vr技术2000字论文篇二 【摘 要】VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的一门综合科学技术，该技术已经被应用在现实中许多的领域中。 【关键词】VR技术;虚拟现实技术 1.虚拟现实技术的概念 VR技术就是虚拟现实技术，它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它所具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉，听觉，触觉等的感官功能。使人在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等等的方式进行实时交流，可以说这种技术的发展前景是非常的广阔的。 2.虚拟现实技术的特征介绍 ①多感知性的特征，是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统，从人类理想的虚拟现实技术的发展来说，是希望能够给完全的模拟出现实中所有的感知，但因目前的技术掌握和传感技术的限制，仅仅只能模拟出以上视、力、触、运动、味、嗅等感知系统的。 ②沉浸性又称浸没感或临场感，存在感等，具体是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然，以目前技术还没有达到最理想的程度。 ③交互性就是指人在虚拟世界中，能够像在现实当中一样，可以通过对一些物体的抓取、使用等动作，感觉到所触碰的物体的重量，形状，色泽等一些人与物体之间的互动信息。 ④构想性，即在虚拟的世界里面，将所想的物件所做的事情在虚拟世界呈现出来，这样做能达到什么样的效果，那样做又能达到什么样的效果，甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。 3. VR技术的应用范围 VR技术由诞生到现今已经历了几个年代，其应用范围也越来越广，如医学方面，可以提供给医生进行模拟手术，这样大大提供了现实中手术的成功几率，还有军事，科技，商业，建筑，娱乐，生活等等。 4. VR技术中涉及的相关技术 ①立体视觉现实技术：人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官，所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。 ②环境构建技术：在虚拟世界中，构件环境是一个重要的环节，要营造一个区域的环境，首先就要创造环境或建筑模块，然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示，从而形成一个虚拟的区域环境。 ③真实感实时描绘技术：要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物，仅靠立体显示技术还是远远不够的，虚拟世界中必须存在真实感和实时感，简单来说就是实现一个物体的重量，质量，色泽，相对位置，遮挡关系等的技术。 ④虚拟世界声音的实现技术：在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一，除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉，这种技术就是在虚拟世界中实现声音，这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。 5. VR技术中所涉及的硬件设备 ①输入设备 与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类：一是基于自然的交互设备，用于虚拟世界的信息输入;另一种是三维定位跟踪设备，主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定，并输送到虚拟世界当中。 虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多，例如有数据手套，数据衣服，三维控制器，三维扫描仪等。 数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。 数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换，身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM 显示器 和数据手套与虚拟现实交互数据衣。 ②输出设备 人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉，就必须实现现实世界中的多种感受，如是视、听、触、力、嗅、味等感官感觉，只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉，听觉和触觉罢了。 ③VR构成设备 虚拟现实世界的构成，主要的设备就是计算机本身了，虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的，而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分，第一：高配置的个人计算机，专门用于普通的图形配置加速卡，实现于VR技术中的桌面式特征;第二：高性能图形工作站，就是一台高配置的图形处理计算机;第三：高度并行系统计算机;第四：分布式虚拟实现计算机等四个分类。 6. VR技术上的难点探讨 随着计算机的不断发展，人与计算机的互动性得到了非常好的提现。而这种技术则成为了VR技术建立的主要手段。但是实时现实始终一直阻挡这VR技术前进的一大难点之一，即时在理论上能够分析得到高度逼真、实时漫游的虚拟世界，但至少以目前的状况来说还达不到理论上的要求。这种理论性的技术是需要强大的硬件配置要求支撑的，比如说速度极快的图形工作计算机和三维图形加速卡等等设备，但以目前的设备来看即时最快的图形处理计算机也不能达到十分逼真的同事又是实时互动的虚拟世界。根本的原因就在于，因为引入了人与虚拟世界的互动，需要即时生成新的动态模型时，就不能达到实时的效果了，所以就不得不降低图形模块的清晰度来减少处理的时间，这样直接导致了虚拟世界的逼真在某程度上的减少，这就是所谓的景物复杂度的问题了。 图形模块的生成是虚拟世界中的重要瓶颈，虚拟世界的重要特性随着人的位置、方向的不断变更状态下感受虚拟世界的动态特性，简单来说，就是你移动一下位置和方向后所看到的即时生成的图形模块景象。有两种指标可以衡量用户沉浸在虚拟世界中的效果和程度。其一就是之前所说的动态特性;其二就是互动的延迟特性。自然动态图形的形成的帧数是30帧，至少也不能低于10帧，否则整体画面就会出现严重的不连续和调动的感觉。互动延迟是影响用户的另一个重要指标，如人在飞机上飞行时，位置的变换和方向的控制，这时系统应当即时产生相对的图形画面，期间的时间延迟应不大于秒，最多也不能大于1/4秒。否则在长期的工作中，人会容易产生疲劳、烦躁或者恶心的感觉，严重地影响了“真实”的感觉。以上两种指标都以来计算机图形处理的速度。对于动态的模块图形生成而言，每帧的图形生成时间在30～50毫秒之间为较好;而对于互动性的延迟，除互动式输入及其处理时间外，其图形的生成速度也是重要的因素。而以上所叙述的因素都与图形处理的硬件组成有直接的相互关系，除此之外还有赖于应用技术的因素，如虚拟场景的复杂程度和图形模块生成所需的真实感等等。 7. VR技术在各国的研究情况 ①VR技术在美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术的诞生可以追溯到上世纪40年代。最初研究的虚拟现实技术只是用于美国军方对飞行驾驶员和宇航员的模拟训练。然而，随着冷战结束后美国军费大大的削减，虚拟现实技术就逐渐转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。 上个世纪80年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现在美国宇航局已经建立了航空、卫星维护的模拟训练系统，空间站的模拟训练系统，并且已经建立了可供全国使用的模拟 教育 系统。北卡罗来纳大学的计算机专业就是进行虚拟显示技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在模拟现实技术领域中主要从事利用VRT建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于模拟现实技术使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。 图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 ②VR技术在欧洲的研究现状 在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。 欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。 瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。 荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。 德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险;二是产品演示，吸引客户争取定单;三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposi- um on Virtual Reality Software and Technoogy大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。 ③VR技术在日本的研究现状 日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。 在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，称为SpmAR NEC公司开发了一种虚拟现实系统，用代用手来处理CAD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来;日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置;东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面，他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统;东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统，用于克服当前显示和交互作用技术的局限性;日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器，只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出水果的香味，这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。 ④国内虚拟现实技术研究现状 在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境、虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。 北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等，并在以下方面取得进展：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理;在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”，采用了QuickTime技术，实现大全景VR制;浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像，解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。 8.学习小结和心得 虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目，是未来的重要技术之一。它不论在理论，软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术，当然其中也有较多的技术只实现了理论，硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见，在未来虚拟现实技术绝对会被广泛应用。 本论文讲述了虚拟现实技术的概念，特征，应用范围，相关的技术，涉及的设备，技术上实现的难点，各国的研究现状等。最重要的就是，我们通过对这门技术项目的学习，了解到计算机更加多方面的知识，亦同时得知了更加多与计算机之间的硬件设备知识，让我们对虚拟现实技术产生了浓厚的兴趣，日后我们会继续留意虚拟现实技术的发展状况，如有机会定必会该项技术奉献绵薄之力。 猜你喜欢： 1. 科技哲学结课论文3000字 2. 触控技术论文 3. 全息投影技术论文 4. 3d打印技术论文3000字 5. 人工智能应用技术论文 6. 网络新技术论文
普通照相，只能记录物体光场的强度（复振幅模的平方），它不能表征物体的全部信息。采用全息方法，同样也是记录光场的强度，但它是参考光和物光干涉后的强度。对采用如此方法记录下来的光强（晶体或全息胶片中），利用参考光再现时，可以将全面表征物体信息的物光的复振幅表现出来。其制作过程如下。对一束相干光（频率严格一致，表现为可以产生明显的干涉作用）进行1：1分光，照射到拍摄物体的称为物光，另一束称为参考光。保证光程（光走的距离）近似相同的情况下，使在物体上反射的物光和参考光在晶体（或者全息底片）上进行干涉。观察的时候只要使用参考光照射全息底片，即可在全息底片上观测到原来的三维物体。这是最简单的全息图原理，此外，还有白光（指非相干光源，例如灯光、日光）即可再现的全息图（广泛应用于防伪标识），彩色全息图（可以用白光再现被摄物体的颜色）等等。这些全息图的制作过程相当复杂。虽然全息图通常指三维光学全息图，但这是一个误解。除此之外，声场也可以被制作成全息图。全息应用投影全息投影是一种无需配戴眼镜的3D技术，观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆、舞台之上的应用较多，而在日本的舞台上较为流行。(初音未来是世界第一个应用全息技术的虚拟歌手).全息立体投影设备不是利用数码技术实现的，而是投影设备将不同角度影像投影至国外进口的MP全息投影膜上，让你看不到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的全息立体影像。360度幻影成像系统360度幻影成像是一种将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特，具有强烈的纵深感，真假难辩。形成空中幻象中间可结合实物，实现影像与实物的结合。也可配加触摸屏实现与观众的互动 。可以根据要求做成四面窗口，每面最大2-11米。可做成全息幻影舞台，产品立体360度的演示；真人和虚幻人同台表演；科技馆的梦幻舞等。适合表现细节或内部结构较丰富的个体物品， 如名表、名车、珠宝、工业产品、也可表现人物、卡通等，给观众感觉是完全立体的。照相的拍摄要求为了拍出一张满意的全息照片，拍摄系统必须具备以下要求：通过前面分析知道，全息照相是根据光的干涉原理，所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现，为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性，实验中采用He-Ne激光器，用其拍摄较小的漫散物体，可获得良好的全息图。由于全息底片上记录的是干涉条纹，而且是又细又密的干涉条纹，所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊，甚至使干涉条纹无法记录。比如，拍摄过程中若底片位移一个微米，则条纹就分辨不清，为此，要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。另外，气流通过光路，声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化。因此，在曝光时应该禁止大声喧哗，不能随意走动，保证整个实验室绝对安静。我们的经验是，各组都调好光路后，同学们离开实验台，稳定一分钟后，再在同一时间内曝光，得到较好的效果。物光和参考光的光程差应尽量小，两束光的光程相等最好，最多不能超过2cm，调光路时用细绳量好；两束光之间的夹角要在30°～60°之间，最好在45°左右，因为夹角小，干涉条纹就稀，这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低；两束光的光强比要适当，一般要求在1∶1～1∶10之间都可以，光强比用硅光电池测出。因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹，所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由于银化物的颗粒较粗，每毫米只能记录50～100个条纹，天津感光胶片厂生产的I型全息干板，其分辨率可达每毫米30000条，能满足全息照相的要求。冲洗过程也是很关键的。我们按照配方要求配药，配出显影液、停影液、定影液和漂白液。上述几种药方都要求用蒸馏水配制，但实验证明，用纯净的自来水配制，也获得成功。冲洗过程要在暗室进行，药液千万不能见光，保持在室温20℃在右进行冲洗，配制一次药液保管得当可使用一个月左右。相关应用综上所述，全息照相是一种不用普通光学成象系统的录象方法，是六十年代发展起来的一种立体摄影和波阵面再现的新技术。由于全息照相能够把物体表面发出的全部信息(即光波的振幅和相位)记录下来，并能完全再现被摄物体光波的全部信息，因此，全息技术在生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用〔2，3〕。例如：全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等。除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此，备受人们的重视。但是由于可见光在大气或水中传播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同。技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。如图(3)。由于对可见光不透明的物体，往往对超声波透明，因此超声全息可用于水下的军事行动，也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。
全息投影原理：在拍摄时其利用干涉原理记录物体光波信息，物体在激光辐照下反射的物光束和参考光束叠加产生干涉，并在全息底片上产生干涉条纹，通过独一无二的干涉条纹记录物体的空间信息，形成全息照片，放映时利用衍射原理在相干激光照射下还原全息照片，并在透明成像膜所产生的空间中直接生成立体图像。 优缺点与应用前景：不同于3D显示技术，全息投影技术并没有把技术中心放在让人的两眼看见不同的图像，而着眼于对3D物体形状、位置、色彩等要素的还原。正是由于这一特性使得全息投影技术所产生的视觉效果更为逼真，立体感极强。对于物体的高还原度也使得这项技术肩负着使用3D显示技术具有互动功能的使命。当然由于其全息图复杂的形成方式，以及许多诸如无法在自由空间中成像等技术问题，全息投影技术短期内难以像其他3D显示技术一样大规模市场化。 地面上有一个屏幕，然后钢架上架设一个45度倾斜的半透半反膜，其实根据初中物理学到的光学知识，大家就会明白，把半透半反膜光当做一个镜子，那么地面屏幕上显示的东西恰好会被反射到观众眼睛里，看起来就像是立着的，3D效果非常惊艳。
机械制造在一定程度上反映了一个国家的综合实力，我国是发展中国家，发展中科技进步、社会发展等方面都离不开机械制造。下文是我为大家整理的关于3000字机械类论文的 范文 ，欢迎大家阅读参考!3000字机械类论文篇1 浅析机械制造业的成本管理 摘要：随着我国 经济的快速 发展，我国制造业得到了快速发展，建设事业的规模越来越大，在制造业企业中，成本 管理是整个 企业管理 的关键环节。随着市场经济的发展，我国制造业企业正积极引进先进的管理 方法 ，提高成本管理水平，但是，也面临着严峻的挑战。因此，对制造业成本管理进行研究具有十分重要的意义。 关键词： 机械制造业;成本管理;精细化 一、机械制造业成本管理存在的问题与挑战 机械制造业主要是通过对金属原材料物理形状的改变、组装。成为产品，使其增值。它主要包括机械加工、机床等加工、组装性行业。机械制造业涉及的工业领域主要有机械设备、汽车、造船、飞行器、机车、日用器具等等。 (一)机械制造业成本管理中存在的主要问题 1.生产 计划控制模式落后 尚未实施ERP的机械制造企业几乎100%采用台套计划的方式。即以产品最长生产周期作为构成产品各种物料的采购提前期和生产提前期。过分夸大的提前期是造成库存和在制品储备高，流动资金占用大的根本原因。生产计划与采购计划脱节，零件成套水平差，不能准时交货，或者用高储备来保交货期。距离现代管理方法物料需求计划MRP、准时生产JIT、供应商管库房VMI、同步生产相差甚远。 2.信息分散、不及时、不准确、不共享 制造业产、供、销、人、财、物是一个有机的整体，他们之间存在大量信息交换。然而人工管理信息分散、缺乏完善的基础数据，信息分散、不及时、不准确、不共享、大大影响管理决策的科学性。 3.缺乏标准化 制造业缺乏标准化、规范化、制度化、程式化的管理，管理的优劣因人而异。尽管很多企业通过ISO9001制定了一系列的程序文件，但执行的效果可因企业和管理者而异。最后是成本控制还停留在成本核算上。要求企业有先进的管理手段和信息化管理系统，但是许多企业还不具备这些条件，造成成本核算不及时、不准确，缺乏参考价值，更谈不上成本控制。 (二)机械制造业成本管理面临的挑战 中国机械制造业经过几十年的努力已经具有相当的规模，积累了大量的技术和 经验 。但是随着世界经济一体化的形成，由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，国外的技术、资金、产品大量涌入中国，中国企业面临前所未有的国内外激烈的竞争局面。 1.技术更新换代快 由于市场需求变化快以及外来威胁的影响，导致对技术更新的速度要求越来越快。原来传统的产品技术长期不变的情况已经不能被现在的机械行业市场所接受。 2.产品定制性强 今天的市场瞬息万变。需求多样化。按订单装配、制造、设计、生产。品种规格繁多，生产、采购异常复杂。从客户—销售—设计—生产—采购—财务—成本，需要一个完整的供应链管理，才能适应千变万化的市场和客户定制化的要求。才能提高企业的核心竞争力。 3.产品质量要求高 对于大型的机械加工工程，通常生产周期比较长，在生产过程中要时刻监控车间工序的质量。质量是企业的生命，保证产品质量是提高企业生存的最基本要求。 4.成本管理要求更精细化 成本管理涉及到产品的设计、物资采购、加工工艺、产品制造、 物流过程、装配过程、包装发运、售后服务等诸多环节。目前的成本控制仅仅停留在成本核算上，大量成本数据采集是人工归集的，数据准确性较差，使得成本计算不准确。因此。成本管理的应该更精细化。 二、加强机械制造业成本管理的 措施 机械制造业要想降低成本，提高经济效益，就必须深入分析企业成本管理中存在的问题，并且针对存在的问题提出解决对策，同时进一步研究降低成本的方法和途径。 (一)利用现代管理系统 建立联接厂内外的 计算机 网络通信系统，选择先进、成熟、适合企业管理需求的企业资源计划ERP、客户关系管理CRM、供应链管理SCM、商业智能BI、电子商务EC等 软件系统，通过管理咨询和业务流程重组，优化设计企业的 组织机构、管理模式、业务流程。 应用上述软件系统，实现企业管理的信息化。以克服目前企业管理中存在的问题，提高企业管理水平、管理效率和企业的竞争能力，这样可以极大的优化排产、降低库存、节约人力物力，从而降低制造成本。 (二)采用先进的生产计划控制方法 打破台套计划的方式，按各种物料的采购提前期和生产提前期编制物料需求计划。建立一个有效、灵活的由主生产计划、物料需求计划和车间作业计划的三级计划所组成的生产计划管理体系，最大限度的缩短产品生产周期、采购周期、准时交货，快速响应客户需求，最大限度的降低库存和成本，提高售后服务水平。有条件的企业推行准时生产JIT、供应商管库房VMI、同步生产等先进管理方法。 (三)加强材料采购管理 原材料的采购成本越低，对降低产品成本就越有利。从而能提高企业产品在市场上的竞争力。提高企业竞争的主动权。首先要建立材料采购的各项 规章制度 以及有关的文件规定，提高材料采购及相关人员的控制意识和素质。相关的规章制度主要包括物资、设备、工具、运输、行政、生产、财务、质检、理化等与材料采购和管理 工作有关的部门制定的规章制度。其次要建立材料采购的计划、采购、入库、仓储、 会计结算和处理等业务规程。 各部门应严格按规程办事，材料采购业务流程包括：生产计划部门编制材料采购计划;采购部门与供货单位确定材料采购价格;主管材料采购的领导对采购计划进行审核和批准;采购部门与供货部门签订供货 合同;运输部门将材运达企业;质检部门对购入材料进行质量检查;仓库管理部门对入库材料进行数量检查;会计部门按制度付款。再次，要建立订货和采购的控制制度。通过建立严格的采购制度、建立供应商档案和准入制度、建立价格档案和价格评价体系来加强订货的内部控制制度。 总之。成本竞争力是机械制造业核心竞争力的重 要表现，成本管理的内容涉及企业管理的方方面面。希望通过本文对机械制造成本的分析与研究能更好地为机械制造业的长期稳定发展做一些有益的贡献。 3000字机械类论文篇2 浅析高级技工学校机械专业教学 摘 要： 机械 教育 一直是我国技工教育中重要的组成部分，作为高级技工学校，机械教育一定要以市场为导向，在教学中贯彻落实服务社会的宗旨，为国家和社会培养出适应社会发展、生产的高素质人才。作者分析现阶段我国技工学校机械教育中存在的问题，并在教学中通过培养目标建设、教师队伍建设、教育手段和方法改革等完善高级技工学校的机械专业教育。 关键词： 高级技工 机械专业 教学方法 机械制造在一定程度上反映了一个国家的综合实力，我国是发展中国家，发展中科技进步、社会发展等方面都离不开机械制造。机械制造对我国的重要性不言而喻，因此，我国在不断提高机械制造水平和工艺的同时，必须不断培养出机械专业人才。尤其对现代社会来讲，对机械专业人才的需求更是不断增加。高级技工学校作为培养专业技术人才的学校，办好学校教学，为国家和社会培养出适合当今社会发展的专业人才，是我们义不容辞的责任。对于高级技工学校来讲，我们培养人才的目标是专业的应用型人才，这种教育不同于高等教育，高级技工学校更加适合订单式教育，为社会输送机械专业的各方面人才。 一、现阶段我国高级技工学校机械专业教学中存在的问题 1.传授的知识过于陈旧 随着时代不断进步，我国机械制造方面的工艺和技术水平不断提升，一些传统制造工艺已经渐渐被数控应用技术和其他高新技术所代替，我国市场更需要新型技能型应用人才。我国现阶段技工学校机械专业的教学内容都比较陈旧，一套教材往往沿用好几年，远远落后于机械发展水平和用人单位的需求。 很多高级技工的教材并没有自身特点，甚至很多学校的机械专业教材与普通高等教育大致相同，并没有体现自己职业教育的特点，教材中很多较难的公式计算、原理等技工学校学生根本不需要，导致教学中造成时间浪费，教学质量一直无法提高。 2.教师质量不高 机械专业是一门实践性很强的课程，在高级技工学校机械专业教育中，我们需要既有丰富的理论知识又有丰富的实践技能的“双师型”教师，尤其对实训课程来讲，没有丰富的一线工作经验将很难胜任实训教育。现阶段很多技工学校的机械专业教师都是大学 毕业 生直接分配到学校的，实训课程教师是由理论教师转型而来的。这样的教师队伍对学生的职业能力培养并没有多大益处，导致毕业生大多不能满足用人单位的需求。 3.实训设备的缺失 针对高级技工学校的教学目标来讲，我们的教育目的是为社会培养出一线应用型人才。学生除了有比较扎实的理论基础的同时，还要掌握较熟练的操作技能。现阶段很多高级技工学校的办学资金不足，学生的实际操作只能用一些企业淘汰的普通机床进行实际训练，还有很多学校是原厂办学，机械实训设备都是原有的陈机设备，现代教育需要的数控机床、数控加工等设备学校无力购置。 4.技校教育质量低下 一些学生家长希望孩子能上好的大学，高级技工学校成了成绩较差学生的无奈选择，导致高级技工学校的学生整体素质较差，导致高级技工学校管理和教学压力较大。长此以往，教师往往会对教学产生懈怠。一些教师对教学不用心，教学方式是陈旧的“满堂灌”、“填鸭式”，学生的学习兴趣不浓厚，无法应用现阶段先进教学手段，导致教育质量一直无法提高。 二、关于技工机械教育的几点建议 技工学校的教育要体现职业性教育特点，在今后机械教育中，笔者认为需要从以下方面做出改变： 1.教学内容的改革 在教学内容改革上，从建设教材和精简教学内容两方面入手。首先，高级技工学校教学适合的是订单式教育，即教育目的是培养出适合企业的人才，订单式教育要求教师从企业需求出发，教育内容要集中在学生进入企业后的需要选择，尽量让学生毕业后尽可能快地融入工作当中。除此之外，精简教材内容是十分必要的，机械专业是包含很多知识的学科，包括机械动力学、结构学、机械系统和平面制图等很多方面，学生需要掌握的内容过度会导致学生学习起来很困难。为了更好地让学生适应教学，教师必须改变以往灌输式教学，尽量精简教学内容，化繁为简，将教学内容整合成一个个知识系统。在此基础上，加强教学内容和教学大纲优化，加强与工程训练、测试技术、材料力学等相关课程的联系，教学中更注重内容的应用型，为应用型人才培养提供保障。 2.教学方式和教学手段的创新 以往机械专业教育中，教师完全占据主导地位，学生往往处于被动接受知识的地位，整个过程枯燥无味，这种教学既打击学生学习兴趣，又压抑学生创造性思维，针对教学现状，我们有必要改革教学手段和方法。教学中，教师可以多方面尝试，选择适合学生的教学方式，借此调动学生积极性。例如，采用现代多媒体技术进行课堂教学，机械专业中很多内容只通过黑板是不能让学生接受的，像机械设备的结构、工作特点等，学生通过黑板机床很难对设备有深层次理解，利用多媒体，教师将设备的立体图像展示到屏幕上，并用鼠标一点点剖析设备的各个结构，让学生对设备有直观印象。除此之外，通过影像还可以让学生了解走入社会后需要做的工作，需要接触的设备，借此激发学生学习兴趣。除此之外，教师还要利用实训教学和技能竞赛等多种方式提高学生的动手能力，通过实训教学，让学生将自己学到的理论知识应用到实践当中，完成理论实践一体化教学，增强学生实践技能;通过技能竞赛，以生产促进学生技能进步，提高学生的技能水平，为学生进入工作提供帮助。 3.加强教师队伍的建设和实训设备的投入 高级技工学校需要专业教师队伍支撑，在高级技工学校师资队伍建设当中，我们可以建立教师培训机制，通过让教师进入企业一线岗位提升专业课程教师的学历水平和技能水平，聘请企业优秀人才担任兼职教师，定期让一些专家来学校对教师进行指导，借此提高高级技校教师队伍的质量。此外，高级技工还要国家大力支持，学校要加大对实训设备的投入，大力购置先进数控机床、数字控制系统等，为学生实训提供保障。为此，学校可以开展校企合作、吸引投资等方式与用人单位建立联系，为学校提供帮助。 参考文献： [1]汪晓洲.技工学校机械教学法探析[J].时代教育，2013，10：61. [2]易礼文.技工学校机械加工实习中学生创新能力培养探索[J].才智，2015，06：103. [3]李孟春.浅析技工学校机械专业教学存在的问题及对策[J].才智，2010，03：210. [4]蔡音.试论技工学校机械专业教学中存在的问题及对策[J].教育教学论坛，2013，22：188-190. 3000字机械类论文篇3 试谈农业机械产品营销 渠道 的建设与管理 一、我国农业机械产品营销现状 改革开放以来，依托于整体经济实力的提高和科学技术水平的提高，我国的农业机械产品市场取得了一定成就，但是由于发展时间短，仍然存在着不少问题。追寻农业机械产品的营销渠道的发展历程，不难发现，当前我国农业机械产品的营销渠道建设依然存在不少问题。具体问题如下： (一)整体渠道偏弱 当前的一些农业机械生产企业并没有品牌意识，不太重视对于企业销售渠道的建设和管理，更加不能通过一些有利措施帮助其下游的经销商树立品牌意识，进而帮助经销商发展产业，与经销商之间的合作随意性较大，其具体表现如下： 首先，经销商所经营的品牌很多，与其关注企业的产品状况，经销商更多关心的自己的利益，因此市场的舆论包括消费者的购买偏好都会影响经销商与企业的合作;其次，经销商在销售产品的时候，没有按照企业与之协定好的要求进行经营，从而影响企业的外在形象和口碑。再次，经销商的水平也会影响企业的销售状况，如果经销商对于市场不能做出准确的判断，错误地估计了供求关系，将会直接影响企业销售渠道的展开;且绝大多数经销商只是为了单纯地销售产品，并没有做好售后服务，从而也导致消费者对产品产生了极大的不信任感，不利于企业销售渠道的展开。 (二)渠道管理相当混乱 目前市场上大多数农业机械生产企业对于渠道建设和规划没有统一长远的部署，并没有形成强有力的销售网络。主要表现如下：首先对于企业所在经销区域划定不清，由于总体规划的欠缺和缺失，导致经销商的产品重叠，造成区域经销商恶性竞争，并没有给经销商带来实际利益，同时也没有形成良好的市场规范;其次，管理缺乏统一化、标准化;没有统一显示产品细节的标志和形象规划，导致一些经销商为了利益最大化以次充好，误导了消费者。最后，经销商对于售后维修的服务落实不到位，造成销售渠道展开不利。 (三)企业对于市场信息反应慢 农业机械生产的营销渠道对于市场信息反映过于缓慢，从而造成接收信息不及时，不能及时调整产品，从而导致销售渠道的迟缓和整个企业竞争力和存在感较弱，主要原因有以下几个：首先，企业搭建信息平台过于落后，不能有效保嫜信息传递，从而使企业及时针对这些信息作出相应的市场调整策略;其次，对于信息的接收处理能力较弱，不能有效地分辨出有效的市场信息，并且加以处理;最后，信息管理手段过于落后，对于企业和经销商来说，要保持对市场信息敏感，发现有用信息及时记录，从而进行规范化的信息管理。 二、营销渠道的建设与管理 (一)进行营销渠道的有效整合 通过建立和整合营销渠道，改变目前农业机械生产营销渠道的现状，从而增强企业和经销商的市场竞争力。我们可从以下几个方面的工作做起：1、加强营销渠道的管理;2、对于销售渠道建立区域代理机制;3、有效地资源整合;4、注重企业品牌意识和 文化 素养的培养; (二)营销渠道基础工作的加强 对于营销渠道的基础工作，企业除了生产优良的产品之外，应注意以下几点：1、制定适当的销售计划，划分相应销售区域，针对性进行销售。2、提高营销人员技术水平，不断进行培训和学习。3、改变企业现有服务理念，做产品不仅仅是产品本身，更重要的是后续的增值服务，进行有效地规范服务流程管理和培训。 (三)营销渠道信息流管理 当今时代是知识爆炸的时代，是信息高度集中的时代，掌握了市场的信息，企业就获得了先机。因此在信息高速发展的今天，农业机械生产企业要想在市场经济的大环境下站稳脚跟，当务之急就是处理好信息管理，建议从以下三个反面进行管理：首先，建立完备的信息平台。一个功能完备的信息平台的建立，是营销工作得以展开的前提条件，同时对于企业来说，包括物流、机械生产状态，经销商分货量若能在一个完备的信息平台上表示出来，也方便了工作展开。②加强对信息的及时更新和监督工作，一个良好的平台得以建立，更重要的如何使各个部门得以长久地施行下去。对于企业来说，跟重要的是，加强对员工的教育和培训，同时要求各级工作人员及时更新信息，及时保存和查看，各级监督部门也要保证即使有效地进行监督，尤其对信息更换频次较为频繁的数据，及时地进行监督，保障其更新进度，这样才能使我们的企业方便及时查询各个数据，及时把握有效地信息，从而对企业的生产和销售加以把控，促使企业取得更好的发展。 三、 总结 本文通过对我国农业机械产品的营销现状进行分析和思考，针对出现的问题提出了几个加以改进的措施：整合营销渠道，加强基础工作，完善信息流管理等，希望农业机械生产和销售企业再此基础上加以改善，突破企业占现有的瓶颈，从而在市场经济的今天得到长远的发展。 猜你喜欢： 1. 有关3000字机械类论文发表 2. 3000字机械类论文参考范文 3. 4000字机械类论文参考例文 4. 机械制造与自动化论文3000字 5. 关于科技论文3000字左右 6. 关于机械方面毕业论文优秀范文
论文选题有意义，写出来的 文章 才有学术价值，如果选定的题目毫无意义或过于偏狭，也毫无价值可言。关于工科方面的论文题目有哪些?下面我给大家带来工科方面的 毕业 论文题目选题方向参考，希望能帮助到大家!
电气自动化专业论文题目参考
1、130吨小型冷库设计与控制
2、专用可编程控制器的研制
3、基于VPVT控制算法的变风量空调系统的研究
4、基于四卷筒电气差动的抓斗卸船机控制系统研究
5、高速全伺服热收缩膜包装机的电气自动化设计
6、发电厂电气综合自动化系统的研究
7、成套电气控制柜总装课程实训课题设计研究
8、醋酸乙烯项目供配电系统继电保护的设计与实现
9、发电厂电气综合自动化管理系统的研究
10、火电厂厂用电监控系统及纳入DCS应用的研究
11、火电厂电气监控中主控单元的研究
12、现场总线应用于发电厂电气控制系统的研究
13、110kV变电所继电保护自动化设计分析
14、综合机械化在煤矿开采中的应用探讨
15、电控及自动化设备可靠性试验 方法 研究
16、发电厂电气监控系统发展的探讨
17、建筑电气工程自动化设计及实现分析
18、巷道堆垛机控制系统的设计
19、分析电气的自动化在电气工程中的融合运用
20、厚板厂冷矫直机区域全自动控制功能失效的原因分析及对策
21、电气工程及其自动化存在的问题及解决 措施
22、酰氯尾气吸收项目的仪电自动化设计
23、浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用
24、电厂电气监控系统发展问题探讨
25、基于课程群及项目驱动的教学新模式探索
26、浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用
27、电气工程自动化的智能化技术应用分析
28、火电厂厂用电监控系统的应用
29、发电厂电气监控管理系统应用方式研究
30、探析电气设备自动化控制中PLC技术的应用
31、基于低压电器的电气工程继电器自动化应用研究
32、电气工程自动化专业特点及其发展前景
33、浅谈电气工程及其自动化
34、水电站自动化控制与应用
35、发电厂电气综合自动化应用分析
36、沈海电厂200MW机组励磁系统及自动化装置改造分析
37、电厂电气监控系统初探
38、楼宇自动化在生活中的应用分析
39、高职自动化类专业的PLC课程教学改革探索
40、电器自动化调试系统探究
41、应用型高校电气工程及其自动化专业课程体系改革探讨
42、浅谈电力自动化节能设计技术
43、大型设备或构件高空从室外向室内吊装工艺
44、高职电气专业岗位化课程体系改革实践
45、提高自动化设备可靠性的智能控制系统的研究
46、探讨电气的自动化在电气工程中融合运用
47、发电厂电气综合自动化系统浅析
48、水电厂电气工程自动化监控 系统安全 防护探讨
49、提高中职PLC课程教学效果的策略
50、火车站警戒线监控系统设计
焊接技术及自动化论文题目
1、基于振镜扫描的激光微焊接技术研究
2、摩擦叠焊试验装置及焊接工艺研究
3、核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究
4、汽车白车身零部件激光三维切割与搭接焊研究
5、基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究
6、大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术
7、海底管道铺设焊接机器人系统研究
8、轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究
9、机器人双丝共熔池脉冲MAG高速焊及协同控制模式熔滴过渡行为研究
10、基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究
11、中厚板复杂轨迹焊缝跟踪的关键技术研究
12、送置焊剂片链超窄间隙电弧焊接方法研究
13、镍直缝管焊接成型设备与工艺
14、飞机油箱搅拌摩擦焊缝超声特征成像方法研究
15、基于激光加工技术的激光熔锡焊机理分析及实验研究
16、管道窄焊缝摆动电弧跟踪系统关键技术研究
17、基于磁控传感器的窄间隙CO_2气体保护焊跟踪方法的研究
18、铝合金中厚板窄间隙激光焊接技术研究
19、管道闪光对焊在线监测系统及焊接工艺研究
20、机器人管板自动焊接系统关键技术研究
21、重大装备结构模块螺柱焊焊接工艺的优化
22、专业集群视角下的高职院校校企合作研究
23、机器人焊接自动跟踪及FPGA控制器的研究
24、钢/铝异种金属激光深熔焊接数值模拟与实验研究
25、激光焊缝视觉测量系统研究
26、船舶船体建造中焊接质量控制的研究
27、管桩端板多工位机器人自动化焊接系统设计
28、环盘类零件机器人自动化焊接系统设计与仿真
29、马鞍型焊缝焊接机器人机构设计与仿真
30、工艺管道自动焊工作站研发及工艺推广应用
31、45钢-40Cr钢传动轴激光焊接工艺研究
32、基于移动及Windows平台的焊接技术研究所OA系统研发
33、金属网带机器人等离子弧焊自动化生产线及工艺参数研究
34、膜式壁焊机的设计与相关技术研究
35、四轴激光焊接控制的关键技术研究
36、汽车减震器活塞杆激光焊接专用设备的设计与研制
37、小型压力容器MAG单面焊双面成形技术研究
38、基于线结构光的管体直焊缝焊接质量控制算法研究
39、基于汽车座椅调角器激光远程焊接系统设计及工艺研究
40、光纤激光柔性焊接装备研发及TA15钛合金焊接工艺研究
机械论文题目
1、自主导航农业机械避障路径规划
2、煤矿机械电气设备自动化调试技术研究
3、机械加工中加工精度的影响因素与控制
4、三自由度机械臂式升降平台运动学建模及仿真
5、基于并联交错的起重机械节能装置设计研究
6、CNN和RNN融合法在旋转机械故障诊断中的应用
7、机械剪切剥离法制备石墨烯研究进展
8、机械压力机滚滑复合导轨结构设计研究
9、机械压力机曲轴、轴瓦温升自动控制设计技术
10、基于无线传感的机械冲压机振动监测分析
11、基于GNSS的农业机械定位与姿态获取系统
12、一种冗余机械臂多目标轨迹优化方法
13、基于湍流模型的高速螺旋槽机械密封稳态性能研究
14、基于多楔现象的微孔端面机械密封泄漏率分析及孔形设计
15、牵引变电站直流断路器机械状态监测与故障诊断研究
16、方钢管混凝土柱卡扣机械连接试验及有限元分析
17、机械电子工程与人工智能的关系
18、机械法与机械-酶消化法制备大鼠膈肌组织单细胞悬液的比较
19、机械制造工艺及精密加工技术研究
20、腐蚀减薄对X80钢管机械损伤凹陷过程中应力应变的影响
21、基于驻极体材料的机械天线式低频通信系统仿真研究
22、基于"J型锁芯"的机械锁芯结构创新分析
23、浅析我国烟草机械技术的发展现状和趋势
24、液滴分析仪的机械结构设计
25、化工机械密封件损伤数值模拟及维修对策探讨
26、一种镍基单晶高温合金的反相热机械疲劳行为
27、浅谈机械数控技术的应用现状和发展趋势
28、数控机械加工进刀工艺优化措施分析
29、基于STM32六自由度机械臂发展前景
30、机械工程自动化技术存在的问题及对策探析
31、机械设计制造的智能化发展趋势综述
32、RFID在机械加工中的应用探究
33、试论船舶机械设备维修保养中的常见故障及排除方法
34、探讨港口流动机械预防性维护保养
35、关于端盖零件机械加工工艺的设计要点分析
36、关于机械加工工艺对零件加工精度的影响研究
37、现代机械制造及加工技术分析
38、论机械设计加工中需要注意的问题
39、基于机械设计制造中零件毛坯选择的研究与应用
40、机械零件加工精度影响因素探析
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《模具工业》2001. No . 4 总 242 40激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词 模具 激光 工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion1 引 言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造2. 1 模具的激光叠加制造1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。2. 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降低 ,具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优点 ,因此具有很强的生命力。3. 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,使用寿命均得到了较大的提高。3. 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具的使用成本。3. 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42费用低 ,但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ,且难以进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、 激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工艺 ,提高了效率 ,降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充分体现出采用激光切割加工的优点。4. 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企业所采用。4. 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成熟 ,进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断的努力。参 考 文 献1 陈大明 ,徐有容 . 模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究.金属热处理 ,1998 , (1)2 李懦荀 ,平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究.电加工 ,1995 , (6)3 孙中发 . 我国激光产业发展对策.上海交通大学学报 ,1997 , (10)4 曹 能 ,冯 梅.激光加工技术在汽车工业中的应用 ,宝钢技术 ,1998 , (3)5 管延锦 ,孙升.激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用.汽车工艺与材料 ,1999 , (9)6 A Domenico . 加工汽车车身部件的三维激光切割技术 .机电信息 ,1999 , (6)7 周建忠 ,袁国定.应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命.模具工业 ,2000 , (4)8 胡晓峰 . 基于数控激光切割的快速制模方法研究 . 江苏理工大学硕士论文 , M Geiger ,F Voll tert sen. Flexible St raightening ofcar Body Shells by laser .10 Bob Trving. Welding Tailorde Blanks. Welding Jou-rnal ,1995 , (8)11 M Geiger . Synergy of laser Material Porcessing andMetal Forming. Annals of t he CIRP ,1994 ,43(2)12 H Arnet ,F Vollert sen. Extending Laset bendingfor t he generation of convex shapes. Porc . Inst . Engrs. ,1995 , (209)13 Trumf Lt d. The heat is on for laser profiler . SheetMetal Indust ries ,1997 , (1)
高分辨率光学显微术在生命科学中的应用【摘要】 提高光学显微镜分辨率的研究主要集中在两个方面进行，一是利用经典方法提高各种条件下的空间分辨率，如用于厚样品研究的SPIM技术，用于快速测量的SHG技术以及用于活细胞研究的MPM技术等。二是将最新的非线性技术与高数值孔径测量技术（如STED和SSIM技术）相结合。生物科学研究离不开超高分辨率显微术的技术支撑，人们迫切需要更新显微术来适应时代发展的要求。近年来研究表明，光学显微镜的分辨率已经成功突破200nm横向分辨率和400nm轴向分辨率的衍射极限。高分辨率乃至超高分辨率光学显微术的发展不仅在于技术本身的进步，而且它将会极大促进生物样品的研究，为亚细胞级和分子水平的研究提供新的手段。【关键词】 光学显微镜；高分辨率；非线性技术；纳米水平在生物学发展的历程中显微镜技术的作用至关重要，尤其是早期显微术领域的某些重要发现，直接促成了细胞生物学及其相关学科的突破性发展。对固定样品和活体样品的生物结构和过程的观察，使得光学显微镜成为绝大多数生命科学研究的必备仪器。随着生命科学的研究由整个物种发展到分子水平，显微镜的空间分辨率及鉴别精微细节的能力已经成为一个非常关键的技术问题。光学显微镜的发展史就是人类不断挑战分辨率极限的历史。在400～760nm的可见光范围内，显微镜的分辨极限大约是光波的半个波长，约为200nm，而最新取得的研究成果所能达到的极限值为20～30nm。本文主要从高分辨率三维显微术和高分辨率表面显微术两个方面，综述高分辨率光学显微镜的各种技术原理以及近年来在突破光的衍射极限方面所取得的研究进展。1 传统光学显微镜的分辨率光学显微镜图像的大小主要取决于光线的波长和显微镜物镜的有限尺寸。类似点源的物体在像空间的亮度分布称为光学系统的点扩散函数(point spread function, PSF)。因为光学系统的特点和发射光的性质决定了光学显微镜不是真正意义上的线性移不变系统，所以PSF通常在垂直于光轴的x-y平面上呈径向对称分布，但沿z光轴方向具有明显的扩展。由Rayleigh判据可知，两点间能够分辨的最小间距大约等于PSF的宽度。根据Rayleigh判据，传统光学显微镜的分辨率极限由以下公式表示[1]：横向分辨率(x-y平面)：dx，y=■轴向分辨率(沿z光轴)：dz=■可见，光学显微镜分辨率的提高受到光波波长λ和显微镜的数值孔径等因素的制约；PSF越窄，光学成像系统的分辨率就越高。为提高分辨率，可通过以下两个途径：（1）选择更短的波长；（2）为提高数值孔径, 用折射率很高的材料。Rayleigh判据是建立在传播波的假设上的，若能够探测非辐射场，就有可能突破Rayleigh判据关于衍射壁垒的限制。2 高分辨率三维显微术在提高光学显微镜分辨率的研究中，显微镜物镜的像差和色差校正具有非常重要的意义。从一般的透镜组合方式到利用光阑限制非近轴光线，从稳定消色差到复消色差再到超消色差，都明显提高了光学显微镜的成像质量。最近Kam等[2]和Booth等[3]应用自适应光学原理，在显微镜像差校正方面进行了相关研究。自适应光学系统由波前传感器、可变形透镜、计算机、控制硬件和特定的软件组成，用于连续测量显微镜系统的像差并进行自动校正。 一般可将现有的高分辨率三维显微术分为3类：共聚焦与去卷积显微术、干涉成像显微术和非线性显微术。 共聚焦显微术与去卷积显微术 解决厚的生物样品显微成像较为成熟的方法是使用共聚焦显微术(confocal microscopy) [4]和三维去卷积显微术(three-dimensional deconvolution microscopy, 3-DDM) [5]，它们都能在无需制备样品物理切片的前提下，仅利用光学切片就获得样品的三维荧光显微图像。共聚焦显微术的主要特点是，通过应用探测针孔去除非共焦平面荧光目标产生的荧光来改善图像反差。共聚焦显微镜的PSF与常规显微镜的PSF呈平方关系，分辨率的改善约为■倍。为获得满意的图像，三维共聚焦技术常需使用高强度的激发光，从而导致染料漂白，对活生物样品产生光毒性。加之结构复杂、价格昂贵，从而使应用在一定程度上受到了限制。3-DDM采用软件方式处理整个光学切片序列，与共聚焦显微镜相比，该技术采用低强度激发光，减少了光漂白和光毒性，适合对活生物样品进行较长时间的研究。利用科学级冷却型CCD传感器同时探测焦平面与邻近离焦平面的光子，具有宽的动态范围和较长的可曝光时间，提高了光学效率和图像信噪比。3-DDM拓展了传统宽场荧光显微镜的应用领域受到生命科学领域的广泛关注[6]。 选择性平面照明显微术 针对较大的活生物样品对光的吸收和散射特性，Huisken[7]等开发了选择性平面照明显微术(selective plane illumination microscopy，SPIM)。与通常需要将样品切割并固定在载玻片上的方式不同，SPIM能在一种近似自然的状态下观察2～3mm的较大活生物样品。SPIM通过柱面透镜和薄型光学窗口形成超薄层光，移动样品获得超薄层照明下切片图像，还可通过可旋转载物台对样品以不同的观察角度扫描成像，从而实现高质量的三维图像重建。因为使用超薄层光，SPIM降低了光线对活生物样品造成的损伤，使完整的样品可继续存活生长，这是目前其他光学显微术无法实现的。SPIM技术的出现为观察较大活样品的瞬间生物现象提供了合适的显微工具，对于发育生物学研究和观察细胞的三维结构具有特别意义。 结构照明技术和干涉成像 当荧光显微镜以高数值孔径的物镜对较厚生物样品成像时，采用光学切片是一种获得高分辨3D数据的理想方法，包括共聚焦显微镜、3D去卷积显微镜和Nipkow 盘显微镜等。1997年由Neil等报道的基于结构照明的显微术，是一种利用常规荧光显微镜实现光学切片的新技术，并可获得与共聚焦显微镜一样的轴向分辨率。干涉成像技术在光学显微镜方面的应用1993年最早由Lanni等提出，随着I5M、HELM和4Pi显微镜技术的应用得到了进一步发展。与常规荧光显微镜所观察的荧光相比，干涉成像技术所记录的发射荧光携带了更高分辨率的信息。（1）结构照明技术：结合了特殊设计的硬件系统与软件系统，硬件包括内含栅格结构的滑板及其控制器，软件实现对硬件系统的控制和图像计算。为产生光学切片，利用CCD采集根据栅格线的不同位置所对应的原始投影图像，通过软件计算，获得不含非在焦平面杂散荧光的清晰图像，同时图像的反差和锐利度得到了明显改善。利用结构照明的光学切片技术，解决了2D和3D荧光成像中获得光学切片的非在焦平面杂散荧光的干扰、费时的重建以及长时间的计算等问题。结构照明技术的光学切片厚度可达，轴向分辨率较常规荧光显微镜提高2倍，3D成像速度较共聚焦显微镜提高3倍。（2）4Pi 显微镜：基于干涉原理的4Pi显微镜是共聚焦/双光子显微镜技术的扩展。4Pi显微镜在标本的前、后方各设置1个具有公共焦点的物镜，通过3种方式获得高分辨率的成像：①样品由两个波前产生的干涉光照明；②探测器探测2个发射波前产生的干涉光；③照明和探测波前均为干涉光。4Pi显微镜利用激光作为共聚焦模式中的照明光源，可以给出小于100nm的空间横向分辨率，轴向分辨率比共聚焦荧光显微镜技术提高4~7倍。利用4Pi显微镜技术，能够实现活细胞的超高分辨率成像。Egner等[8，9]利用多束平行光束和1个双光子装置，观测活细胞体内的线粒体和高尔基体等细胞器的精微细节。Carl[10]首次应用4Pi显微镜对哺乳动物HEK293细胞的细胞膜上离子通道类别进行了测量。研究表明，4Pi显微镜可用于对细胞膜结构纳米级分辨率的形态学研究。（3）成像干涉显微镜(image interference microscopy, I2M)：使用2个高数值孔径的物镜以及光束分离器，收集相同焦平面上的荧光图像，并使它们在CCD平面上产生干涉。1996年Gustaffson等用这样的双物镜从两个侧面用非相干光源（如汞灯）照明样品，发明了I3M显微镜技术(incoherent, interference, illumination microscopy, I3M），并将它与I2M联合构成了I5M显微镜技术。测量过程中，通过逐层扫描共聚焦平面的样品获得一系列图像，再对数据适当去卷积，即可得到高分辨率的三维信息。I5M的分辨范围在100nm内。 非线性高分辨率显微术 非线性现象可用于检测极少量的荧光甚至是无标记物的样品。虽有的技术还处在物理实验室阶段，但与现有的三维显微镜技术融合具有极大的发展空间。（1）多光子激发显微术：(multiphoton excitation microscope，MPEM)是一种结合了共聚焦显微镜与多光子激发荧光技术的显微术，不但能够产生样品的高分辨率三维图像，而且基本解决了光漂白和光毒性问题。在多光子激发过程中，吸收几率是非线性的[11]。荧光由同时吸收的两个甚至3个光子产生，荧光强度与激发光强度的平方成比例。对于聚焦光束产生的对角锥形激光分布，只有在标本的中心多光子激发才能进行，具有固有的三维成像能力。通过吸收有害的短波激发能量，明显地降低对周围细胞和组织的损害，这一特点使得MPEM成为厚生物样品成像的有力手段。MPEM轴向分辨率高于共聚焦显微镜和3D去卷积荧光显微镜。（2）受激发射损耗显微术：Westphal[12]最近实现了Hell等在1994年前提出的受激发射损耗(stimulated emission depletion, STED）成像的有关概念。STED成像利用了荧光饱和与激发态荧光受激损耗的非线性关系。STED技术通过2个脉冲激光以确保样品中发射荧光的体积非常小。第1个激光作为激发光激发荧光分子；第2个激光照明样品，其波长可使发光物质的分子被激发后立即返回到基态，焦点光斑上那些受STED光损耗的荧光分子失去发射荧光光子的能力，而剩下的可发射荧光区被限制在小于衍射极限区域内，于是获得了一个小于衍射极限的光点。Hell等已获得了28nm的横向分辨率和33nm的轴向分辨率[12,13]，且完全分开相距62nm的2个同类的分子。近来将STED和4Pi显微镜互补性地结合，已获得最低为28nm的轴向分辨率,还首次证明了免疫荧光蛋白图像的轴向分辨率可以达到50nm[14]。（3）饱和结构照明显微术：Heintzmann等[15]提出了与STED概念相反的饱和结构照明显微镜的理论设想，最近由Gustafsson等[16]成功地进行了测试。当光强度增加时，这些体积会变得非常小，小于任何PSF的宽度。使用该技术，已经达到小于50nm的分辨率。（4）二次谐波 (second harmonic generation, SHG)成像利用超快激光脉冲与介质相互作用产生的倍频相干辐射作为图像信号来源。SHG一般为非共振过程，光子在生物样品中只发生非线性散射不被吸收，故不会产生伴随的光化学过程，可减小对生物样品的损伤。SHG成像不需要进行染色,可避免使用染料带来的光毒性。因其对活生物样品无损测量或长时间动态观察显示出独特的应用价值，越来越受到生命科学研究领域的重视[17]。3 表面高分辨率显微术表面高分辨率显微术是指一些不能用于三维测量只适用于表面二维高分辨率测量的显微技术。主要包括近场扫描光学显微术、全内反射荧光显微术、表面等离子共振显微术等。 近场扫描光学显微术 近场扫描学光显微术(near-field scanning optical microscope, NSOM)是一种具有亚波长分辨率的光学显微镜。由于光源与样品的间距接近到纳米水平，因此分辨率由光探针口径和探针与样品之间的间距决定，而与光源的波长无关。NSOM的横向分辨率小于100nm，Lewis[18]则通过控制在一定针尖振动频率上采样，获得了小于10nm的分辨率。NSOM具有非常高的图像信噪比，能够进行每秒100帧图像的快速测量[19]，NSOM已经在细胞膜上单个荧光团成像和波谱分析中获得应用。 全内反射荧光显微术 绿色荧光蛋白及其衍生物被发现后，全内反射荧光(total internal reflection fluorescence，TIRF)技术获得了更多的重视和应用。TIRF采用特有的样品光学照明装置可提供高轴向分辨率。当样品附着在离棱镜很近的盖玻片上，伴随着全内反射现象的出现，避免了光对生物样品的直接照明。但因为波动效应，有小部分的能量仍然会穿过玻片与液体介质的界面而照明样品，这些光线的亮度足以在近玻片约100nm的薄层形成1个光的隐失区，并且激发这一浅层内的荧光分子[20]。激发的荧光由物镜获取从而得到接近100nm的高轴向分辨率。TIRF近来与干涉照明技术结合应用在分子马达步态的动力学研究领域, 分辨率达到8nm，时间分辨率达到100μs[21]。 表面等离子共振 表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR) [22]是一种物理光学现象。当入射角以临界角入射到两种不同透明介质的界面时将发生全反射，且反射光强度在各个角度上都应相同，但若在介质表面镀上一层金属薄膜后，由于入射光被耦合入表面等离子体内可引起电子发生共振，从而导致反射光在一定角度内大大减弱，其中使反射光完全消失的角度称为共振角。共振角会随金属薄膜表面流过的液相的折射率而改变，折射率的改变又与结合在金属表面的生物分子质量成正比。表面折射率的细微变化可以通过测量涂层表面折射光线强度的改变而获得。1992年Fagerstan等用于生物特异相互作用分析以来，SPR技术在DNA-DNA生物特异相互作用分析检测、微生物细胞的监测、蛋白质折叠机制的研究，以及细菌毒素对糖脂受体亲和力和特异性的定量分析等方面已获得应用[23]。当SPR信息通过纳米级孔道[24]传递而提供一种卓越的光学性能时，将SPR技术与纳米结构设备相结合，该技术的深入研究将有可能发展出一种全新的成像原理显微镜。【参考文献】[1] 汤乐民,丁 斐.生物科学图像处理与分析[M].北京:科学出版社,2005：205.[2] Kam Z, Hanser B, Gustafsson MGL, et adaptive optics for live three-dimensional biological imaging[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2001,98:3790-3795.[3] Booth MJ, Neil MAA, Juskaitis R, et al. Adaptive aberration correction in a confocal microscope[J]. Proc Natl Acad Sci USA，2002, 99:5788-5792.[4] Goldman RD,Spector cell imaging a laboratory manual[J].Gold Spring Harbor Laboratory Press,2005.[5] Monvel JB,Scarfone E,Calvez SL,et deconvolution for three-dimensional deep biological imaging[J].Biophys,2003,85:3991-4001.[6] 李栋栋,郭学彬,瞿安连.以三维荧光反卷
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引言 光全息学是在现代激光的发现之后才迅速发展起来的，本文将就光全息学的一些主要的研究课题进行探讨，并针对一些应用课题进行研究。现代光全息学的起源,发展和人物,新型应用,本文将告诉你. 利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，这样记录下来的干涉条纹图样称为“全息图”，而当用光波照射全息图时，由于衍射原理能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维象，这个波前记录和重现过程称为“全息术”或“全息照相” 光束全息照相由盖伯于1948年提出的，而当时没有足够强的相干辐射源全息研究处于萌芽时期。当时的全息照相采用汞灯为光源，且是同轴全息图，它的+/-1级衍射波是分不开的，即存在所谓的“孪生像”问题，不能获得很好的全息像。这是第一代全息图。1960年激光的出现，1962年美国科学家利思和乌帕特尼克斯将通信理论中的射频概念推广到空域中，提出离轴全息术，他用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光，第一代全息图的两大难题因此得以解决，产生了激光记录，激光再现的第二代全息图。当代光全息学发展主要课题有：1. 球面透镜光学系统2. 光源和光学技术3. 平面全息图分析4. 体积全息图衍射5. 脉冲激光全息学6. 非线性记录，散斑和底片颗粒噪声7. 信息储存8. 彩色全息学9. 合成全息图10. 计算机产生全息图11. 复制，电视传输和非相干光全息图而伴随光全息学的发展也产生一些光全息技术应用，比如高分辨率成像，漫射介质成像，空间滤波，特征识别，信息储存与编码，精密干涉测量，振动分析，等高线测量，三维图象显示等方面的用途。本论文将就当代光全息学的研究与应用两大课题进行学术研究一． 当代光全息学研究 球面透镜不仅能形成光振幅分布的影象，而且易形成该分布的傅立叶变换图形。因此，用一个简单透镜可使物光在全息平面上成为某原始图形的傅立叶变换。存储在全息图中的变换所具有的特性，在光学图形识别中有重要的应用。透镜，作为形成影象的器件，可以在全息术中用来构成像面全息图。一个透镜可以形成：a.傅立叶变换和b.输入复振幅分布的影象 由于利用激光光源来制作全息图片，使得全息学开始成为一门实用的学科。对形成全息图所用光源提出的要求取决于由于物体和必要的光学部件的安排所决定的参数。从单一光源取得物波和参考波有如下图所示两种普通方法：A. 分波前法B. 分振幅法 在光源与全息图之间（通过物表面或参考镜的反射）传播的光线的最大光程差必须小于相干长度。激光的相干性与激光器的振荡模式有关，就全息术而论，它要求在任一个横模振荡的激光器的空间相干的辐射，由于高介模的振荡较不稳定，并有以两个或者多个模式同时振荡的倾向，因此最好的振荡模式是最底阶的模式。激光束的输出功率必须分成物体照明波和参考波。若物体要求从不止一个角度（以消除阴影），就需要将激光束分成好几束，一般采用分振幅法，因分振幅法能产生较均匀的照明，而且对光束的展宽要求小，既可以在分配前也可以在分配后展宽。平面全息图分析用非散射光记录的共线全息图上的条纹间隔与感光乳剂的厚度相比为较宽的。照明这张全息图的波前中的一条光线在通过全息图前只和一条记录条纹相互作用。因此全息图的响应近似于一个有聚焦特性的平面衍射光栅。加伯在分析这些特性时是把这样的全息图严格地当作二维的。用对二维模型分析的结果也很符合实验观察。在应用利思与乌帕尼克首先采用的离轴技术所得到的全息图上，其条纹频率则超过共线全息图，超过了量正比于物光束与参考光束之间的夹角。条纹间隔的典型值可以考虑由两平面波的干涉得到。正弦强度分布的周期d可以由下式决定：2dsinθ=λ, θ为波法线与干涉条纹间的夹角，波长λ，条纹间隔d式中当θ=15°，λ=微米（绿光）时，则d=1微米。记录离轴全息图的感光乳剂的厚度通常为15微米，实际上，在这样的乳剂中记录的全息图已不能当作是二维的了。因此重要的是要记录住平面全息图的分析结果只能准确地应用于使用相当薄的介质所形成的全息图。体积全息图衍射基本的体积全息图对相干照明的响应可以用偶合波理论来描述。假设有两个在yz平面传播的并具有单位振幅的平面波，其进入记录介质并进行干涉的情况，按折射定律，有sin /sin =sin /sin =nn为记录介质的折射率； 及 分别表示两个波在空气中与z轴的夹角； 及 则为两个波在介质中与z轴的夹角。布拉格定律可以用空气中的波长 ，全息片介质折射率 写成如下形式： 2dsinθ= / 体积全息图的特性由布拉格定律确定，因此对照明显示出选择响应。 二.光全息学典型应用高分辨率成像当一张全息图用与制作全息图参考光束共轭的光束照明时，在理论上能再现没有像差没有畸变的物波，其投影实象的分辨率仅受全息图边界衍射的限制。由于分辨率将随全息图尺寸的增加而增加。由于全息图可以做的很大，因此可以指望在现场大到5×5厘米时空间频率高到1000线/毫米。显然此种情况下放大率为1，但1：1的高分辨率投影成像，在集成电路的光刻工艺中有重要的潜在应用。将光刻掩模精密成象在半导体薄片上的工作，目前是用接触印象法来完成的。但这方法很快就会使模板损坏。用投影方法将影象转移到薄片上是一理想的可供选择的方法，但要非常优良和非常昂贵的镜头才能使投影的掩模象达到要求的分辨率和视场。当用相干光源照明制作全息图时，摄影乳剂的收缩，表面变形，非线性及洽谈噪声源的影响就更大了。它们可使图象产生斑纹，衬度降低和边缘模糊，这些缺陷又是用光刻法制作集成电路所不允许的。新的，更稳定的材料可能是这些问题的解答。特征识别由空间调制参考波形成的傅立叶变换全息图的许多特性，曾被范德鲁等人用于特征识别。他们采用全息法作成的空间滤波器完成了“匹配滤波”在特征识别中的应用。匹配滤波与概念，形成与应用可由下图说明 当要把形成的空间滤波器作为特征识别时，在输入平面内z轴上方部分是一个由平面波透明的，在不透明背景上包含M个透明字符的透明片。我们将这一组字符阵列的透过率表示为 这里所有字符均围绕 点对称分布， 是阵列中的一个典型字符，其中心在 点。另外，在输入平面内 处，有一光强度为 δ 的明亮的点光源,并在空间频率面εη面上形成一张傅立叶变换全息图。这一全息图可以看作是t 与δ函数形成的平面波干涉的记录。但是当全息图完成识别功能时，仅由透过t的一小部分，即通过入射平面内的一个或几个字符的光所照明，我们将会看到，在输出平面上我们所关心的再现，是表示识别结果的一个明亮的象点。信息储存与编码全息图既可以存储二维信息也可以存储三维信息。信息可以是彩色的或者编码的，图象的或者字母数字的；可以存储在全息图的表面，或存储在整个体积中；可以为空间上分离的，或者重叠的；可以是永久记录或者是可以消象的。记录的内容可以是彼此无关的或者相互成对的；可以是可辨认的影象或似乎是无意义的图形。现代光全息学的发展前景十分广阔,而其实用技术必然会实现普及,有识之士当携手共同研究以促进社会进步.
不知道你要什么方向的，下了一篇引用数多的
近几年患上近视的人越来越多,随着技术的发展,不少人会选择做近视手术来治疗,我整理了关于近视手术的学术论文，欢迎阅读!
近视矫治手术的临床研究
【摘要】 目的 对本院及上海新视界眼科医院近视患者所做的手术进行统计分析，阐述近视矫治手术的发展现状及未来趋势。方法 通过对本院及上海新视界眼科医院所做的近视矫治手术的方法和类型进行总结、统计、分析，探讨未来近视矫治手术的新思路。结果 近视矫治手术经历了从准分子激光到飞秒激光与准分子激光相结合的过程、从角膜激光手术到晶体屈光手术的一个全新过程。结论 近视矫治手术的发展，从最初级的后巩膜加固发展到现在多种制瓣技术与个性化的激光切削技术相结合，从单纯的角膜激光矫治到可植入式晶体的全新治疗方式，使近视治疗技术进入了一个全新的个性化时代。
【关键词】 近视矫治手术; 临床; 研究
为阐述近视矫治手术的发展现状及未来趋势，对本院及上海新视界眼科医院所有近视患者所做矫治手术的方法、类型和病例数进行了总结、统计、分析。
1 资料与方法
一般资料 收集本院和上海新视界眼科医院从2004年至今所做的所有屈光手术患者，共50080例。
方法 对手术所做年代、手术方式、所占比例等方面进行回顾性分析。总结本院及上海新视界眼科医院屈光手术中心已做近视矫治手术的历年数据。
2 结果
结果以各种类型术式所占当年所做近视矫治手术的百分比表示。见表1。
由飞秒激光制作角膜瓣等个性化的角膜屈光手术以及可植入式后房型人工晶体的矫治近视的手术数量逐渐增多。传统的EK类手术逐渐减少，而用上皮刀制作上皮瓣的EPI类手术逐渐增加，超薄瓣的SBK手术也逐年增加，屈光手术向表面切削和更薄角膜瓣的方向发展。
3 讨论
近视矫治手术经历了几十年的发展，主要包括角膜屈光手术和晶体植入手术。从最初的对高度且进行性加重的近视，进行后巩膜加固开始，能够有效的缓解近视的发展，但不能完全矫正。角膜屈光手术最早是前苏联1979年开展的角膜板层放射状切开术(PK),其优点虽切口位于光学区外，比较安全，对低度数的近视效果比较可靠，但有术中角膜穿孔、术后视力波动、眩光、视力漂移、外伤性眼球破裂等并发症而被淘汰。散光性角膜切开术(AK),可以矫治散光。角膜基质环的植入术(ICRS)，角膜镜片术和表面角膜镜片术来矫正近视，但预测性差和最佳矫正视力差而开展较少。1988年开始，准分子激光的出现开始了一个全新的治疗时代，也就是准分子激光角膜切削术(PRK)，但也会因产生术后眼痛、上皮下浑浊、欠矫或过矫、眩光、屈光回退、干眼症、激素性高眼压、角膜上皮愈合延迟、偏心切削、中央岛并发症等原因，而渐被准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)手术所代替[1]。该方法始于1990年，用微型角膜刀在角膜上制作一个带蒂的角膜瓣，将瓣掀开后在暴露的基质层上进行准分子激光切削，可矫治近视、远视、散光，手术刺激性小、恢复快、预测性好，迅速在全国世界推广，成为目前屈光矫治手术中开展最多的一种。其主要特点是保留了完整的上皮层组织、前弹力层组织，术后疼痛刺激症状减轻，视力恢复快，几乎无HAZE形成，且可矫正屈光度数范围远大于PRK。但度数越高，预测性越差，并发症也越多，而且也会受角膜厚度及曲率的限制，其主要的并发症包括碎瓣、纽扣瓣、游离瓣、角膜上皮植入、DLK、角膜扩张症及感染性角膜炎、干眼等。
角膜扩张的危险因素主要是近视度数过高、角膜过薄、切削深度过深、保留的角膜基质床太薄以及术前未发现的圆锥角膜等。鉴于上述情况，出现了对角膜薄、度数偏高的，采用制作上皮瓣的方法，即酒精浸泡法准分子激光上皮下角膜磨镶术(LASEK)。该方法始于1999年，其优点在于避免了角膜瓣相关的并发症，保留了厚的基质床，术后出现角膜扩张的风险远低于LASIK,尤其适合于角膜薄不能行LASIK或从事容易导致眼外伤执业的屈光不正者，其缺点主要为易产生HAZE、刺激症状重、视力恢复慢等[2]。为了避免EK术中的一些缺陷，于2003年出现了微型角膜刀制瓣法准分子激光上皮下角膜镶术(epi-LASIK)，其是采用微型角膜上皮刀技术取代乙醇制作角膜上皮瓣，而后进行准分子激光切削，其优点是避免的EK术中乙醇对角膜上皮的化学毒副作用，角膜上皮瓣活性更好，其缺点和EK相同，但程度更轻。近年来又有一种角膜瓣更薄的制瓣方式的角膜刀出现，也就是SBK，使用机械板层刀的方式制作出更薄的角膜瓣来完成激光角膜屈光手术。
那么，为了更好避免因角膜瓣的原因而产生的近视矫正术中的并发症，2002年lntralase公司制造的飞秒激光器用于屈光手术中，可在角膜基质内板层切开制作角膜瓣，大大提高了角膜瓣制作的安全性和精确性。其制作的角膜瓣厚薄均匀，预测性和精确度远高于微型角膜刀制瓣，而且瓣蒂的大小和位置可以根据需要来选择。如果角膜不合适做屈光矫正或本人不能接受角膜屈光手术，可以进行晶体屈光手术[3]，有房角固定型、巩膜固定型、后房型。现在较推崇的是后房型，又称可植入式接触镜(ICL),是植入后房内固定于睫状体沟的方法，其优点是可折叠晶体由 mm的小切口植入，并植入晶体和自身的晶体之间有一定空隙，角膜内皮细胞丢失率低。青光眼的发生率低，一般不产生瞳孔变形[4]。
从本院数据统计来看，开始是以LASIK手术为主，只有少数不能接受LASIK的近视者，采用PRK的方法。但是从2004年起，已经开始做波差引导的个性化的LASIK手术，而且有上升的趋势，到2005年明显增加，而从2006年起，开始做酒精浸泡法的上皮瓣，对一些角膜瓣的患者也有了可以选择的余地，同时在2006年9月，引进了飞秒激光机，开创了治疗屈光不正的新纪元，短短4个月，接受该手术方式的占屈光矫治手术的。而在2007年的所有屈光手术里，用板层刀所做的IK类手术占所有手术眼的近。而飞秒激光制瓣占到。同时ICL手术所占比例也达到了。从08年到现在，IK类手术中，用板层刀也制作角膜瓣的比率从下降到现在。从数据来看，IK类手术是逐年下降，但在其中SBK手术所占比率从08年起逐年增加。EK类手术从下降到，而EPI类手术从上升到，说明用酒精制作上皮瓣的表面屈光手术逐渐被能更好保存角膜上皮活力的EPI类手术所替代。飞秒激光制作角膜瓣的手术由上升至，充分说明飞秒激光制瓣的优势和人们的认知程度在进一步提高，也更好的提示医生，在角膜屈光手术中，手术向安全更精确的方向发展。而ICL也从提高到，说明对于一些高度近视或角膜厚度和曲率受限的手术，也可以更安全更个性化的进行非常符合眼睛生理特点的矫治手术。
综上所述，近视矫正手术的发展不仅从数量、质量、受术者的要求和术者的心理承受能力都有很大的变化，科学而先进的方法逐步取代传统的方法，使近视矫治手术向更安全、更精确、更高精尖端、更个性化发展。近视治疗手术不仅是视力的矫正，方法由角膜到晶体进行，更主要是在术后有更好的视觉质量，并真正达到锦上添花的效果。
参 考 文 献
[1] 程振英，李镜海.准分子激光原位角膜磨镶术治疗准分子激光屈光性角膜切削术后屈光度数回退的效果分析[J].中华眼科杂志，2002,38(1):246-247.
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[4] 沈晔，顾扬顺.有晶体眼后房型人工晶体植入矫治高度近视[J].眼视光学杂志，1999,1(5)：146-148.
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近日，南开大学物理科学学院超快电子显微镜实验室付学文教授团队与美国布鲁克海文国家实验室Yimei Zhu教授团队等开展合作，基于自主开发的4D超快透射电镜，观测到了银膜上飞秒激光诱导表面等离激元的分布及动力学过程，为等离激元器件的设计和应用提供了指导。该研究于近日以“Nanoscale-Femtosecond Imaging of Evanescent Surface Plasmons on Silver Film by Photon-Induced Near-Field Electron Microscopy”为题，发表在国际重要学术期刊《Nano Letters》。 近年来，付学文教授研究团队与合作者在4D超快透射电镜中发展了基于自由电子-光子强相互作用的光子诱导近场电子显微镜（PINEM）技术，并提出了一种新型双色光子超快泵浦-探测方案，将四维超快电镜的时间分辨提升了一个数量级（达到50飞秒），在飞秒与纳米时空尺度揭示了单个Mott绝缘体VO2纳米线的绝缘体-金属相变动力学过程（Nat. Commun. 2020, 11, 5770）。在本工作中，研究团队进一步用PINEM成像技术研究了银膜上表面等离激元的分布及超快动力学过程。 表面等离激元是金属表面自由电子的集体共振振荡，可以将光限制在非常小的尺寸，实现在纳米尺度操纵光场。这些独特的优点使得表面等离激元在表面增强拉曼光谱、传感器、光伏器件和量子通信等领域具有广阔的应用前景。由于银纳米结构具有从可见光到近红外光范围内可调谐的表面等离激元共振特性，因此被认为是最重要的表面等离激元材料之一。银纳米结构表面等离激元的共振特性可以通过改变其形态、大小和其他参数来调节。为了更好地设计和使用等离激元器件，理解表面等离激元的产生、传播和衰减过程是至关重要的。然而，所有这些过程都发生在飞秒的时间尺度和纳米的空间尺度上。因此，以合适的时空分辨率直接表征和捕获不同银纳米结构的表面等离激元具有重要的意义。 研究团队利用配备了电子能量损失谱仪的4D超快透射电子显微镜，通过PINEM技术研究了银膜上飞秒激光（波长515 nm）诱导的表面等离激元。实验得到的电子与表面等离激元近场相互作用后的能谱呈现出典型的PINEM能谱特征：电子能谱零损失峰（ZLP）两侧出现一系列离散的峰，其间隔为入射光子能量的整数倍，意味着电子在与表面等离激元近场相互作用中吸收或放出了多个光子（图1a）。通过改变泵浦激光的能量密度并对电子能量谱中的PINEM部分积分， 他们发现PINEM强度首先随激光能量密度线性增长，在15mJ/cm2达到饱和（图1a、b）。在15mJ/cm2的入射激光能量密度下，通过改变激光的偏振研究了PINEM强度的偏振依赖性。发现与纳米线、纳米棒等结构的偏振依赖性不同，激光偏振方向的改变不会影响银膜上的PINEM强度（图1c）。 图1：a、不同入射激光能量密度下的电子能谱；b、相对PINEM强度与入射激光能量密度的关系；c、PINEM强度与入射激光偏振方向的关系。 通过只选择吸收光子能量的电子进行能量过滤成像，他们直接观测到了表面等离激元的空间分布，并通过改变入射激光的偏振方向揭示了激光偏振方向对表面等离激元分布的影响（图2a）。表面等离激元在产生后首先沿着激光的偏振方向传播，然后在垂直于偏振方向的晶界处发生散射，在能量过滤图像中表现为偏振依赖的条纹。通过改变激光脉冲和电子脉冲之间的时间延迟，他们跟踪了光激发表面等离激元随时间的演化，实现了在纳米飞秒尺度对表面等离激元的直接可视化（图2b）。 图2：a、t= ps（左）和t=0 ps（中、右）时的能量过滤图像，激光偏振方向如绿色箭头所示；b、不同时间延迟下的能量过滤图像，其中激光脉冲的偏振方向与a（中）的偏振方向相同。 棒状纳米结构的PINEM效应被广泛用于识别4D超快电镜中泵浦激光脉冲和探测电子脉冲的时空重叠。但是在这些实验中激光脉冲的偏振应该垂直于纳米结构的纵向轴，以最大限度地提高近场激发，这就使得这种方法在实际使用中受到一定限制。相比之下，银膜的PINEM信号不存在偏振依赖性，即入射飞秒激光的偏振可以是任意方向的，这使得银膜成为识别4D超快电镜时间零点的更好平台。此外，能量过滤PINEM图像上观察到的条纹也可能与光诱导周期表面结构(LIPSS)的机理有关，而LIPSS的形成过程是一个复杂的非平衡过程，其物理机制尚不清楚。鉴于PINEM成像的高时空分辨率，未来可进一步用PINEM技术从实验上 探索 LIPSS的物理机制。该研究工作不仅为各种微纳结构与超材料的表面等离激元分布及动力学研究提供了高时空分辨手段，同时对于银膜表面等离激元的激光能量密度和偏振依赖性，以及超快动力学过程的研究结果对微纳尺度表面等离激元器件的设计和应用具有重要指导意义。 南开大学物理科学学院付学文教授为论文第一作者兼通讯作者，Yimei Zhu教授为共同通讯作者，南开大学2020级硕士生孙泽鹏为共同一作，南开大学为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金委、国家 科技 部、天津市 科技 局、中央高校基础研究经费等的大力支持。
红外，电视，惯性，卫星，激光红外最大的特点是针对热源，对于战机、坦克这种有稳定热源的很有效但是很容易被干扰雷达锁定距离远，但是容易被电子压制，而且制导能力和雷达类型以及工作方式有很大关系惯性制导不可被干扰，但是精度差卫星制导精度一般，而且受卫星信号强弱影响，但是廉价激光制导精度好，但是需要激光指示器持续指引，而且目标表面发生镜面反射的时候还会出现严重误差所以一般的武器尽可能使用复合制导
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激光制导；利用激光探测技术进行制导，优点：精度高、抗干扰能力较强！缺点：受空气透明度影响。雷达制导；利用导弹上的雷达装置对目标进行锁定、跟踪，优点：不受天气影响！缺点：隐蔽性太差。电视制导；由导弹上的摄像头将图像信息传送给控制中心或导弹本身的控制系统进行制导，优点：精度高、隐蔽性能好！缺点：受环境的亮度影响较大、一般都在白天使用。不明白可以追问，望采纳！
未来战争是以信息和知识为主要作战资源的信息化战争，针对信息化战争的特点、结合高新技术在精确制导武器上的应用，分析了精确制导武器在未来战争中的发展方向。精确制导武器在走向体系化、网络化、智能化、隐形化的同时，也正朝着综合化、多用途方向发展，注重效费比的提高，将逐步成为未来战争的基本火力。� 关键词：信息化战争；精确制导武器；制导技术� 以信息技术为核心的高新技术的发展极大地促进了世界新军事的变革；信息化是新军事变革的本质和核心。作为典型的信息化武器——精确制导武器在现代战场上已广泛使用，在伊拉克战争中精确制导武器的使用比例已占到68％。近几年来，世界主要国家都非常重视在精确制导武器研发和采购上的投入，精确制导武器呈现强劲的发展势头；原有装备经过改进和改装后战术技术性能不断提升，新型精确制导武器不断涌现，使精确制导武器出现了综合化、多样化的发展格局。新时期新阶段，探讨精确制导武器的发展趋势，对研究信息化战争的对抗模式和作战样式，获取信息化战争的主动权有着重要的意义。� 1 精确制导武器的发射单元、制导系统与作战信息平台相融合，提高整体作战效率� 在未来信息化战争中，无论采用什么样的战争形态，都要求能快速准确发现目标、及时决策和精确打击，信息化战争不仅是指挥控制系统的信息化，而且是武器系统的信息化。精确制导武器作为典型的信息化武器，其获得信息的来源不能只限于自身的探测器，还应当充分利用战场中的多种信息资源。对现有精确制导武器发射单元进行信息化改进，使其充分支持C4I、C4ISR、C4KISR等指挥控制系统，实现信息共享，使发射单元不但具备自身火力分布数据，还能共享上级的综合情报数据以共享敌方前沿阵地地形、布设、武器装备等情况，这些都对参战人员掌握精确制导武器的发射时机或者自动修正发射之前的参数提供必要的支持。目前，精确制导武器获取信息和利用信息的程度不高，弹上传感器的探测距离近，易受干扰，而且受体积质量的限制，弹上传感器的探测性能无法与其它探测平台的传感器相比。如果在精确制导武器上加装数据链，则精确制导武器之间、精确制导武器与其它信息平台通过数据链共享信息，能迅速察觉目标的机动和环境的变化，在飞行中进行数据交换，实时地对弹上数据进行修正，将极大地提高探测距离和探测精度，还可以识别特定目标和对目标毁伤评价，如果原定目标被摧毁，制导系统能够重新选择新的航线攻击备选目标。同时，弹上数据通过数据链也可以回传到指挥控制信息平台，指挥员可以根据数据链传回来的数据进行毁伤评估，对目标最易被破坏的区域实施攻击，从而显著提高作战效能。通过数据链，用地面部队或无人侦察机也可以来导引攻击机动目标或难发现的目标。目前，美军方正在致力于研制空中巡逻弹药，这种制导弹药可以停留在一个区域内直到按指令对目标进行攻击。� 在未来反坦克作战中，反坦克分队将配备比较完善的C4KISR系统，使每一个作战单元能够做到信息共享和互联、互通、互操作，反坦克武器系统将利用光电信息和计算机技术，实时地采集、融合、处理、传输、显示战场信息，实现发射、控制、打击和射击效果评估等综合任务，最终实现网络化、自动化、实时化、精确化的发展。反坦克分队不仅能够充分利用反坦克武器系统本身采集的战场信息，还能充分共享己方其它武器平台和C4KISR系统提供的作战信息，能够全天候、近实时地获取、处理目标的类型、距离、方位、数量等信息，快速决策、合理分发，以多品种和足够数量的反坦克武器协调一致地进行打击，并对毁伤效果近实时地评估以备实施二次攻击，使作战单元在整个火力配系中能够发挥最佳效率。� 2 新型制导技术的发展、制导技术的多模化以及末制导技术的智能化，将极大提高精确制导武器的命中精度和抗干 扰能力� 目前，红外(中、远红外)自导引、红外成像、激光半主动自导引和激光驾束、主/被动雷达自导引(重点是毫米波)、光纤制导、计算机最优控制、星光定位等新型制导技术不断发展；这些新型制导技术在精确制导武器上的成功应用，将使精确制导武器的制导精度有了一个质的飞跃。激光制导、红外成像制导、毫米波制导等诸多新型制导技术已在精确制导武器得到应用，这些新型高精度制导技术，使导弹制导精度提高了一个数量级。� 新技术并非完美无缺，任何一种制导体制在使用上都存在一定局限性。精确制导武器的探测系统由于受弹上探测器性能和环境的影响，末端探测距离受到一定限制。多模复合制导技术可以在不同频段(红外、紫外、可见光、微波、宽带微波、毫米波等)和不同的工作体制(主动、半主动、被动、指令等)下工作。一部分精确制导武器已采用中末段制导复合方式，中制导以卫星导航CPS/捷联惯导为主要途径，末制导主要采用凝视红外成像、毫米波宽带高分辨成像等制导技术。世界上多模导引头应用最多的是双模复合寻的导引头。目前双模导引头主要类型有：光学双色、微波/红外和毫米波/红外成像；而红外成像和毫米波主动两种方式是国内外多模复合制导技术优先发展的重要方向，预计在今后10年内将保持良好的发展势头。� 随着人工智能技术的迅速发展并在精确制导武器上的成功应用，使精确制导武器将不仅具有自动攻击目标，还具有逻辑判断、推理和识别能力，成为世界上智能化程度最高的武器装备。尤其是信息融合、识别处理技术在数据级融合处理上的突破，使得各传感器获取的目标信息实现智能识别处理，在实施攻击时，不仅可以准确的命中目标，还可以进行多目标选择和自适应抗干扰；在选择命中目标时能自动寻找目标最易损、最关键的部位以获得极高的作战效能。智能化信息处理中ATR技术的研究是重点，新一代红外图像ATR系统是可编程的，它融入人工智能，有自适应和学习能力。另外需要指出的是现在正在把人工神经网络应用到ATR技术中。尽管目前ATR技术还未达到实用程度，但已取得很大进展，必将带动精确制导智能化信息处理技术的发展