为了研究多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的途径的有效性,以噪声的统计特性为基础,理论分析了多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的基本原理,并通过数值仿真和实验验证了视频累积提高激光探测信噪比的可行性。结果表明,当脉冲累积数N较小时,通过多脉冲视频累积可以提高激光回波探测的信噪比N1/2倍,与视频累积结论一致;但当N大于一定值之后,由于系统带宽、A/D转换精度和采样率等因素的影响,使信噪比随累积脉冲数的变化明显偏离了N1/2指数规律。该研究为进一步通过多脉冲视频积累探测改善激光回波探测的信噪比,实现强噪声背景下的弱信号检测提供了理论和实验基础,对提高半导体激光测距系统的探测能力有着直接的指导意义。

为了解决传统形状上下文直方图相似性计算需遍历轮廓采样点、计算复杂性高、不能满足工业实时性要求的问题，提出了一种改进型形状上下文的工件立体匹配方法。改进匹配搜索策略，引入立体图像对质心的视差约束条件，并利用形状上下文直方图分布信息进行初步筛选，获取候选匹配点集，减少后续匹配计算复杂度；为增加匹配点与非匹配点的区分度，对形状上下文相似性度量进行加权处理；匹配时融合对应轮廓采样点33邻域的梯度方向直方图特征，与形状上下文构成联合相似性度量；最后采用随机抽样一致性算法剔除误匹配点对。对改进算法进行了理论分析，并应用于工件图像进行实验验证，通过实验给出了相应的实验对比。结果表明，改进的方法具有较高的匹配精度和更快的匹配速度，鲁棒性高。

为了实现二氧化硫分析仪精确连续地检测空气中低含量SO₂, 针对传统二氧化硫检测仪在荧光汇聚时存在光线汇聚效果弱、像差大且由于透镜的焦距长增大了荧光采集光路长度等问题, 在传统仪器的基础上对荧光采集光路重新进行了设计优化。采用分解光焦度的方法改善系统的球差问题, 进行了理论分析和实验验证。改进后对其进行ZEMAX仿真并运用正交法对新光路进行修正。通过仿真两种光路的非序列结构阴影模型图、探测查看器的光照图以及点列图, 取得了光强以及光斑直径的实验数据。结果表明, 优化后的光路系统峰辐强度达到了219.41W/cm², 弥散斑直径减少了17%。该方案能够有效解决传统光路中的不足之处, 成像质量效果更佳。

为了解决40Cr钢零部件表面磨损问题, 结合表面织构理论, 采用激光相变硬化工艺制备分布规则的不同形状(圆形、条状)软硬耦合表面。通过扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和超景深显微镜分别分析相变区微观组织、物相, 评估表面抗磨损性能、磨损表面形貌。结果表明, 圆形相变区截面硬度高于条状, 平均介于(720±3)HV_0.1, 且淬硬层较深; 相变后生成马氏体、Cr₇C₃、Fe₇C₃; 对比40Cr钢未处理表面与软硬耦合表面摩擦系数, 软硬耦合表面摩擦系数均低于0.5且波动小, 具备好的摩擦稳定性; 磨损表面损伤小, 源于磨损过程硬质相能够阻碍磨屑运动、减少表面损伤, 软相区可以缓存能量和碎屑, 软相区以梨削、粘着损伤为主, 硬相区以小点蚀坑为主, 900W圆形软硬耦合表面减磨耐磨效果最好; 塑韧好、表面规律分布、一定比例(50%)硬质相能够有效提升和改善材料工作表面抗磨损性能, 改善对磨副接触表面, 进而能够稳定摩擦系数。该研究可为改善40Cr零部件表面磨损提供参考。

为了研究抽运光源光谱与增益介质吸收光谱对发光二极管(LED)带抽运激光器输出效率的影响，进一步提高输出效率，将光谱信息引入激光速率方程中，建立了LED带抽运速率方程, 采用该方法对LED带抽运Nd∶YAG激光器进行了理论分析和实验验证。结果表明，利用红外LED对Nd∶YAG激光器进行侧面抽运，当抽运能量为9.1mJ时，取得了能量为607μJ的1064nm激光输出，达到实验中最高的倾斜效率15.5%，此时光转换效率为6.67%;速率方程的计算求解和实验的输出能量二者基本吻合。这一结果对研究提高LED带抽运激光器的输出效率是有帮助的。

为了提高选择顺应性装配机器手臂（SCARA）机器人平面定位的精度，采用网格模型结合最小距离误差逼近的方法，首先构建SCARA机器人平面定位的简化模型，概述网格模型构建原理，然后通过视觉采集机器人末端第1次到达的实际点与期望点相对位置关系，构建可变参量的起始网格模型，再采用最小距离误差逼近，求解下一步构建可变参量网格模型起始点，最后由期望点在网格模型中位置分布情况决定模型粒度点的收敛更新方向。结果表明，视觉引导的定位补偿策略弥补了因模型不精准而造成的平面定位精度不高的现象；空间插值补偿法定位精度为1mm~3mm，平面定位补偿精度较之有较大提高。该方法调节的参量单一、机器末端移动次数明确、工业应用性强。