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变频技术在激光对射入侵探测器中的应用

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说到变频技术,作为一家以主动红外报警设备起家的企业,艾礼安对它有深刻的理解。这项技术在过去艾礼安推出的红外对射、红外光栅、红外光墙等产品上都得到了广泛的应用,在这些产品身上,变频技术很好的解决了环境光、白光、及相邻设备之间的串光干扰问题,大大降低了产品的误报误。在激光对射入侵探测器这款产品中,这项技术得到了进一步升级,在产品的使用体验上,发挥的更大的作用。

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智能变频+信号二次处理

艾礼安自研发的变频技术,主要是通过在光束上调制不同频率的脉冲信号来实现的,在传统红外对射、红外光栅、红外光墙的应用中,除了外部干扰,主要解决的是相邻设备之间的串光问题,在同一对设备中,每个发射管发射的频率是一样的,换言之,每对设备上,不同发射管发出的信号是相同的。

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但是在激光对射上,我们对发射器上每一个发射管发射的激光光束都进行了调制,每道激光光束都具有唯一的频率,这相当于赋予了每道光束一个唯一的身份ID,接收器上对应的接收模组也进行了限制,只识别对应的频率光束。这两样有两个好处
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激光对射

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解决了相邻光束的串光问题


激光虽然是一种定向性很好的光源,但由于民用级激光头前端透镜工艺水平的限制,导致激光光束仍然存在一定的发散角度,玩过激光笔的应该对此深有体会。艾礼安激光对射虽然对激光头有严格的选择标准,但所使用的激光头发射的激光光束仍然存在8分的发散角度,不要小看这8分的发散角度,当这束光照到500米外的物体上,所形成的光斑直径可达1.16米。而我们的激光对射相邻两光束之间的间距为0.15~0.22米之间,远小于光斑的直径。有了变频技术,接收器只接收对应频率的激光光束即可,即使光束的激光照在了其它光束的接收模组上,也不影响其使用,有效的解决了串光干扰的问题。
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激光光束在不同距离的光斑大小:从左到右依次为100m、300m、500m

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实现了遮断任意光束报警的设计要求


与红外对射等产品不同,激光对射产品高,光束数量多,可根据现场实际需要,选择遮断任意光束或任意光束组合的方式报警。比如,可以选择遮断第一光束报警、遮断第八光束报警、同时遮断2、4光束报警等等。使用上更灵活,对场景的适合性也更强,同时也有了更多的使用的想象空间。



来源 : 艾礼安 发布时间 : 2022-04-22

普雷茨特,开放的智能切割系统——赋能激光切割系统智能化





引言

普雷茨特切割头一直被誉为高功率激光切割市场的标杆。激光切割头是激光切割设备的终端执行者,对整个切割设备的良好运行无疑起着举足轻重的作用。但如何与切割设备的控制中心互通合作,或者说如何更好的装备切割设备的控制中心,是实现智能装备制造的关键所在。

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如果把切割设备的数控系统比喻成“大脑”,那么激光切割头就是大脑获取信息的“探测器”。探测器的获取数据的能力,以及与大脑的交互能力决定了整台切割设备的智能化程度。普雷茨特切割头对数控系统是开放的。切割头实时监控的数据可以通过交互接口与数控系统互通。集成商或终端用户可以利用这些数据进行二次开发编程,实现更多的智能化控制功能,来更好的满足客户切割需求。


普雷茨特自推出智能切割以来,一直与国内外主流系统厂商配合良好。我们力求最大化展现智能激光切割的优势。如果用户在使用配有普雷茨特智能切割头的设备时,无法实现切割头更多的智能控制功能,可能是因为有些数控厂商的软硬件开发欠缺,或者屏蔽了切割头信号,导致无法实时获取普雷茨特切割头内的传感器信号。有些用户遇到此问题时不免会对普雷茨特切割头的智能控制功能产生误解。因此,本文会对普雷茨特切割头的智能功能做详细的介绍并且通过一些实际的案列来说明已在数控系统上实现的智能控制功能。 


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2008年普雷茨特推出了首款ProCutter切割头,开启了智能切割的时代。普雷茨特不仅是最早引入智能化控制概念的企业,也是业内最早推出智能监控切割头功能的企业。在二十几年的发展中,普雷茨特不断研发新技术、开拓新产品来助力产业的升级,引领激光切割市场的发展。

智能切割头的智能源于内置的传感器。传感器可以实时监测影响切割头正常工作的参数,不仅可以为切割质量提供分析依据,同时也能迅速对异常状态做预警处理。经过多年的市场探索和技术研究,普雷茨特智能切割头内置以下传感器:

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通常切割质量会受到镜片温度(导致焦点漂移)、镜片污染(导致光束质量变差)、切割气压、高度跟踪等因素的影响。通过对这些数据进行实时监控,可以掌握切割头的工作状态,进行切割参数的闭环控制,根据控制策略实时优化调整,以获取持续稳定的切割质量。通过以上内置传感器的阈值设置和算法优化,实现提前预警或故障停机,以避免造成更大损失。




普雷茨特切割头的数据是对所有系统控制厂商开放的。数控系统可以通过交互接口获取普雷茨特传感器所获取的数据。利用这些数据,集成商或用户可以对切割过程进行实时监控,同时也能进行进一步编程开发,实现更多的智能控制功能。


1.切割状态实时监控

众所周知,普雷茨特切割头可以通过手机App来监控切割头的实时状态。当切割头的数据与数控系统互通的时候,不仅能在App上监控,也能在数控系统上监控切割头各个参数的状态。将传感器数据集成在数控系统中,可以方便用户在切割过程中设置报警阈值以及干预操作。下面就是举例几家集成厂商在不同的数控系统上实现的切割头监控功能案例。


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已集成切割头监控读取功能的数控界面


2是国内知名集成商开发的系统操作界面。由图可见普雷茨特传感器的监控数据被全部集成在了系统中,客户可对切割头的工作状态一目了然。不仅可以实时反馈具体参数值,而且可以根据切割需求设置报警阈值,极大方便用户操作。

2. 保护镜异常升温报警

普雷茨特ProCutter切割头具备报警功能。报警信号是通过IO板第9针脚信号输出到数控系统,都是毫秒级别的。只需客户提前连接好报警信号,设定好报警阈值,一旦超出阈值切割头就会实时输出报警。系统收到报警后,立即停光,控制切割终止。在万瓦级功率切割时,如果切割头内保护镜在单位时间内升温异常,即使未到切割头设定的报警阈值,数控系统也要立即报警停光。因为单位时间内的升温异常往往意味着镜片有污染物造成瞬间吸收大量能量,如果不及时干预就会造成镜片炸裂等更严重的情况。因此通过对镜片升温异常的监控和报警设置,不仅可以及时提醒用户清洁镜片上的污染物来提高保护镜片的使用寿命,而且还能避免给用户带来配件损坏等更大的经济损失。


3. 保护镜异常污染报警

鉴于温升的速度问题,我们还提供了反应更灵敏的镜片污染检测。当镜片污染数值异常升高时,对加工过程及时预警或进行干预。


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图3 切割头镜片污染报警图标


  1. 切割气压监控及预警

普雷茨特切割头气压传感器能实时监测切割时的气压值。客户可根据获取的数值生成切割气压曲线图,来辅助分析切割不良是否是由于气压变化的影响。同时,当无气压或气压太低时(气压太低镜片会有炸裂风险),可预设报警机制来保证切割安全。


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图4 气压监控示例


4.焦点动态补偿

切割时,尤其是高功率切割时,焦点位置会随着镜片温升造成的热透镜效应而产生变化,导致实际切割焦点位置向上飘移,从而影响切割质量的稳定。通过对镜片温度的实时监测,在一定时间段内进而对焦点进行补偿来保证切割质量的一致性。


5.随动高度传感器标定曲线实际应用

普雷茨特随动高度传感器可提供8条标定曲线以满足不同切割工艺需求。通过不同的标定曲线可兼顾大距离检测范围和小距离检测精度要求。穿孔或空跑时利用大距离范围检测实现工艺及安全需求;切割时利用小距离高精度检测,来保证切割中喷嘴随动高度稳定。例如坡口切割时,不同切割角度范围就可以选择不同的标定曲线。


6.切割头日志文件记录及分析

切割头内部的所有监控数据,可作为工作日志文件导出。当切割头出现问题时,可参考日志文件对切割头各个参数进行排查。不仅方便用户追溯之前的切割状态,还能更好的了解切割时数据和切割质量之间的关系。



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图5切割头日志文件



结尾

普雷茨特切割头一直是激光切割行业内高端智能切割头的代名词,以智能、稳定、高效的产品优势被市场所认可。普雷茨特作为一家为高功率激光切割关键组件配套的领导者,一直以客户的需求为导向。我们为客户提供最优质的光学组件以引领市场上最高功率的切割;不断优化升级的的传感器为实现真正的智能切割提供了数据的源头。高功率加上实时监控的数据赋能激光切割设备的智能化,助力智能装备制造的产业之路。



来源 : 普雷茨特 发布时间 : 2022-04-19

全球首颗激光二氧化碳探测卫星发射成功

4月16日2时16分,长征四号丙运载火箭在太原卫星发射中心升空,将世界首颗具备二氧化碳激光探测能力的卫星——大气环境监测卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。星箭均由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制.


大气环境监测卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中的科研卫星,运行705公里的太阳同步轨道,整星发射重量约2.6吨,装载了大气探测激光雷达、高精度偏振扫描仪、多角度偏振成像仪、紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪等五台遥感仪器,是一颗集CO2激光主动探测、细颗粒物立体探测、气态污染物探测和地表环境探测的多要素综合监测卫星。

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长征四号丙运载火箭发射升空。吴敬博 摄

大气环境监测卫星的成功发射和在轨应用标志着我国在大气遥感领域达到国际领先水平,卫星在轨应用后将实现对生态环境、气象和农业等多领域定量遥感服务能力的跨越式提升,为我国实现减污降碳协同增效、建设美丽中国的目标提供有力支撑。

首次搭载大气探测激光雷达


大气环境监测卫星在CO2探测手段和精度、细颗粒物主被动探测和偏振交火探测体制上,创造了三个世界第一。

二氧化碳探测,激光雷达出奇效。大气环境监测卫星实现国际上首次搭载大气探测激光雷达这一主动探测载荷,实现主动激光CO2高精度、全天时、全球探测,探测精度大幅提升至优于1ppm,达到国际最高水平,为我国实现“碳达峰、碳中和”目标提供最精准的遥感数据支撑。同时,大气探测激光雷达通过对大气进行分层“CT”扫描,国内首次实现全球气溶胶光学厚度、形状和尺寸等垂直分布信息的获取。

PM2.5监测,综合手段创新高。大气环境监测卫星国际上首次采用了主被动结合、多手段综合的探测体制,通过装载不同类型、不同原理的载荷,将主动发射激光接收的回波信号和被动接收的太阳光反射信号相结合,综合反演多种遥感数据,实现对近地面细颗粒物(PM2.5等)浓度的高精度监测,为大气污染精准防治提供科学数据支撑。

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中国航天科技集团八院供图

偏振交火,信息融合效率高。大气环境监测卫星国际首次采用融合反演级偏振交火探测技术,获取气溶胶光学厚度、粒子尺度等多种参数,通过空间、辐射和偏振维度的信息融合,大幅提升细颗粒物探测精度,达到国际先进水平。此外,紫外高光谱大气成分探测仪及宽幅成像光谱仪也将大幅提升气态污染物以及地表环境监测能力,紫外谱段高光谱大气观测以及宽幅多光谱观测空间分辨率提升一倍。

首次创新应用

无控制点激光光轴自标定技术


大气环境监测卫星每天可绕地球飞14轨,激光雷达不分白天黑夜全天时工作,可谓是一个兢兢业业的“劳模”。除了敬业之外,它还是一个十足的“强迫症”,时刻不忘摆正自己的姿态,以保证极高的指向测量精度,为此还在国内首次创新应用了无控制点激光光轴自标定技术。
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中国航天科技集团八院供图

这一“神技”顺利施展的前提是要有一把能够实时提供绝对姿态信息的“标尺”,也就是“司机”的“眼睛”——星敏感器。激光雷达自身发射的光源分束后经星敏感器支架上的棱镜反射,建立起激光雷达与星敏感器的在轨标校系统,这样激光雷达就可以借助星敏感器这双“慧眼”实时明确自己“身在何方”。

据中国航天科技集团八院控制所卫星姿轨控分系统副主任设计师孙尚介绍,为提供高精度在轨三轴惯性测量精度,姿轨控分系统采用了高精度多头星敏感器。“好比用‘三只眼睛’同时定位,利用一个‘大脑’融合处理出更高精度的姿态测量数据。”

据悉,“十四五”期间我国还将发射高精度温室气体综合探测卫星,与大气环境监测卫星组网观测,进一步提升我国天基碳监测能力和水平,为我国生态文明建设,实现“双碳”目标贡献航天力量。


来源 : 科技日报 发布时间 : 2022-04-18

FALIT半导体芯片失效分析激光工艺详解

 

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利用激光工艺,进行半导体芯片失效分析,始自2004年控制激光公司(Control Laser Corporation-www.controllaser.com)注册商标FALIT的推出。

FALIT取自Failure Analysis Laser Inspection Tool的首字母,目前是FA细分领域的激光工艺设备无可争议的领导品牌。

经过近20年的发展,目前比较成熟的工艺分为六种:

  • Decap EMC 激光开封环氧树脂模型封装

  • Gel Removal 激光去除硅胶封装

  • Cross section 激光剖面芯片

  • De-lidding 激光开盖金属陶瓷封装

  • Eco-Blue 激光光化学法无损晶圆开封

  • De-layering 激光逐层剥离微加工



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激光开封是利用激光聚焦能量,汽化EMC(epoxy mould compound)塑封层的工艺。可替代传统的微型CNC机械磨除方法,结合ECO-BLUE工艺,可替代开封的后续滴酸工艺。



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激光去除硅胶封装,是利用远红外激光器,汽化silica gel,结合ECO-GEL溶液,完美除胶直达晶圆层。目前应用的IC主要类型有LED、IGBT、以及高压功率芯片。



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激光剖面芯片,替代传统费时费力的冷热制模固定,人工研磨方法。激光可剖面BGA焊球、玻纤PCB板、开封后裸露的晶圆(配合PICO EYE显微视觉,切缝宽度可控制低至5微米)。



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激光开盖,主要针对陶瓷、可伐、铝合金等金属封装。超快激光在时间维度聚焦,配合辅助工艺能确保无污染无残留开盖。



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Eco-Blue 激光光化学法无损开封,利用激光聚焦活化ECO-BLUE溶解液,破坏塑封交联结构并溶解,无损晶圆层,应用于晶圆级失效机理分析,替代危险的强酸腐蚀工艺。



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激光逐层剥离微加工,利用高稳定及均匀分布的激光能量,逐层去除PI隔离层、RDL金属路线重布层,多层晶圆。主要IC类型有陀螺仪、传感器、硅通孔IC等。


常见的问题及回答:

  • 为什么没有一种激光器能做全部或几种工艺?

每一种工艺类型都要求不同的激光波长、能量分布、以及外光路设计。

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  • 激光聚焦点能量密度那么大,怎么能控制不烧坏,以及热效应?

激光是高度可控的。

  1. 塑封层的汽化临界温度,离邦定线的熔化温度差距很大,使用CLC公司第四代APEX激光控制板卡,容易控制适合的激光能量密度范围,既保证塑封层汽化,又不损伤邦定线。

  2. ECO-BLUE光化学工艺过程,起主导作用并非高速扫描的激光,而是光化学溶剂。

  3. 激光剖面的热效应控制,主要是超快激光器高频脉冲,使光子能量在时间维度上聚集,超高峰值功率瞬间汽化剖面线,使得热效应区微小至可忽略。

  • FALIT有哪些机型可供选择?

FALIT现有15个机型,每种机型3个配置包可供选择。

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  • FALIT的工作环境有哪些要求?

激光是一种绿色科技,FALIT的工作环境配置要求低,配置常规220V双相电源、压缩空气即可。机器符合FDA激光安全防护一级标准,可选购CLC控制激光公司的辅机:离子防静电集尘器。

  • FALIT是否可以自行选择配置?

可以,主要选项具体如下:

1. 可自选单头、双头、三头、四头、五头激光系统。

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2. 可自选四种显微视觉:


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  • 2.1 大视野同轴 适用1~38mm常规芯片尺寸,电动无级变焦

  • 2.2 高倍率旁轴 适用0.1~1mm微小芯片尺寸 ,电动无级变焦

  • 2.3 PICO EYE超精密 可视2~5微米,电动无级变焦

  • 2.4 PICO IR显微红外定位视觉快速定位缺陷过热点

3. 可自选工作站:

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4. 可自选售后服务包:








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5. 可自选附件:

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备注可根据客户打样,定制多种自动化及机器视觉功能,提供完整解决方案。

FALIT机型的价格范围?

单头机:6.7万至40.6万美元;多头机:11.2万至98.7万美元。
运费和保险按市场另行单独报价。
可以配置多头工作站+单头激光系统,后续升级。

  • FALIT机器交期多长?

标准机型交期为6-8周,自订金到账之日起计。

  • 有哪些客户采购了FALIT?

脸书、苹果、富士康、村田、夏普、东芝、索尼、LG、OKI;福特、丰田、三菱、电装、阿斯莫、爱信;英特尔、思科、IBM、英飞凌、德州仪器、高通、恩智浦、安森美、仙童、威世、博通、意法半导体、思佳讯、美光、美信、TDK、罗姆、日月光、安靠、SPIL、华邦、NJR、NASA及其他法证FA实验室。

  • FALIT原产地是哪里,如何采购?

FALIT原产地是美国佛州奥兰多。
在中国大陆、中国台湾、日本、新加坡、马来西亚、俄罗斯、以色列均设有销售代理商,提供本地技术支持。
采购流程通常是先寄送样品至佛州,经免费打样满意后,选定机型或自选配置购买。
热忱欢迎各届客户垂询:www.controllaser.com +1 407 926 3500

可在线填写申请免费打样表格:

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来源 : Roger 半导体芯片激光开封机剖面机 发布时间 : 2022-04-15

从核物理到强激光研究,杜祥琬院士的红色情缘​

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“我愿学习工科或理科,并绝对服从祖国的需要。”1956年,18岁的杜祥琬被选为留学苏联的预备生。填写选拔留苏生登记表时,他在“对留学的认识与志愿”一栏中这样写道。


彼时,他刚成为一名中国共产党预备党员才几个月。登记表里满载着这名新党员的赤诚:“为了加速祖国的社会主义建设,使社会主义、共产主义早日到来,我愿意留学。学习外国的先进科学技术,成为一个称职的建设者,在建设社会主义的伟大劳动中,贡献自己的全部力量。


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2001年4月13日,摄于绵阳中国工程物理研究院应用电子学研究所自由电子激光实验室


由于当时中苏关系紧张,这次留苏之旅并未成行。1959年,国家选派大学生到苏联莫斯科工程物理学院 攻读原子能专业,杜祥琬再次被选中。那份学习先进技术、建设社会主义的热情,在那三年里酝酿得更为浓烈。


1964年,以优异成绩毕业的杜祥琬迫不及待地回到祖国。这一刻似乎等了很久,“绝对服从祖国的需要”的誓言不止一次在耳畔响起。


多年后,杜祥琬在接受媒体采访时谈到:“很多院士都在国外进修学习过。美国人曾开玩笑说我们都有一个‘M’,他们爱的是MONEY(钱),但我们爱的是MOTHER(母亲)和MOTHERLAND(祖国)。其实我们也不是不懂得钱的重要,我们的国家也要富裕起来,这正需要我们去为祖国而努力。”


带着这份朴素的情感,杜祥琬进入中国工程物理研究院(时称“二机部第九研究设计院”),从事氢弹原理研制工作。


“这广袤无垠的戈壁荒漠,为一批批为国奋斗的人们提供了广阔的用武之地,穿军装和不穿军装的几代人,隐姓埋名,历尽艰辛,在曲折磨砺中成熟,却也享受着一次次成功给予的无可比拟的激动和兴奋。为民族的兴盛和老百姓扬眉吐气,做成一点有用的事。这种精神享受是无可替代的。”多年后,杜祥琬撰文深情回顾那段激情燃烧的岁月,“核武器让中国人不仅站起来,而且腰杆硬起来!”


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杜详琬和陈能宽在高能所实验室(1993)


1986年,我国启动国家高技术研究发展计划(即“863计划”)。在核物理领域已深耕大半辈子的杜祥琬,转到强激光技术研究领域,开始了他“最难、最焦虑”的一段研究历程。“国家当时又有了新课题、新任务给我们。”对此,杜祥琬如此轻描淡写地描述这个转变。


作为“863计划”激光专家组的主要负责人,杜祥琬感受到前所未有的压力和责任:“这条路之前国内国际都尝试过,但都没有做成功,我们要一步一步摸着路走……目标、技术路线以及途径,都需要我带领专家组来做,必须要考虑顶层和全局。”


杜祥琬一干又是20多年,带领团队使我国高能激光系统的科学技术达到世界先进水平,并推进到装备实用阶段。他把这段“最难、最焦虑”的时光,变成了自己“成就感最强”的科研经历。


不过,杜祥琬并没有在这条“成就感最强”的道路上继续走下去。此后,他投身能源环保、应对气候变化等领域,做了大量创新性研究和开创性工作。


对一名科学家而言,多次转变研究领域似乎并不“划算”。杜祥琬自然也明白:“如果一个人的一生就做一件事,他就会像挖井一样,可以做得更深一点儿。我并不想转领域。”


但是,他每次都转了。为何?


“国家需要的事,我觉得有意义,就去做了。”这就是他的回答,他18岁时就已给出了承诺。


院士小传:

杜祥琬(1938— ),应用核物理、强激光技术和能源战略专家,1997年当选为中国工程院院士。现为中国工程物理研究院高级科学顾问,曾任中国工程院副院长。主持我国核试验诊断理论和核武器中子学的精确化研究,为我国核试验成功和核武器发展做出重要贡献;曾任国家“863计划”激光专家组首席科学家,是我国新型强激光研究的开创者之一。获国家科学技术进步奖特等奖1次、一等奖1次、二等奖2次。2000年获何梁何利基金科学与技术进步奖。1956年加入中国共产党。


来源 : 光明日报 发布时间 : 2022-04-13

亮点光电入选教育部高校学生司第一期供需对接就业育人项目名单

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近日,教育部高校学生司公布第一期供需对接就业育人项目立项名单。江苏亮点光电集团与北京工业大学、上海理工大学、江南大学、武汉工程大学、南京信息工程大学、西安电子科技大学、重庆邮电大学、常熟理工学院、黑河学院等9个供需对接就业育人项目顺利通过审批,获准立项。

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江苏亮点光电集团(Lumispot)成立于苏州工业园区,总投资过亿,拥有1.4万平方米的办公和生产面积,设有北京亮度、无锡亮源、泰州亮点三个子公司。公司专注于激光信息应用领域,研发、生产及销售半导体激光器、光纤激光器、固体激光器及相关激光应用系统。公司获得高功率激光器工程中心、省部级创新人才称号、多项国家级创新基金等。

亮点光电拥有一批高层次的人才队伍,包括多年从事激光器研究的博士、行业资深管理和技术专家以及多位院士组成的顾问团队等,曾多次获得各级部门重大创新团队和领军人才殊荣。公司成立以来,凭借稳定可靠的产品质量以及高效专业的服务支持,目前已与航天航空、船舶、电子、铁路、电力等众多特种行业领域的厂家和研究所建立了良好的合作关系。

目前,江苏亮点光电科技有限公司已与中科院半导体所、中科院上海技物所、北京工业大学、江苏大学、苏州大学等战略合作伙伴。公司激光类专利已授权59项(已授权发明专利16项),在申请专利达86个(发明类专利再申请达62个)。获高新技术企业、国家级科技型中小企业技术创新基金、中国公安部专项认证证书、“知识产权示范企业”(贯标认证)、苏州市领军成长人才、姑苏人才、某宽温半导体激光器新品预研计划、同时参与并完成国家十三五某预研计划。

供需对接就业育人项目的发布,旨在落实党中央、国务院“稳就业”“保就业”决策部署,深化产教融合、校企合作,从而实现人才供需有效对接。根据教学司函〔2022〕7号文件,亮点光电入选第一期供需对接就业育人项目名单,作为首批入选企业,亮点光电将在就业实习基地、人力资源提升方面展开就业育人项目。

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亮点光电董事长蔡震博士表示:“首先非常感谢教育部给与亮点光电这样一个机会,能与各大理工类高校进行对接,互相学习。激光是一个跨学科的专业,涉及到光学工程、电子工程、计算机科学与技术、机械工程、材料工程等各个专业。亮度光电现在研发人员就多达80多人,并处在高速发展阶段,能给广大毕业生提供一个施展才能的舞台,当然我们也提供了一系列软硬件科研设备、场地,还有各个方面的高级工程师,能指导本、硕、博的学生实习、毕业设计,我们也正在申请博士后流动站,特别欢迎优秀的毕业生能留到亮点光电集团。”

据蔡震博士介绍,亮点光电在北京、苏州、无锡、泰州都有研发部,能为毕业生量身定制个人技能提高的成长计划,对于就业者来说“赚钱和长本事”是自身最重要的事情,因此亮点光电集团始终保持行业内中上等的薪酬福利计划作为基础,并紧紧“以客户利益第一、以团队绩效第一、以个人成长第一”的核心价值观,来建设和推动现代高科技企业制度和企业文化落地,努力成为全球特种行业光电信息领域的独角兽。



来源 : 亮点光电 发布时间 : 2022-04-12

龙头企业北上设厂,济南激光产业悄然洗牌


2020年,总部在广东佛山的宏山激光在济南高新区建厂,同年,总部在苏州的迅镭激光在济南设立国际电商中心。2021年,大族激光智能制造基地落户济南高新区。2022年,武汉华工激光与济南密切接触,准备投资济南……

国内第一台激光切割机诞生于济南,然而,济南激光产业曾长期同质化竞争严重,多数企业处于产业链中低端,规模小、研发能力不足。2020年以来,随着宏山、大族等龙头企业纷纷北上设厂,济南成为激光产业龙头企业投资的热土,激光产业则在悄然洗牌。

从“三剑客”到“三巨头”

我国激光机械以深圳和武汉最为耀眼,武汉光谷以院校背景浓厚、科研能力强而著称,深圳因拥有众多极具竞争力的激光公司而闻名。与武汉、深圳激光产业靠内需发展壮大不同,济南激光产业是根植于深厚的机床工业基础、依托外需和进出口贸易发展起来的。

1985年,济南铸锻所研制出中国第一台激光切割机。数据显示,2017年,济南从事激光产业的企业700余家,其中制造企业有400余家。目前,激光装备产业链核心企业有20家,中小型制造业企业320多家。邦德、金威刻和森峰一直是济南激光装备产业链上的“三剑客”。邦德是北方最大的激光切割设备生产商;金威刻是美国市场占比最大的中国激光机品牌;森峰是长江以北最大的数控激光设备制造企业。

2020年,济南激光产业收入突破120亿元,2021年,突破150亿元,其中“三剑客”均实现50%以上增长。也是在这两年,国内激光龙头企业纷纷“北上”,形成一股投资济南的风潮。

宏山激光是国内排名前三的激光装备企业。2020年,宏山激光在济南高新区注册济南宏石激光科技有限公司,租用6000平方米厂房。很快,现有产能就跟不上纷至沓来的订单。一年后的2021年4月,该公司在临空经济区拿地100亩,打造全生态产业集群,建成后可年生产各类激光设备3000台、年产值10亿元以上。“从考察到决定设厂,我们只用了十几天时间。”宏石激光相关负责人表示,决定到济南设厂以前,总部曾派人到济南及周边地区做过调研。如今,投产不足两年,济南的供应链优势就远远超过团队预期。

大族激光是世界排名前三的工业激光加工设备生产厂商。该企业选址高新区智能装备城,建设北方智能制造基地,打造“生产+销售”为一体的本地化服务。目前,该项目的生产区已完成改造,办公区正在装修,企业方面正抓紧推动人才招聘,预计二季度能如期投产。

湖北被称作国内激光产业的发源地,华工激光是当地的领军企业。2019年,该企业研发出国内首套三维五轴激光切割机,目前应用到沃尔沃、吉利、长城等20多个汽车品牌。这家企业也在酝酿在济南“落子”

一批规模不大,但手握行业领先技术的企业也蜂拥到济南发展,比如,研发生产超快激光器的立德激光。超快激光器在精密微细加工领域有明显优势,在一定程度上代表着激光产业的未来。

激光产业新的产业格局正在快速塑造。

从模仿到自主研发核心部件

国内龙头企业扑面而来,本地“三剑客”表示,有压力但不畏惧。

2002年,金威刻创始人蒋习峰在华信路租赁200平方米办公室,自己身兼产品研发、生产、销售等所有岗位,开始研发激光雕刻机。新产品的软件、硬件研发乃至外观设计,他本人一手包办。20年间,该公司早已今非昔比。金威刻在高新区征地3次建设3个厂区,2020年被认定为“现代优势产业集群+人工智能”试点示范企业,仅这一年,公司就招聘了150名应届大学生、100名技术人才。金威刻是山东省“一企一技术”创新企业、山东省瞪羚企业、山东省专精特新企业、济南市企业技术中心、济南市工程技术研究中心。

济南本地激光企业从模仿同行起步,走过规模化时代,现已纷纷向研发型企业转型,在济南“智”造史上书写自己的一页。

每一台激光设备都需要搭载一部激光器和一套运动控制系统。作为核心部件,激光器的价格能占据整台激光设备的30%-50%。济南企业曾长期不掌握相关技术。早在2017年,以邦德激光为代表的本地重点企业就纷纷迎难而上,破解这一束缚行业发展的痛点。邦德激光调整战略,成立独立运营的子公司,专门从事控制系统的研发,相关设备从满足自用起步,逐步抢占国内激光运动控制系统的市场份额。为了跟上全球激光产业的技术发展,森峰激光自主研发激光器,并在章锦综保区设立全球维修中心和出口加工基地。

2019年,邦德激光的激光切割机产销量全球第一。2020年,该公司在全球首发40000W光纤激光切割机。东京奥运会标志性五环LOGO全部由邦德激光的设备制作而成。华光光电作为主要参与单位,发布国内第一个激光技术类IEEE国际标准。2021年5月,金威刻发布国内首台桌面级3D智能云激光雕刻机。

当前,济南在激光加工装备领域已形成规模优势,部分核心部件、集成应用技术及装备达到国际领先水平,激光芯片、器件(泵源)产销量连续多年保持行业领先,中小功率泵源国内占比超过80%。一个个“国内第一”、“全球首发”正由济南企业来完成。

从价格战到开拓新应用

不论哪个产业,拥有技术护城河就意味着拥有定价权、话语权,反之,如果不掌握核心技术,就意味着同质化竞争,毛利润逐年下降,直至失去竞争力。济南已经成长为北方最大激光产业基地,产业规模有了,下一步就需要在规模做大的同时更要做强。

2020年8月,济南市提出建设国际激光谷。济南高新区智能装备中心牵头成立山东省激光装备创新创业共同体,这是全省首批批复建设的五家共同体之一。该共同体聚集“政、产、学、研、金、服、用”七方面发展要素,吸纳成员单位30余家(含5家国际成员单位),构建从上游的芯片、泵浦源、晶体材料,到中游的激光器,再到下游激光装备相对完整的产业链。

通过搭建创新创业共同体这一平台,各类要素充分融合,不断拓展新应用场景。在激光熔覆领域,由森峰科技、山东省激光所、济南重工形成“产研用”的合作模式;由雷石智能制造公司和智囊盒子形成“产+服”合作模式,并成立了合资公司;在激光清洗领域,由森峰科技、山东省激光所、海富光子形成“产业链”+“研”的合作模式

为打造激光产业,智能装备城及周边建设众多专业化载体及众创空间,包括智造谷产业园、幸福连城·光电创新园、普洛斯国际激光装备基地等。森峰激光新生产基地项目是2021年全省重大项目,建成后将可年产30000台装备。

建设中的中科院科创城也成为激光产业提高核心竞争力的重要助力。中科院理化所成立济南激光研究院,与激光装备创新创业共同体在国家重点领域开展技术创新合作。前期,该所与华光光电合作研发新款激光芯片,突破卡脖子技术,第一年即形成3000万元的产值。一年来,围绕服务本地企业、推动新技术转化等方面,双方多次对接。

“当前,济南激光产业链相对完整;激光加工装备领域形成规模优势,并且持续高速增长;产业集聚效应不断凸显;产品逐步迈向高端领域。”济南高新区智能装备产业发展中心副主任赵巍认为,未来,济南激光产业要瞄准高功率、高效率、高精度整机装备;转向以实现客户需求为导向的柔性化、集成化生产;在核心部件小型化方面实现突破,才能彻底走出同质化竞争的窠臼,形成产业领先优势。


来源 : 济南日报·济南发布 发布时间 : 2022-04-11

扫描间隙对激光粉床熔融GH4169合金微观组织及硬度的影响

摘 要:目的 研究相同激光功率、扫描速度及粉层厚度条件下,激光粉床熔融GH4169合金微观组织、硬度及密度在不同扫描间隙条件下的演变规律。方法 采用激光粉床熔融设备制备了GH4169合金试样,通过扫描电子显微镜对微观组织进行了观察,采用

硬度仪测量了试样硬度,基于阿基米德原理测量了试样密度。结果 随着扫描间隙的增加,激光粉床熔融GH4169合金的熔合不良缺陷增多,密度逐渐降低。结论 扫描间隙对激光粉床熔融GH4169合金的微观组织、硬度及密度具有显著影响,合理选取扫描间隙参数,可有效减少熔合不良缺陷,提高致密度和硬度。

关键词:激光粉床;GH4169;扫描间隙;微观组织

金属材料增材制造工艺(Additive manufacturing of metallic materials,AMMM)可以直接将三维数字模型加工为实际产品,与减材制造工艺相比,AMMM工艺在近净成形方面具有天然的优势,例如可以减少产品设计和加工时间、节省原材料以及降低能耗等[1—2]。激光粉床熔融工艺(Laser powder bed fusion,L-PBF)利用激光束斑有区域选择性地逐层熔化粉床上的粉层,成形精度较高,加工后构件相对密度可接近100%,是AMMM技术中最有应用前景的技术之一[3—5]。

GH4169合金具有优异的综合性能,如耐高温、抗腐蚀、抗氧化等,在航空航天、核工业以及海洋工业等中的应用越来越广泛[6—8]。GH4169合金的高硬度和低导热性导致其减材制造工艺中存在加工困难及成本高昂等问题[9]。L-PBF技术可以制造出接近最终形状的零件,国内外众多学者针对GH4169合金的L-PBF工艺,开展了大量研究。Scime和Beuth[10]研究了GH4169合金在激光粉床熔融过程中熔池尺寸及形貌的变化。Gallmeyer等[11]基于不同热处理工艺下激光粉床熔融GH4169合金微观组织与力学性能之间的关系,提出了一种新的热处理工艺。Rezaei等[12]研究了激光粉床熔融GH4169合金微观组织及力学性能的各向异性。Chen等[13]采用L-PBF工艺,研究了GH4169合金与316不锈钢之间的焊接过程。

L-PBF工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描间隙及粉层厚度等,其中,扫描间隙为相邻激光扫描路径之间的间隙,是L-PBF中重要的工艺参数,因此,文中将重点研究不同扫描间隙条件下,激光粉床熔融GH4169合金微观组织及硬度的演变规律。

1 实验

材料为美国Carpenter公司生产的GH4169粉末,化学成分如下(质量分数):Ni为53.06%,Cr为19.65%,Nb为5.02%,Mo为3.07%,Ti为1.00%,Al为0.46%,C为0.04%,余量为Fe。所用粉末的形貌如图1所示,筛分分析显示粉末粒径大部分分布在15~45 μm。

图1 GH4169粉末的形貌

Fig.1 Morphology of GH4169 powder

采用广东汉邦激光科技有限公司的HB 280型激光粉床熔融设备,制备了尺寸为 10 mm×10 mm×10 mm的立方块试样,制备过程中所采用的扫描路径如图2所示,x 和y 方向为扫描方向,z 方向为沉积方向,扫描间隙为60,80,100 μm,粉层厚度为40 μm,扫描速度为2000 mm/s,激光功率为350 W。

图2 扫描路径示意图

Fig.2 Schematic representation of scan strategy

采用80#~2000#砂纸,对试样的xy 面和xz 面分别进行机械研磨,随后采用3 μm的金刚石悬浮液进行抛光,接着采用美国VibroMet 2振动抛光机进行振动抛光,最后采用光学显微镜(Optical microscopy,OM)和电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)进行观察。对于 OM试样,采用 100 mL HCL+100 mL CH3CH2OH+5 g CuCl2 溶液进行化学腐蚀。采用OLYMPUS-GX71型光学显微镜和Philips XL30FEG型扫描电子显微镜进行微观组织观察,采用Mitutoyo HM-102型硬度仪进行了硬度测量,最后根据阿基米德原理,测量了试样的密度。

2 结果与分析

2.1 激光粉床熔融GH4169合金微观组织特征

图3所示为试样xz 面的微观组织形貌,其中图3a为熔池形貌,图3b为晶粒形貌及取向。由图3a—b可知,xz 面晶粒形貌为沿沉积方向延伸的柱状晶,柱状晶晶内取向差异不大,并且柱状晶的生长穿过了熔池边界,跨越了多个沉积层。这是因为在粉层熔融凝固过程中,熔池的温度梯度可以高达105 K/m,处于柱状晶生长的凝固条件内。同时,激光穿透了前一粉层熔融时所形成的熔池,前一粉层熔池和沉积层界面上未熔化的晶粒为新柱状晶的外延性生长提供了形核点[14],因此,激光粉床熔融GH4169合金的晶粒组织以沿着沉积方向延伸的柱状晶为主,并且晶内的取向差异较小。此外,由图3b可知,晶粒形貌虽然不规则,但大部分沿着<001>方向生长,这是因为GH4169合金的基体为面心立方结构,<001>方向为其晶粒长大的择优取向[15]。

图4所示为试样xy 面的微观组织形貌,其中图4a所示为背散射电子图,图4b所示为放大后的背散射电子图。由图4a可知,xy 面上的晶粒形貌非常不规则。图4b显示,放大后晶粒内部具有尺寸小于1 μm的柱状胞晶组织,激光粉床熔融GH4169合金晶粒组织内部的这种柱状胞晶组织来自于凝固形态、溶质原子排斥以及热应力等因素的共同作用[11]。凝固时溶质原子被排斥至枝晶尖端,因此胞晶组织的尺寸取决于熔池凝固时的枝晶形状。同时,由于相邻沉积层反复熔融凝固时所产生的热应力的影响,胞晶组织的胞晶界上有位错缠结形成。

图3 扫描间隙为60 μm下的xz 面微观组织形貌

Fig.3 Microstructure of xz plane under hatch distance of 60 μm

图4 扫描间隙为60 μm下的xy 面微观组织形貌

Fig.4 Microstructureof xy plane under hatch distance of 60 μm

2.2 扫描间隙的影响

图3a及图5为不同扫描间隙下的微观组织形貌,可知,随着扫描间隙的增加,熔合不良缺陷显著增多。这是因为激光能量密度与扫描间隙呈负相关,随着扫描间隙的增加,激光能量密度逐渐不能充分地熔化沉积层之间的粉末,导致出现搭接不良的问题。

图6为不同扫描间隙下试样的相对密度及硬度。由图6a可知,试样相对密度随着扫描间隙的减小而逐渐升高。试样相对密度随扫描间隙的演变规律与图3a及图5的微观组织观察相吻合。随着扫描间隙的减小,激光能量密度升高,试样微观缺陷减少,相对密度随之升高。

图5 不同扫描间隙下的xz 面微观组织形貌

Fig.5 Microstructure of xz plane under different hatch distances

图6 扫描间隙对相对密度及硬度的影响

Fig.6 Effects of hatch distance on relative density and hardness.

图6b为试样xy 面及xz 面硬度随扫描间隙的演变规律,可知,不同扫描间隙下的试样硬度相差不大,而试样xz 面硬度普遍高于xy 面硬度,这是因为激光熔融GH4169合金的微观组织具有显著的各向异性。

3 结语

1)激光熔融GH4169合金的微观组织形貌具有显著的各向异性。在平行于沉积方向上,晶粒形貌为沿沉积方向延伸的柱状晶,柱状晶晶内取向差异不大,并且柱状晶的生长穿过了熔池边界,跨越了多个沉积层;在垂直于沉积方向上,晶粒内部具有尺寸小于1 μm的柱状胞晶组织。

2)扫描间隙对激光熔融GH4169的微观组织及相对密度具有显著影响。随着扫描间隙的增加,GH4169合金的微观缺陷增多,相对密度降低。


来源 : 东莞理工学院 机械工程学院 发布时间 : 2022-04-08

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