出一种基于双层全局位姿图优化的激光SLAM算法。该算法改进LINK3D描述子并由此计算路标，通过路标与位姿的共同约束实现超子图全局关键帧的预优化。同时，根据预优化结果对位姿因子图进一步优化，达到减少迭代次数、提高后端优化的效率与精度的目标。在KITTI数据集中多个序列的实验表明，提出的SLAM算法与传统图优化方法相比，后端位姿图优化时间平均减少17.2%,对于存在较多回环的大规模场景，SLAM算法的平均平移误差降低了13.2%,平均旋转误差降低了13.3%,验证了该算法的有效性。
2025年04期 v.45 129-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1903K] - 崔晨浩;陈东;王国华;徐子寒;
针对激光切割过程中的内轮廓优先约束、多重嵌套，以及人工免疫算法的局部收敛性差、执行效率差等问题，提出一种多目标聚类和自适应人工免疫相结合的激光切割路径优化方法。该方法将路径优化问题转换为具有优先约束的广义旅行商问题，在确定多重嵌套部件之间的关系后，采用多目标聚类算法优化目标函数，改进抗体群体的初始化和克隆增殖；在人工免疫算法交叉和变异的过程中，添加自循环交叉和自适应变异算子，实现激光切割路径的优化。试验表明：优化后的算法在求解广义旅行商的数据集时，相比最优解的平均误差为0.24%。在激光切割试验中，优化后算法的收敛次数相较于人工免疫算法减少67.68%;空移路径相较于人工免疫算法、人工免疫蚁群混合算法、免疫粒子群算法分别减少了10.31%、8.21%和4.81%,激光切割效率显著提升。
2025年04期 v.45 141-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 2092K] - 冯宏顺;潘晓庆;黄应慧;陈新培;曾杰平;王依敬;汪步斌;
随着海上风电向深远海发展，激光雷达逐渐应用于区域风资源的评估。为定量分析激光雷达测风的表征范围，基于已投运海上风电场升压站甲板部署装置，并与不同距离风电机组轮毂高度风速和风向进行比较。机组数据通过数据采集与监视控制(SCADA)系统获取。分别使用Pearson和Spearman系数对不同位置风速数据进行相关性分析，5.416 km范围内最低相关系数为0.794,表明区域内风速之间存在显著的关联性。同时随着距离增加，两个相关性指标均呈现下降趋势。实验周期内，不同位置主体风向一致。结合风电机组出厂功率曲线分析，与激光雷达位置相比，实验范围内不同位置理论累积发电量最大误差为11.256%。结果表明，激光雷达在实验范围内可为机组选址提供重要参考，同时在评估风资源时，需要增加更多的位置点来覆盖更广泛的区域，从而更准确地评估风资源的分布和变化，减少由于表征范围限制而引起的评估误差。
2025年04期 v.45 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K] - 官节福;万川梅;
在非视域环境中，激光光束传播时受空气分子、尘埃粒子等散射介质影响，引发散射现象。传统方法在处理非视域激光图像时，难以有效区分散射效应与真实物体边缘的色彩变化，降低了识别准确性。为此，提出一种显著性区域目标自动识别方法。在Lab色彩空间中，设定合理的色彩变化阈值，削弱散射效应对图像质量的干扰。通过融合局部和全局显著图的优势，精确锁定图像中的显著性区域，提取其颜色、纹理、形状等多元化特征，并以此为基础训练支持向量机(SVM)分类器，训练完成后，基于SVM分类器对特征矢量进行分类，并精准赋予其类别标签，构建高效的特征矢量集合，识别非视域激光图像中的显著性区域目标。实验结果表明，该方法识别的目标边界清晰且形状完整，画面每秒传输帧数(FPS)值高达约65.8帧/s,有助于推动非视域激光图像分析技术的发展。
2025年04期 v.45 162-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1739K]