激光三维定向仪

近日，西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室成功进行了三维光纤激光加工系统的演示试验，得到在场专家的好评。该系统所使用的500W光纤激光器是由中科院西安光机所新孵化企业西安中科梅曼激光科技有限公司研制。该企业致力于高功率光纤激光器的研发、生产和销售，并可为光纤激光加工系统提供全套的解决方案。现已具备200W～1000W光纤激光器的生产能力，所推出的光纤激光器在切割速度、切割质量等方面与国外同类产品相比具有较强的竞争优势。　　三维光纤激光加工系统　　500W光纤激光器

三维显微激光拉曼光谱仪装置 NanofinderFLEX 　高性能 小型化 低价格 NanofinderFLEX是Nanofinder30的新型系列产品,具有Nanofinder30的基本性能, 各个器件做成小型组件,特别是拉曼光学器件的大小变成原来的1/6, 凝缩成A4尺寸。拉曼光学器件可直接安装在正立式光学显微镜上,非常节省空间,实际上只占有1台正立式光学显微镜的面积。因用光纤连接激光器,光谱仪,致冷式CCD探测器和其他器件, 不需特别配置实验场所。 更换激光光源时, 拉曼光学器件也需一起更换。拉曼光学器件的空间分辨率为300nm以下,其灵敏度高达1分钟内可测出Si的第4级拉曼光谱。操作性出类拔粹,不需任何光路调节,不管是谁都能简单使用。软件是深受用户好评的Nanofinder30的测定软件,测定内容充实,图像的可视化能力超群。特别是拉曼光学器件和压电陶瓷平台的小型化,使装置全体价格大幅下降,实现了低价格。另外, 实验室巳有的激光器,光谱仪和致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用,更能减少大量购买资金。 应用 透明材料(树脂,胶卷,有机EL)的形状观察 半导体/电子材料(异状物,应力,化学组成,物理结构) 薄膜/保护膜(DLC,涂料,粘剂)/界面层,液晶内部构造 结晶体(单壁碳纳米管,纳米晶体) 光波导回路,玻璃,光学结晶等的折射率变化 生物学(DNA, 蛋白质, 细胞 组织等) 特点 空间分辨率300nm以下的三维共焦拉曼光谱图像 高灵敏度(1分钟以内测出Si的第4级拉曼光谱),低功率激光照射(4mW) 采用共焦激光显微镜 拉曼光学器件大小凝缩成A4尺寸,实现低价格 采用压电陶瓷平台(X-Y-Z),扫描精度达到nm级 因采用光纤,使激光和光谱仪的实验配置非常自由 实验室巳有的激光,光谱仪,致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用 继续使用好评如潮的Nanofinder30的测定软件 反褶积软件的使用,使空间分辨率可达1.5倍以上 13581584194 中国联系人三维显微激光拉曼光谱仪装置 NanofinderFLEX 　高性能 小型化 低价格 NanofinderFLEX是Nanofinder30的新型系列产品,具有Nanofinder30的基本性能, 各个器件做成小型组件,特别是拉曼光学器件的大小变成原来的1/6, 凝缩成A4尺寸。拉曼光学器件可直接安装在正立式光学显微镜上,非常节省空间,实际上只占有1台正立式光学显微镜的面积。因用光纤连接激光器,光谱仪,致冷式CCD探测器和其他器件, 不需特别配置实验场所。 更换激光光源时, 拉曼光学器件也需一起更换。拉曼光学器件的空间分辨率为300nm以下,其灵敏度高达1分钟内可测出Si的第4级拉曼光谱。操作性出类拔粹,不需任何光路调节,不管是谁都能简单使用。软件是深受用户好评的Nanofinder30的测定软件,测定内容充实,图像的可视化能力超群。特别是拉曼光学器件和压电陶瓷平台的小型化,使装置全体价格大幅下降,实现了低价格。另外, 实验室巳有的激光器,光谱仪和致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用,更能减少大量购买资金。 应用 透明材料(树脂,胶卷,有机EL)的形状观察 半导体/电子材料(异状物,应力,化学组成,物理结构) 薄膜/保护膜(DLC,涂料,粘剂)/界面层,液晶内部构造 结晶体(单壁碳纳米管,纳米晶体) 光波导回路,玻璃,光学结晶等的折射率变化 生物学(DNA, 蛋白质, 细胞 组织等) 特点 空间分辨率300nm以下的三维共焦拉曼光谱图像 高灵敏度(1分钟以内测出Si的第4级拉曼光谱),低功率激光照射(4mW) 采用共焦激光显微镜 拉曼光学器件大小凝缩成A4尺寸,实现低价格 采用压电陶瓷平台(X-Y-Z),扫描精度达到nm级 因采用光纤,使激光和光谱仪的实验配置非常自由 实验室巳有的激光,光谱仪,致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用 继续使用好评如潮的Nanofinder30的测定软件 反褶积软件的使用,使空间分辨率可达1.5倍以上 三维显微激光拉曼光谱仪装置 NanofinderFLEX 　高性能 小型化 低价格 NanofinderFLEX是Nanofinder30的新型系列产品,具有Nanofinder30的基本性能, 各个器件做成小型组件,特别是拉曼光学器件的大小变成原来的1/6, 凝缩成A4尺寸。拉曼光学器件可直接安装在正立式光学显微镜上,非常节省空间,实际上只占有1台正立式光学显微镜的面积。因用光纤连接激光器,光谱仪,致冷式CCD探测器和其他器件, 不需特别配置实验场所。 更换激光光源时, 拉曼光学器件也需一起更换。拉曼光学器件的空间分辨率为300nm以下,其灵敏度高达1分钟内可测出Si的第4级拉曼光谱。操作性出类拔粹,不需任何光路调节,不管是谁都能简单使用。软件是深受用户好评的Nanofinder30的测定软件,测定内容充实,图像的可视化能力超群。特别是拉曼光学器件和压电陶瓷平台的小型化,使装置全体价格大幅下降,实现了低价格。另外, 实验室巳有的激光器,光谱仪和致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用,更能减少大量购买资金。 应用 透明材料(树脂,胶卷,有机EL)的形状观察 半导体/电子材料(异状物,应力,化学组成,物理结构) 薄膜/保护膜(DLC,涂料,粘剂)/界面层,液晶内部构造 结晶体(单壁碳纳米管,纳米晶体) 光波导回路,玻璃,光学结晶等的折射率变化 生物学(DNA, 蛋白质, 细胞 组织等) 特点 空间分辨率300nm以下的三维共焦拉曼光谱图像 高灵敏度(1分钟以内测出Si的第4级拉曼光谱),低功率激光照射(4mW) 采用共焦激光显微镜 拉曼光学器件大小凝缩成A4尺寸,实现低价格 采用压电陶瓷平台(X-Y-Z),扫描精度达到nm级 因采用光纤,使激光和光谱仪的实验配置非常自由 实验室巳有的激光,光谱仪,致冷式CCD探测器(ANDOR公司)都可使用 继续使用好评如潮的Nanofinder30的测定软件 反褶积软件的使用,使空间分辨率可达1.5倍以上

中科院理化技术研究所段宣明团队、日本理化学研究所河田聪团队通过合作，近日在利用飞秒激光多光子纳米加工技术进行三维微纳结构制备的研究中获得重要进展，成功突破了光学衍射极限，实现了纳米尺度的三维金属纳米结构加工。近年来，利用飞秒激光直写技术进行三维纳米结构加工，已成为一个广泛受到关注的研究工作。该研究团队利用基于非线性光学原理的飞秒激光多光子直写纳米加工技术，突破衍射极限，利用多光子聚合反应成功地获得纳米尺度加工分辨率，并实现了功能性纳米复合材料的三维微纳结构加工。金属纳米材料与结构在电子信息、生物检测等多个领域有重要应用前景，但是加工制备具有各种金属三维纳米结构，仍然是目前国际上研究开发的热点与难点。在利用飞秒激光多光子三维纳米加工技术进行金属纳米结构加工的研究中，加工分辨率长期徘徊在微米至亚微米尺度范围，未能实现突破光学衍射极限的纳米尺度加工。针对飞秒激光多光子还原制备金属纳米结构过程中，金属纳米粒子在激光作用下易于生长成为大块晶体的问题，研究团队提出了利用表面活性剂限制金属纳米材料生长，以获得三维金属纳米结构的思路。他们在硝酸银水溶液中添加了含有肽键的羧酸盐阴离子表面活性剂，使多光子光化学还原的银纳米粒子由微米及亚微米尺度不均一分布，成为尺寸约20纳米的均一分布，获得了仅为约激光波长六分之一的120纳米线宽的银纳米线，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度加工与三维金属纳米结构的加工。同时，激光加工所用功率也由数十毫瓦降低到了一毫瓦以下，为进行金属纳米结构的多光束平行快速加工奠定了技术基础。该项研究工作成果发表在5月18日出版的Small上。该研究工作所展示的任意三维金属纳米结构加工能力，使飞秒激光多光子三维纳米加工技术具备了在微纳电子器件的三维金属纳米布线与三维金属T型栅、人工介质材料、亚波长等离子光学器件、表面等离子生物传感器及太阳能三维纳米电极等纳米器件制备中获得广泛应用的可能性。中国科学院、科技部国际科技合作计划、日本科学技术振兴机构对该研究工作给予了支持。

在山西五台山南台西麓的树林中，千年古刹佛光寺静静矗立。作为国务院公布的第一批全国重点文物保护单位，佛光寺已列入世界遗产目录。其中，建于公元857年的佛光寺东大殿是我国现存最为完整、体量最大的唐代木结构建筑，也是研究唐代木结构建筑最为重要的“标准器”。　　据清华大学建筑设计研究院文化遗产保护研究所等编写出版的《佛光寺东大殿勘察研究报告》描述，佛光寺东大殿背靠陡崖，50年代曾由于崖体倒塌使大殿后墙局部遭到破坏，同时存在局部基础不均匀下沉和木构建糟朽、断裂等问题。　　“清华大学文化遗产保护研究所承担了佛光寺东大殿精确测绘等工作。我们希望对东大殿用三维激光扫描的精确测量方法，来确定建筑结构变形，通过对变形的量化分析，得到东大殿结构是否安全的结论。”清华大学建筑学院副院长吕舟教授说。　　20世纪30年代，梁思成、林徽因根据敦煌第61窟中的“大五台山图”发现了佛光寺东大殿，作为至今国内已知的唯一唐朝木建筑，这座珍贵的建筑对我国建筑史研究具有极重要的意义。　　自梁思成开展佛光寺调研的1937年至今70多年里，建筑历史界多次踏勘、测量东大殿。但测量手段基本以皮尺、钢尺的手工测量为主，数据取舍到0.5厘米。　　吕舟说，前人所做的测绘已取得巨大成果，但由于以往测量工具和测绘手段的限制，难以达到更高精度，误差量也难以控制，测量结果不一。在本次勘察中，使用了三维激光扫描配合全站型电子速测仪定位，全站仪可给出控制点的空间相对坐标，为扫描结果的三维空间形象提供坐标 再加上局部的手工测量，从而得到一套精确、客观的东大殿数据。如今，在古代建筑测绘领域，三维激光扫描已是一项常用的技术。　　据介绍，与传统测绘技术相比，三维激光扫描的优势在于数据全面性和准确性，可以在电脑中像做透视一样进行切片测量，从而测量无法直接测量的位置，完成实测不可能完成的工作，并尽可能测量到所有数据，再通过数理统计推断出最符合的原始设计尺寸 全站仪所获得数据精确，角度误差为秒级，测距误差为毫米级 观测速度快，采集单个点仅需几秒钟 工作距离最远可达数百米等。　　吕舟说，“通过三维激光扫描获得东大殿精确测绘数据后，东大殿一些法式制度上的规律开始清楚地呈现在我们面前，使重建或复原东大殿，消除结构变形影响的标准形态成为可能。”通过对三维激光扫描点云切片与复原的东大殿标准结构剖面相比较，就可得到东大殿准确的结构变形情况，对东大殿结构安全做出判断。这也是我国第一次把三维激光扫描应用于木结构文物建筑的结构安全评估。　　以文物保护为目的的测绘要求准确地反映文物建筑的现状，包括残损、构件错置、改动、变形的情况，手工测绘中难以准确、清晰地表现出文物建筑现状，或有可能在测绘过程中被忽略。“三维激光扫描为解决这一问题提供了可能性。”吕舟说。　　东大殿被称为我国古代建筑遗存中最为珍稀的一座，其所蕴含的设计思想、结构尺度和加工做法在非物质遗存方面具有非凡价值。因此，吕舟表示，以精密测绘入手，通过运用精密测量工具与传统测绘相结合的方法，取长补短，力求在使用目前最先进的技术条件下，得到尽可能精确而全面的测绘结果等。在该结果基础上，绘制东大殿复原理想设计图。　　“在上述工作的基础上，我们才能提出了东大殿保护工作计划以及初步的修缮建议等。”吕舟说。　　据国家“指南针计划—中国古代发明创造的价值挖掘与展示”专项，在“古代著名的遗址、墓葬、古建筑和土木工程设计、建造材料技术等方面”，“进行系统的专项调查、整理挖掘、研究展示、抢救传承”。　　文物建筑测绘国家文物局重点科研基地(天津大学)主任吴葱教授说，除三维激光扫描技术和全站仪外，他们还将多基线数字近景摄影测量系统、固定翼无人机、无人直升机等新技术应用于古建筑测量中，精确测绘了柬埔寨吴哥古迹、天坛、故宫、颐和园、山西应县木塔、辽宁义县奉国寺等20多处古建筑。

手持三维激光扫描仪采用非接触式测量方式，可以实现对飞机的无损检测。手持三维激光扫描仪具有检测速度快、数据全面、灵活性高等特点，可以应对复杂曲面、涡轮叶片、死角等难以检测部位的测量需求。　　采用手持三维激光扫描仪对飞机零部件进行检测时，可以短时间内获取准确可靠的三维数据，并在三维软件中生成三维模型，与数模比对，从而获得偏差色谱图，得出完善的修正方案，大大提高检测效率，减少时间和人力成本。　　三维计量解决方案保障飞行安全　　面向工程的设计和逆向工程　　手持三维激光扫描仪可以用于获取飞机或航天器的几何形状和尺寸。这对于工程设计、维护和改进非常重要。此外，该技术还可以应用于逆向工程，即根据现有物体的扫描数据进行数字化建模和重新设计。　　空间测量和安全　　在航空航天领域，精确的空间测量对飞行器的安全至关重要。手持三维激光扫描仪可以进行高精度的空间测量，用于检测构件之间的间隙、测量零部件的尺寸和形状，并评估飞行器的结构完整性。　　飞机机翼检测　　飞行中机翼的变形会严重影响飞机的空气动力性能，对其的定期检修至关重要。三维扫描仪可高效获取机翼的三维数据，细致捕捉机翼表面缺陷宽度、长度和深度，数据全面。　　以上就是关于“手持三维激光扫描仪在航空航天应用解决方案”的具体介绍，如需了解更多关于手持3D扫描仪的信息，可联系赢洲科技。

法如科技有限公司(纳斯达克：FARO)，世界领先的便携式测量以及成像解决方案提供商，日前发布全新法如激光扫描仪，即Focus3D。　　 　　Focus3D 是一款革命性的高性能三维激光扫描仪，可进行复杂测量和建档，配有直观的触控屏，操作非常简便，如同一台即拍即得的数码相机。与同类产品相比，重量轻四倍，体积小五倍，可谓是业界最小、最轻的激光扫描仪。　　Focus3D 利用激光技术，在短短几分钟内，即可生成复杂环境和几何物体的详细三维图像，简直难以置信。数百万彩色点组成的三维点云，可将当前环境数字化再现。　　该款全新法如激光扫描仪Focus3D 可广泛用于大空间环境的建档、零部件的质量控制以及逆向工程等。凭其毫米级的测量精度以及每秒 976,000 个测量点的测量速度，Focus3D 可提供最高效、最精确的三维测量和建档，包括建筑施工、挖土石方量、建筑物外墙和结构变形、犯罪现场、事故地点、产品几何形状、工厂过程控制等。　　 　　Focus3D 是一款自成体系的产品，无需额外装置、电缆或便携式 PC 等。其外形尺寸仅有 24 x 20 x 10cm，重量仅有 5.0kg，结构小巧，便于携带。　　Focus3D 集成有彩色照相机，可实现零视差自动颜色叠加，进行照片般逼真的三维扫描。并配有高性能锂电池，工作时间长达 5 小时，在使用时也可进行充电。而且，所有扫描图像都存储在一个SD卡中，从而可将数据简便、安全地传送到 PC。　　法如 Focus3D 可兼容许多应用软件。Focus3D 中集成的扫描处理软件 SCENE 其接口非常灵活，可连接 AutoCAD 以及其它 CAD 软件，诸如 Rhino、Microstation、Geomagic、Polyworks 等。　　 法如科技公司在全新 Focus3D 产品上进行了全面创新和功能改进，包装尺寸减少 50%。就同类技术而言，与当前的任何激光扫描系统相比，其价格更是降低一半以上，性价比极高。　 &ldquo 通过革命性的产品 Focus3D，法如科技公司可向建筑师、土木工程师和工厂设计师，提供一种高效的工具，以快速、无缝、精确地对各种建筑物、工厂和施工现场的当前状态进行建档。Focus3D 功能先进，用户界面直观、简便，测量更加专业，跨越了相位式激光扫描技术的鸿沟&rdquo ，法如科技公司CEO Jay Freeland 如是说。　　公司介绍：　　作为便携式三坐标测量臂和三维激光跟踪仪测量的领先者，法如公司是一家具有世界领先技术的集设计、生产、软件开发于一体的三维检测设备科技公司。迄今为止, 已在全球有安装了超过20000台设备，拥有超过10000个客户，同时，法如公司也是该行业唯一的纳斯达克上市公司。　　我们的产品可用于进行夹具检具检测、CAD数模对比、逆向工程等，广泛应用于机械制造业及工业设计行业，诸如汽车、航空航天、模具、船舶制造、钢铁、等领域。　　我公司总部位于美国佛罗里达州奥兰多市,亚太总部设在新加坡 同时，在瑞士、德国等欧洲国家设有制造工厂。FARO于2004年2月在中国上海成立了中国分公司,目前,随着FARO在中国队伍的不断扩大,我们已在北京建立了办事处,在广州、成都、长春及西安等地区设立了联络点。并建立了该行业亚洲唯一的技术服务中心，使得我们能更好的为客户提供最直接的服务。　　欲知产品更多信息：点击进入 法如科技 FARO Technologies,Inc.地址：上海市桂林路396号3号楼1楼 邮编：200233Tel： 86-21-61917600 Fax：86-21-64948670网址： www.faroasia.com/chinae-mail: chinainfo@faro.com

近期，天津市地质工程勘测设计院研发了一套移动式三维激光扫描系统，最高运行速度可达5公里每小时，点云分辨率最高可达2 mm，具备开展轨道交通结构大范围快速检测的技术能力，技术水平全国领先。同时，基于移动式三维激光扫描系统，科研团队联合外部技术团队研发了一种非接触式快速检测技术，可快速获取地铁隧道、车站、轻轨高架等结构表面的海量点云数据。根据点云数据所包含的坐标数据、图像灰度值等信息进行深入的处理、分析，能够获得诸如隧道内壁影像、隧道收敛直径、管片错台、限界入侵、渗漏水、结构裂缝等有效信息，实现对目标区间的结构尺寸、变形大小、病害点位等进行检测目的。检测区域隧道点云漫游图目前，移动式三维激光检测技术已成功用于工程项目中，累计检测里程达5公里，实现了目标区域全要素点云数据获取，完成了对隧道结构尺寸、病害分布、管片状态的检测分析。

10月29日，江苏扬力集团宣布，具有自主知识产权的TL3015型双柱龙门式三维五轴激光切割机研制成功。　　三维激光切割机在国际上最早出现于上世纪70年代初期，如今在汽车制造、工程机械、航天航空、模具开发等领域获得广泛应用。然而，目前国际三维激光切割设备的研发主要依赖德国、意大利、日本等国家。　　江苏扬力集团研究人员历时一年成功研制出具有自主知识产权的三维五轴激光切割机。这台设备广泛适用于碳钢、不锈钢、铝合金等金属材料与木质、皮革、聚碳酸脂等非金属板材及其成型工件的三维空间，进行高精度、高效率的立体式切割加工。

无人机自动分析识别检测系统方案一、方案背景低空无人机(Unmanned Aerial Vehicle缩写 UAV )也称为无人航空器或遥控驾驶航空器，是一种由无线电遥控设备控制，或由预编程序操纵的非载人飞行器。无人机具有机动灵活的特点，它体积小，重量轻，可随时运输和携带。它对起降的要求低，随时飞降。无人机一般在云下低空平稳飞行，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷。除了具有广阔的军事应用前景外，用无人机替代有人飞机执行高风险任务，也是当今国际航天领域一个重要发展方向。特别是在近几年国际局部战争中无人机被大量地使用。对无人机的监管存在盲区，无人机的大量使用更是给公共安全带来隐患。本来是为合法用途使用的无人机越来越多的被用于犯罪目的。公众已经日渐强烈的意识到了无人机可能造成的危害。无人机能窥探隐私/技术；无人机能影响民航 – 接近撞机；无人机可能会出现在敏感地区、关键位置和政府设施区域；无人机甚至能自动射击… … 最近两年，全国已发生多起无人机空中逼停飞机事件，成为民航飞行的“隐形杀shou”。2013年底，北京一家公司在没航拍资质、未申请空域的情况下航空测绘，造成多架次民航飞机避让延误。2017年浙江萧山机场、绵阳机场，此次成都机场都是由于不明无人机，导致了数百架飞机延误，数万人滞留，给国家和人民带来的损失是数以亿计的。二、无人机监测与反制现状2.1无人机控制链路介绍无人机如何控制呢？无人机使用无线链路进行远程控制和视频数据回传，超过90% 的无人机使用ISM频段 (2.4GHz) 操作，包括跳频， Wi-Fi等， 其中控制链路采用：常用的频率为 ISM 频段: 2.4 GHz， 5.8 GHz很少使用: 433 MHz， 比2.4GHz传播距离更远少量使用过时的遥控频段: 27 MHz， 35 MHz， 72 MHz (使用 PCM 或模拟编码)，这类无人机逐步消失了。无人机根据价格水平有不同的控制方式，比如一些低成本的无人机采用蓝牙技术（ISM2.4GHz）；大部分无人机采用Wi-Fi或跳频（ISM2.4GHz）；也有部分高端无人机采用基于预设路径的卫星导航。 2.2无人机主要监控方式各国对无人机的监控主要的手段分为两种方式：行政监管、技术防范。2.2.1行政监管：日本为了加强无人机管理，实施了新的《航空法》，规定人口集中的地区一律禁止飞无人机，防止无人机引发事故或被用于犯罪，违者将处以50万日元的罚款；英国对无人机使用也作出规定，航空法第166条第三款规定，小型无人机操作员必须保持时时刻刻能看见无人机，对无人机能够完全掌控，在飞行时应与其它飞行器、人群、车辆以及建筑保持一定的距离，以免发生碰撞事故。2.2.2技术防范从技术角度来说。目前，国外无人机反制技术大致有信号干扰、雷达探测、激光炮击落、综合型技术等几大类。（1）信号干扰：无人机工作时需要知道自己的精确位置，但无人机自身无法获得足够精确坐标数据，因此，无人机上通过安装GPS信号接收机，采用GPS卫星导航系统与惯性导航系统相结合的方式进行飞行控制。信号干扰技术是通过影响无人机的GPS信号接收机，使其只能依靠基于陀螺仪的惯性导航系统，而无法获得足够精确的自身坐标数据。美国DroneDefender电波枪打击技术美国俄亥俄州非盈利开发机构“巴特尔”(Batfeoe)最近推出了一种DroneDefender反无人机设备。DroneDefender设备前端上部安装了一根白色的杆状天线。这种设备采用非破坏性技术，是首款能移动、精准、快速阻止可疑无人机靠近的专用设备。用户只需将其指向空中的无人机，扣下扳机，就可以将目标“击落”。该设备只对实时遥控型无人机或依靠GPS导航的无人机有效(如常见的四轴飞行器和六轴飞行器)，打击范围约400米；欧洲空客集团反无人机系统，空中客车防务及航天公司研发了一种反无人机系统，采用干扰技术对目标信号的频率进行干扰，而不会影响到周围其他频率的信号。该系统可远距离侦察在争议地区飞行的非法无人机并实施打击，同时又能尽可能地减少对其他物体的影响。该系统具备信号分析技术和干扰功能，并配有雷达、红外相机和定向仪，可以侦察到5至10公里范围内的无人机，还可对无人机的威胁性做出判断。基于庞大的信息库信息，该系统还可以对无人机的信号进行分析，一旦发现问题，系统就会通过干扰台切断无人机与其操作人员之间的联系，然后定向仪会追踪到无人机操作人员的具体位置，便于实施抓捕行动。（2）雷达探测：瑞典“长颈鹿”雷达系统，据美国H JS　Jane’s国防、安全情报网站2015年9月1 6日报道，瑞典萨博公司在苏格兰的西弗瑞格(WestFreuqh)靶场演示验证了其“长颈鹿”捷变多波束(AMB)雷达系统对低空、低速小型目标的探测能力。此次试验名为“布里斯托15”，显示了该雷达对低空、低速小型目标强大的探测能力(ELSS)，该雷达在执行全部空中监视任务的同时，能够执行反无人飞机系统(UAS)作战任务。在“布里斯托15”试验中，雷达散射截面精确到0.001平方米，增强了对低空、低速小型目标的探测能力，可自动识别低空、低速小型目标并对其进行跟踪，业余爱好者操作低速、小型四轴无人飞机系统。“长颈鹿”捷变多波束雷达系统属于地面和海洋的二维或三维G／H波段被动电子扫描阵列雷达家族系列，可在提供海岸监视能力的同时，对固定翼飞机、直升机、地面目标、干扰机和弹道目标进行分类与跟踪；意大利“猎鹰盾”系统2015年9月15日，在英国伦敦举办的英国军警装备展DSEI上，意大利芬梅卡尼卡集团SeIex ES公司展示了其研发的“猎鹰盾”无人机系统。该系统能够定位、辨识和控制对公共安全或是私人构成威胁的远程微型或者小型无人机，即所谓的“流氓无人机”。该公司称，这种设备的市场价值可能达数亿英镑；“猎鹰盾”系统利用摄像机、雷达和先进的电子设备监控无人机接收和传输的信号，从而对其进行追踪并确定其类型。一旦锁定目标，“猎鹰盾”就会利用其专有技术控制无人机，甚至将其坠毁。与其他企业利用电子战击毁无人机的系统相比，“猎鹰盾”优势在于，在精准击落“流氓”无人机的同时，可以有效避免对周边建筑物等环境造成伤害。此外，发送无线电信号控制无人机时，还不会妨碍紧急救援服务甚至移动通讯等其他重要信号的传输；墨西哥JAMMER公司防卫系统墨西哥JAMMER公司开发了Tamce Bloqueador Direccional Anti-Drone防卫系统，用于家庭防空。系统的干扰功率为20瓦，可压制几百毫瓦的无人机。启动开关后，干扰器可以干扰2．4G和5．8G信号，这对于大部分消费级无人机来说，遥控信号和图传信号都会丢失，丢失了信号后无人机只能返航或者原地降落；美国Drone Shield公司监测系统美国无人机探测系统制造商Drone Shield研发出了利用雷达或麦克风来监测无人机的技术。它内置了Raspberry Pi、信号处理器、麦克风、分析软件、无人机声音特性的数据库，通过监听周围环境的声音，通过声音对比确定是否有无人机。当有无人机在附近时，通过邮件或者短信发出警报。从原理上来看，预警技术并不难，因此监控的准确性和低误报率就非常关键，在这方面，Drone Shield拥有自己的专利技术。据悉，美国当局已经利用这种系统来为监狱、体育赛事和政府大楼提供安保。（3）综合型技术:英国反无人机防御系统AUDS，2015年10月，英国广播公司、美国国土安全新闻网、俄罗斯卫星网等网站分别对英国完全集成的“反无人机防御系统(AUDS)”进行报道。该系统俗称电磁干扰射线枪，由英国的三家防务技术公司(Blighter Surveillance　Systems，Chess Dynamics和Enterprise　Control Systems公司)联合研发，可以探测、跟踪并摧毁小型和大型无人机。该系统可以全天24小时开机，全自动运行。首先使用雷达和光学仪器(即雷达探测系统)搜索无人机，当雷达或光学系统探测到目标后，动态定位和视频追踪系统进行跟踪，随后定向射频干扰系统开始工作，发射定向的大功率干扰射频，干扰无人机自控系统，切断无人机与后方控制中心之间的数据联接或无线电通讯，致使无人机无法自主飞行，导致坠毁、迫降或者返航。AUDS系统的售价约为100万美元，可以安装在车载平台上，部署到军事前线、偏远边境或城市地区执行反无人机任务。该系统由三个子系统和一套总控设备组成。三个子系统分别是雷达探测系统、动态定位和视频追踪系统、定向射频干扰装置。雷达探测系统由Blighter公司研制，据称可探测反射面积0.01平方米大小的目标，最远探测距离可达8公里，并通过选配不同的天线来实现俯仰角度和水平旋转角度的变化；动态定位和视频追踪系统由CHESS dynamic公司开发，由一个可以旋转的机械平台加上高分辨的摄像机和热成像相机组成，以实现视频追踪，可以选装光学干扰装置发出高密度光束；定向射频干扰装置由Enterprise Control Systems公司研发，它使用高增益四频段天线来对准目标发出电波，可以使在C2频道下工作的无线遥控装置失灵，无法接收到指令的无人机只能盘旋不动，直到电力耗尽坠毁。报道称，该系统于2015年5月首次公开亮相，并在欧洲(如英国、法国)和北美(如美国)野外与城市等不同地形环境中进行了测试；泰利斯公司组合装备泰利斯公司正在推出一种由雷达、声像探测器、定向仪、射频和视频定位器和激光扫描装置组成的组合设备。对非法无人机的压制任务由动能杀伤武器完成，也可以通过激光干扰、选择性干扰、GPS电子欺骗、电磁脉冲来完成，还可以用另外一架装备干扰设备的无人机进行拦截。泰利斯公司已经针对4旋翼无人机和其他小型无人机进行过反无人机的技术试验。（4）其他技术：无线电控制采用接收器追踪并确定无人机，使用足够强大的电子信号照射无人机，夺取其无线电控制权。操作过程中，一旦无人机不能接收信号，就会坠毁，通过借助阻截无人机使用的传输代码，进而控制无人机，令其返航。美国联邦航空管理局(FAA) 与信息技术公司CACI推出了SkyTracker系统，该系统可在敏感地带如机场周围构建电子边界线。CACI表示，该系统可利用无人机无线电线路来识别和定位在禁飞或受保护空域内飞行的无人机，还可定位无人机的操纵人员。CACI网站提到：“CACI系统可精确定位黑飞无人机，并可将同一空域内其它无人机与此区别出来。”CACI称，SkyTracker还可有效地阻止指定无人机；微波干扰，微波武器又叫射频武器，这种武器可利用高能量的电磁波辐射去攻击和毁伤目标。与激光武器相比，微波武器作用距离远，受气候影响小，火力控制方便。军事专家们预测，随着新技术、新材料的不断发展，微波武器将会发挥越来越多的作用。俄罗斯联合仪表制造集团已制成超高频率微波炮，可用于帮助地对空导弹“山毛榉”攻击无人机及高精度武器电子设备。微波炮射程超过10公里，将其安装在特殊平台上可实现360度全方位防御。该款武器除了可搭配“山毛榉”地对空导弹用于防空外，还可检测俄军电子系统抗微波辐射能力；声波干扰，声波干扰技术就是利用声波使陀螺仪发生共振，输出错误信息，从而导致无人机坠落。研究人员发现，如果声音足够强(例如达到140分贝)，声波可以击落40米外的无人机。韩国2015年8月公开了一种利用声波干扰陀螺仪击落无人机的技术。研究人员给无人机接上非常小的商用扬声器，扬声器距离陀螺仪4英寸(约10厘米)左右，然后通过笔记本电脑无线控制扬声器发声。当发出与陀螺仪匹配的噪声时，一架本来正常飞行的无人机会忽然从空中坠落。当然，在真实的攻击场景中是不可能把扬声器接到无人机上的，这种方法还不是真正有效的反无人机措施。目前存在的难点在于瞄准和跟踪，未来可能与跟踪雷达配合使用。三、系统实现 目前国内低慢小目标探测需求突现，其中蕴藏的巨大市场需求。本系统依托激光雷达技术，多无人机进行实时在线监测。该系统可以全天24小时开机，全自动运行。首先使用激光雷达和光学仪器(即雷达探测系统)搜索无人机，当雷达或光学系统探测到目标后，动态定位和视频追踪系统进行跟踪。 整套系统由三部分组成：激光雷达探测系统、旋转云台、动态定位和视频追踪系统、定向射频干扰系统。光电设备，先由激光雷达，最远探测距离可达20公里，最小分辨率可达0.01m2大小的目标，发现目标后，动态视频追踪系统根据目标距离自动调节光学摄像机和热成像相机焦距，依靠旋转云台进行动态定位及视频追踪，提高系统检测的准确性及无人机的移动趋势；定向射频干扰系统根据无人机运行轨迹及距离，定向发射射频干扰或捕捉网等手段，对无人机进行干扰及捕捉。系统可以安装在车载平台上，部署到军事前线、偏远边境或城市地区执行反无人机任务。四、优势比较到目前为止，大多数雷达都是所谓的脉冲雷达。例如，这适用于几乎所有用于空中交通管制的雷达。脉冲雷达以固定的间隔发射短而强大的脉冲，并且该脉冲的一些被物体反射。通过测量发送和接收反射信号之间的时间，可以计算到物体的距离。脉冲雷达系统擅长检测大面积天空内的物体，并确定与物体的距离。另一方面，它们不太适合确定物体的速度和方向。多普勒雷达系统传输恒定信号。利用多普勒效应，当发射它的物体远离观察者时，信号的波长增加，而当物体向观察者移动时，信号的波长减小。正是这种效应导致救护车警报器在驶过后发出不同的声音。物体移动得越快，效果越强。因此，多普勒雷达可以基于从物体反弹回来的信号波长的变化以非常高的精度确定物体的速度。还可以以非常高的精度确定物体的运动方向。多普勒雷达系统提供了有关被检测物体的更多信息。另一方面，教科书会说多普勒雷达在覆盖大片天空和确定物体距离方面不如脉冲雷达。无人机的飞行速度非常慢。这使得它们难以使用脉冲雷达进行检测，也不适用于多普勒雷达系统。因为即使整个无人机移动缓慢，转子也会快速移动，并在多普勒雷达中产生独特的信号。“除了它们的小尺寸以及它们可以飞得极低的事实之外，无人机还带来了其他一些挑战。无人机尤其具有极强的机动性。熟练的操作员可以利用它来将无人机隐藏在不相关的物体之间，如树木，建筑物，鸟类等。这需要雷达集成的光学系统。通过组合雷达和光学传感器，跟踪无人机同时避免误报，例如当一只鸟飞过时更加可行。光学传感器还有助于识别无人机。激光雷达，采用不可见光对空域进行360°全方位不间断探测，整个系统具有以下优势：1、测量精度更高：激光雷达在测距领域拥有突出优势，测量更加准确。2、全机型覆盖式监测：激光雷达通过发出的光路对空域进行不间断扫描，当无人机出现在空域后，根据反射光的区别进行监测。完全覆盖全部无人机机型，从根本上解决了依靠不同频段监测对应频段无人机的弊端，真正实现了全机型覆盖式监测。3、高可靠性：动态视频追踪系统根据目标距离不同自动调节光学摄像机和热成像相机焦距，依靠旋转云台进行动态定位及视频追踪，大大提高系统检测的准确性，降低系统误报记录，可靠性高。五、系统结构图 创新点：通过组合雷达和光学传感器，跟踪无人机同时避免误报，例如当一只鸟飞过时进行区分。光学传感器还有助于识别无人机。激光雷达，采用不可见光对空域进行360° 全方位不间断探测，整个系统具有以下优势：1、测量精度更高：激光雷达在测距领域拥有突出优势，测量更加准确。2、全机型覆盖式监测：激光雷达通过发出的光路对空域进行不间断扫描，当无人机出现在空域后，根据反射光的区别进行监测。完全覆盖全部无人机机型，从根本上解决了依靠不同频段监测对应频段无人机的弊端，真正实现了全机型覆盖式监测。3、高可靠性：动态视频追踪系统根据目标距离不同自动调节光学摄像机和热成像相机焦距，依靠旋转云台进行动态定位及视频追踪，大大提高系统检测的准确性，降低系统误报记录，可靠性高。

项目编号：0716-224SCC911358项目名称：中国科学院光电技术研究所三维扫描式激光多普勒测振仪采购项目预算金额：510.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：490.0000000 万元（人民币）采购需求：序号设备名称数量买方名称交货地点交货期1三维扫描式激光多普勒测振仪1套中国科学院光电技术研究所中国四川省成都双流西航港光电大道1号合同生效后5个月内设备到达用户场地 合同履行期限：合同生效后5个月内设备到达用户场地本项目( 不接受 )联合体投标。

2024年3月20日至22日，备受瞩目的SEMICON China 2024在上海新国际博览中心隆重举行。作为全球规模最大、规格最高、最具影响力的展会，有1100家企业参展，覆盖芯片设计、制造、封测、设备、材料、光伏、显示等产业链，是半导体行业的开年盛会。展会期间，仪器信息网有幸采访到了丹东奥龙X射线仪器集团有限公司项目应用总监陈立明老师。在采访中，陈老师就奥龙集团在半导体量测或缺陷检测等方面的发展现状、奥龙在近年取得的成绩以及2024年的发展规划、半导体量测和晶圆缺陷检测设备在未来国际竞争中的发展趋势等话题进行了深入交流。以下是现场采访视频： 仪器信息网：本次是贵公司第几次参加Semicon China，参会感受如何？陈立明老师：我们奥龙集团每一届都会参加，展会很好，展会上我们结交了很多新朋友新客户，通过展会让我们和新老客户有一个更多的交流的机会。仪器信息网：本次参会，贵公司带来了哪些半导体量测或缺陷检测等方面的解决方案或产品？其采用的主要原理或技术有哪些，有哪些创新？陈立明老师：本次我们奥龙集团带来了最先进的快速扫描的桌面型微焦点CT，新款的x射线晶体定向仪和荧光光谱仪。专门为半导体系统开发的这种桌面型的微焦点CT，具有精度高，能达到一个面的这种检测精度，满足了晶圆等半导体这种的检测的精度。该产品具有使用快捷，采集速度快等特点，可以实现便携移动式使用。晶体定向仪，可以根据客户的需求进行差异化定制，能解决客户晶圆角度偏差的这种问题。仪器信息网：相关产品主要有哪些具体的应用?解决了用户的哪些痛点?陈立明老师：用户在多层线路板焊接后，如果用二维检测会影响检测的效果，而三维检测就能解决在多层线路板中检测的这种问题。仪器信息网：相比于其他量检测技术有哪些优势和特点?在与竞争对手的较量中，贵公司如何保持自己的差异化优势?陈立明老师：奥龙集团是最早投入3D检测的这种民营企业，公司承担了国家科技部多模式成像系统的项目研发，完成实现了国产化软件的控制。尤其自主开发的这种平面CT，为晶圆线路板的检测提供了有力的技术支持。我公司对于高端X射线技术，每一年的研发投入都在不断的提升，工业CT产品每一年都有新产品的推出。 仪器信息网：您认为当前半导体行业对量测和缺陷检测设备的最大需求是什么?陈立明老师：作为X射线检测技术，奥龙集团作为承载着中国X射线60年的这种研发历史的企业，立足于三维CT产品的国产化的开发，目前大部分企业使用的还是进口设备，而我公司研发的这种开放式射线管解决了用户依靠进口机器的这种瓶颈。仪器信息网：贵公司在过去一年中，在中国市场取得了怎样的成绩?在2024年又有哪些战略或市场规划?陈立明老师：过去一年奥龙集团成绩很喜人，业绩较比同行业有较高的数据增长，高端设备的开发、自动化检测发布力度也进行了加大，让机械机器代替人工进行无损检测，还有人工智能投入也比较比前几年也有很大的提高。仪器信息网：近年来，中美科技战愈演愈烈，特别是美日荷出口半导体设备的管制越来越严。面对全球市场的变化，贵公司有哪些长远的战略规划?陈立明老师：首先面对这种国际形势，我们奥龙集团在软件方面实现了自主研发国产化，在XRD、XRF这种设备中控制软件全部国产的自主化，硬件部分采用了国产的自主品牌。仪器信息网：根据您的观察和分析，您认为未来半导体量测和晶圆缺陷检测设备市场将呈现哪些趋势?陈立明老师：结合着奥龙集团近几年销售产品的这种情况，我们综合分析产品趋势呈上升趋势。我公司近几年销售的 X射线定向仪和衍射仪销量呈上涨趋势，设备的销售预示着该行业需求会越来越大，未来市场也会更大，机遇也会更多，晶圆缺陷使用无损检测的这种需求也是越来越多，平面CT的检测需求也在加大，未来的中国市场会更好。

面对远距离小目标，常规探测手段往往只能对其定位，看到的目标只是一个点。而有些特殊需求下，需要掌握其面特征甚至体特征，实现运动目标认知，此时迫切需要发展超分辨成像手段。国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室主任胡以华教授团队，继2022年实现10千米距离上优于2厘米分辨率的国内外报道最高水平的反射层析激光雷达超分辨二维成像的基础上，近期实现了三维超分辨成像的重大突破。实现10千米距离2.0×2.0×3.5厘米分辨率的三维超分辨成像反射层析激光雷达实现二维成像的原理日趋成熟，国内外也开展了相关的实验研究，但是实现三维成像的原理和方法在国内外未见报道。团队创新性地提出了反射层析激光雷达三维成像技术架构，建立了激光探测的多角度多视场交叠取样、窄脉冲激光回波的高速高保真采集及图像重构融合处理方法，研制出反射层析激光雷达三维成像实验系统，在合肥紫蓬山地区开展了距离为10.38 km的外场实验，实现目标图像的三维超分辨重构。实验中，在山上(31°43′28″N, 116°59′55″E)的百米高实验塔上分别设置两类目标：1）高度75 cm、宽度30 cm的立体组合件，如图1 (a)所示；2）多块厚度1.7 cm、断面面积不同的块状体构成的从下到上间距9 cm到2 cm递减、面积渐小的60°倾斜角梯形立体分辨率测试靶，如图1 (b)所示。成像实验系统布置在该市华南城(31°46′20″N, 117°5′35″E)楼上，如图1 (c)所示。在多种实验环境和实验参数设置下，成功获得了如图2 (b)、图2 (d)所示的立体目标三维超分辨成像结果。图1 反射层析激光雷达三维成像实验实施图(a) 立体组合件；(b) 立体分辨率测试靶；(c) 反射层析激光雷达三维成像实验系统经第三方专家现场实测，在10.38 km距离上，环绕平面成像分辨率优于2 cm，环绕轴向分辨率优于3.5 cm。根据反射层析激光雷达成像的原理，只要激光脉冲回波信噪比足够，其三维成像分辨率与光学孔径、作用距离、激光发散角相对无关，因此，本实验为实现千千米超远距离微小目标的三维成像奠定了基础。该实验系统光学孔径为260 mm，相同孔径的光学成像系统衍射极限角约为5 μrad，对应10 km处常规光学成像的极限分辨率约为5 cm。本成果取得了超过同口径光学成像衍射极限的远距离小目标超分辨成像能力，其成像分辨率居激光成像领域国内外最优水平，特别是通过独创的技术手段和处理算法首次得到立体目标结构的十千米距离厘米级超分辨三维成像结果。图2 目标实物与成像结果(a) 立体组合件；(b) 立体组合件重构图像；(c) 立体分辨率测试靶；(d) 立体分辨率测试靶重构图像科研团队简介国防科技大学电子对抗学院胡以华教授科研团队长期致力于运动目标精确激光探测和光电对抗等领域方向理论与应用研究，围绕目标的激光三维成像、反射层析激光雷达成像、大气扰动激光探测、相干探测、光子探测以及量子纠缠探测方法，取得了一系列研究成果，为空天弱暗目标远距离探测、高精度定位和多维信息获取提供新型技术手段。团队先后出版专著《激光成像目标侦察》、《目标衍生属性光电侦察技术》、《Theory and Technology of Laser Imaging Based Target Detection》和《激光相干探测应用理论方法》，公开发表学术论文300余篇，授权发明专利70余项，获国家技术发明二等奖2项、国家教学成果二等奖2项、安徽省重大科技成就奖、省部级科技一等奖8项。团队带头人，国防科技大学电子对抗学院胡以华教授，脉冲功率激光技术国家重点实验室主任，光学工程学科首席专家，中国光学学会会士，安徽省科学技术协会兼职副主席。长期从事光电探测与对抗领域研究，取得多项系统性创新成果。

FreeScan Trio三目激光手持三维扫描仪为先临三维自主研发的又一款跨时代创新产品，是先临天远FreeScan系列的旗舰机型。FreeScan Trio采用公司原创的智能自定位技术，可实现不贴点激光扫描；同时配置了高分辨率的三目视角和132束激光线以及五种测量模式（高效/标准/精细/深孔扫描模式，摄影测量）。智能自定位技术，无需贴点高效模式下，采用原创自定位技术，通过98线密集激光阵列配合三目视角，省去粘贴和去除标志点的冗长辅助工作，且无需光学跟踪，大幅提升工作效率，高性能激光光源无惧黑色、高亮材质。高精度，保障准确测量标准模式下，专注于获取高精度的测量结果，精度最高可达0.02mm（精细模式下0.01mm）。快速扫描，打造流畅体验结合2,510,000点/秒的扫描速度和650mm×580mm大幅面，以及优化软件算法，打造快速流畅扫描体验。高分辨率，完整还原细节精细模式下，最小点距可达0.01mm，配合500万像素工业相机，完整获取细微特征。深孔扫描，应对狭窄区域深孔模式下，具有更小镜头夹角，能够有效减少视觉盲区，提升数据获取完整度。摄影测量，全局精度控制全新升级三目摄影测量，无需编码点，高效控制大尺寸物体三维扫描的全局精度，此测量模式下体积精度高达0.02mm+0.015 mm/m。

2022年北京冬奥会赛程过半之际，我们见证了来自世界各地的运动员勇于挑战、超越自我；我们在场馆内外各个角落看到了志愿者、工作人员默默无闻、辛勤付出；在我们看不见的地方，还有更多人为冬奥奉献青春、保驾护航… … 接下来一起来了解徕卡RTC360与冬奥会结下的不解之缘。国家雪车雪橇中心是2022年北京冬奥会的比赛场地之一，它位于北京市延庆区西大庄科村，将举办冬奥会雪车、雪橇以及钢架雪车项目的比赛，是目前国内唯一一条符合冬奥会标准的雪车、雪橇赛道。由于外形仿如一条盘旋在山脉顶部的巨龙，于是北京冬奥组委也给它取了一个好听的名字—“雪游龙”。其全程长达1975米、垂直落差为121米、共有16个弯道。图片来源：张家口崇礼区人民政府官网国家雪车雪橇中心于2017年2月结束赛道选址工作，历时两年半的时间，于2019年11月完成主体工程的建设，它是北京市冬奥工程竞赛场馆中设计难度最高、施工难度最大的新建场馆，由于雪车、雪橇赛道拥有空间复杂双曲面结构，运动员最高速度可达到140km/h，离心力超过5G，比赛危险系数高，因此赛道的每一个角度、每一个曲面都需要精细到毫米级。在竣工测量工作中，北京市测绘院克服了一系列技术难题，采用徕卡RTC360三维激光扫描与极坐标测量相结合的方式进行数据采集，测绘数据达到精度指标要求，按期完成了竣工测量任务。图集1：徕卡RTC360现场扫描工作照图集2：雪车雪橇赛道点云全貌及局部点云截图北京市测绘院技术人员表示：“能够参与冬奥建设非常自豪，有一种使命感和荣誉感，由于赛道多为异形建筑，为能够圆满完成本次任务，创新采用徕卡RTC360三维激光扫描仪，一方面徕卡RTC360扫描精度高，以往外业串测这种异形建筑位置可能不准确，而使用扫描仪可以全面的掌握整个赛道信息，不会出现丢漏或数据不准确现象。另一方面徕卡RTC360作业效率非常高，整个赛道共采集320站，耗时2天半，正因为如此才能在短时间内完成赛道的竣工测量，徕卡RTC360在本项目的成功应用，为开展其他复杂异形建筑的竣工测量探索了技术路径。”屏幕前，我们看到一场场精彩赛事不断上演，本次与北京冬奥会“零距离接触”，徕卡RTC360用自己的方式——“精准如需”为冬奥建设贡献着力量。

近日，先临三维旗下品牌先临天远（专注于工业计量），重磅发布了一款集三目视觉、132线蓝色激光于一体的计量级3D扫描仪——FreeScan Trio三目激光手持三维扫描仪。新品采用自主研发的智能自定位技术，助力激光扫描正式进入无需粘贴标志点的全新时代。 FreeScan Trio提供98+26+7+1激光线组合，并配置3个500万像素高分辨率高性能工业相机。三目视觉与密集激光阵列两大硬件的升级，配合优化的软件算法，共同支撑起智能自定位技术。这让FreeScan Trio在高效模式下，无需借助外部定位装置，无需粘贴标志点，即可实现激光扫描，从而带来突破性的工作效率提升。 先临三维计量级产品技术主管俞百春表示，FreeScan Trio在高效模式下无需借助外部定位装置，不仅省去了繁琐的标志点粘贴步骤，还不需要光学跟踪、反向定位等系统的辅助。这一优势在处理大型工件时尤为明显。例如，对于整车车身的扫描而言，当传统的激光扫描仪还未完成标志点粘贴的预处理工作时，FreeScan Trio已经完整获取了车身数据。 值得一提的是，FreeScan Trio以其独特的三目视角结构为亮点，在行业中独树一帜。设备采用三个500万像素的工业相机进行摄影测量，无需编码点，即可轻松准确地确定三维空间位置。此外，三目视角的排列组合带来了更小的镜头夹角，大幅减少在扫描深孔和狭窄区域时可能出现的视觉盲区，从而提升了数据获取的完整性。 与此同时，FreeScan Trio作为FreeScan系列的旗舰产品，延续了该系列一贯“精益求精和突破创新”的产品基因，共打造“高效扫描/标准扫描/精细扫描/深孔扫描/摄影测量”五种测量模式，进一步拓宽了产品的适用范围。 就精度而言，FreeScan Trio保持了高精准度和高精密度（重复性精度稳定）的卓越性能。标准模式下，最高精度可达0.02mm，而在精细模式下更进一步提升至0.01mm。 作为一款突破性新品，先临天远FreeScan Trio注定成为工业制造新一轮生产力加速的助推器，通过精准测量助力精密制造，以高效率三维测量持续推动航空航天、汽车工业、重工机械、电子电器等行业高质量发展。 多年来，先临三维在高精度3D视觉领域持续深耕、不断创新。未来，先临三维将继续向集成化、模块化、智能化、无线传输、云端计算等方向持续技术创新，不断突破高精度3D视觉技术的应用边界，为更多领域的转型升级提速。

运用北京中显提供的Creaform MetraSCAN 3D三维激光扫描仪+逆向实现了吉普车进气格栅的“跨越”时间：2019-01-03分享到腾讯微博新浪微博搜狐微博网易微博QQ空间某汽车公司，专注于为吉普车和其他车辆制造定制组件。他们的使命是帮助每个人看到他们的梦想汽车成为现实。在汽车行业的定制改造方面没有什么是不可能的。他们以与客户合作使自己的梦想汽车成为现实而自豪。问题：最近，有一位客户希望将一辆Jeep的前进气格栅复制到另一辆具有不同风格和尺寸的Jeep前进气格栅上。对于团队而言，这似乎是一项艰巨的任务，因为他们需要将一个进气格栅的外观设计制作成另一个进气格栅的外观，使两者结合起来，而这个进气格栅没有任何相同的尺寸作为数据参考。传统方法：通常，需要手动测量才能获得所需的结果。 一个非常耗时的过程，通常非常昂贵。例如，这些方法之一是使用三坐标测量机（CMM）。三坐标测量机测量成本高、效率低下，更便宜的替代方案是使用诸如卷尺和尺子等工具进行手动测量，但是难以得到准确的数据。而北京中显公司提供的Creaform系列产品MetraSCAN 3D三维激光扫描仪却完美的解决了这一难题。解决方案：第一步是使用 MetraSCAN 3D激光扫描仪获得准确的测量结果。凭借其可扩展的测量体积，令人难以置信的速度，扫描精度以及对不同材质的适应能力，MetraSCAN 3D光学CMM代表了市场上最完整的计量级3D扫描仪，因此我们中显的工程师选择将其用于此服务工作。这不仅节省了时间，而且有助于在更远的距离上保持体积精度。无论测量环境如何，Creaform的TRUaccuracy™ 技术都可确保高度精确的测量。通过MetraSCAN，我们对两个进气格栅进行了3D扫描，这个过程只需几分钟即可完成。完成扫描后，我们在Geomagic的Design X逆向工程软件中打开了3D扫描数据。作为市场上唯一的3G（第三代）逆向工程软件，Design X是用于从3D扫描数据创建CAD模型的理想软件。使用Geomagic，您可以从任何3D软件打开数据，并快速创建可编辑的参数化实体模型。传统的第一代和第二代逆向工程方法需要一个完美的网格，有时需要数小时才能完善。使用Design X，您可以直接跳过制作CAD模型。Geomagic内部的第三代参数化逆向工程方法可以快速，轻松地创建高质量的CAD模型，比在CAD中重绘它所花费的时间更少。产品设计扫描数据CAD数据MetraSCAN 3D 激光扫描仪的三大特点1、TRUaccuracy实际操作条件下的精确测量 ? 实际操作条件下的高精确性：无论环境条件、部件设置和用户情况如何，都能实现高精确性。 ? 自定位：是一个数据采集系统，也是其自身的定位系统；无需配备外部跟踪或定位设备，使用三角测量法来实时确定自身与被扫描部件的相对位置。2、TRUportability随时随地享有 3D 扫描 ? 独立设备：无需外部定位系统，也无需使用测量臂、三角架或夹具。 ? 便携式扫描：适应各种场所，并且可以在内部或现场使用。 ? 轻巧：重量不到1.38kg。 ? 便携：可装入随身携带的手提箱。 ? 可在狭小空间内轻松使用。 ? 不需贴任何高反光的定位标记点。3、TRUsimplicity超级简单的 3D 扫描流程 ? 用户友好：无论用户的经验水平如何，都能在短时间内学习掌握。 ? 快速安装：能在短时间内启动并运行。 ? 直接网格输出：无需执行复杂的对齐或点云处理。 ? 实时可视化：可以在计算机屏幕上看到自己正在执行的操作，以及还需要执行哪些操作。 ? 多功能：几乎无限制的 3D 扫描——不受部件尺寸大小、复杂程度、原料材质或颜色的影响。 转载请注明：北京中显恒业 运用北京中显提供的Creaform MetraSCAN 3D三维激光扫描仪+逆向实现了吉普车进气格栅的“跨越”

2020 DMP大湾区工业博览会于11.24-11.27在深圳举办。天远三维于本次展会上重磅推出新款蓝光激光手持三维扫描仪 —— FreeScan UE。FreeScan UE激光手持三维扫描仪继承FreeScan系列“高精度”“稳定的重复精度”的标志性特点，同时着力于人体工学与轻量化的设备设计，握持设备操作更轻松，为汽车工业、交通运输、航空航天、模具检测、能源制造及机械制造等行业提供计量级的高精度检测方案。高精度不放过尺寸偏差上的“蛛丝马迹”。重复精度很稳定，多次测量同一工件，结果依然“从一而终”。仅670g，长时间握持扫描变得“轻而易举”。不惧黑色和反光，蓝色激光光源让扫描“不拘一格”。最大幅面达到510mm*520mm，大幅面配合高帧率，扫描就是如此“顺畅高效”。软件清晰易懂，引导的流程让扫描变得“易学易用”。实现无缝对接检测软件，只需一个按键，实现扫描数据从扫描软件到检测软件的“瞬间移动”。出色的性能带来更广泛的应用关于先临三维先临三维专注3D数字化及3D打印技术十余年，总部位于杭州，在德国斯图加特，美国旧金山设有子公司，是全球为数不多的拥有自主研发的“从3D数字化数据设计到3D打印直接制造”的软硬件一体化完整技术链的科技创新企业，提供“3D数字化-智能设计-3D打印”系统解决方案，应用于高端制造，精准医疗，定制消费等领域。公司致力于实现复杂结构产品的柔性生产，助力制造业高质量发展，让个性化产品走进亿万家庭，引领中高端消费。公司官网：www.shining3d.com

NS3500三维激光共聚焦显微镜NS-3500是一种精确、可靠的三维(3D)测量高速共焦激光扫描显微镜(CLSM)。通过快速光学扫描模块和信号处理算法实现实时共焦显微图像。在测量和检测微观三维结构，如半导体晶片，FPD产品，MEMS设备，玻璃基板，材料表面等方面拥有无可比拟的解决方案。 Features & Benefits（性能及优势）： 高分辨率非破坏性光学三维测量实时共焦成像多种光学变焦同时进行亮场和共焦成像自动获取最佳聚焦位置倾斜补偿简易分析模块精确可靠的高速高度测量通过半透明基板检测特征无样品准备大范围图像拼接检测 Software（软件）：Image stitching（图像拼接）：对于大范围的检测，可使用自动XY平台和NS-3500图像拼接软件NSMosaic对预测的区域进行连续测量和图像拼接。拼接后的图像可以作为一个单一的测量结果进行分析。 Application field（应用领域）： NS-3500是测量高度、宽度、角度、面积和体积的一种有效的解决方案，例如：-半导体:IC图形，凹凸高度，线圈高度，缺陷检测，CMP工艺- FPD产品:触摸屏屏幕检测，ITO图案，LCD柱间距高度- MEMS器件:结构三维轮廓，表面粗糙度，MEMS图形-玻璃表面:薄膜太阳能电池，太阳能电池纹理，激光图案-材料研究:模具表面检测，粗糙度，裂纹分析 Specifications：Model Microscope NS-3500 备注 Controller NS-3500E 物镜倍率 10x 20x 50x 100x 150x 观察/ 测量范围 水平 (H): μm 1400 700 280 140 93 垂直 (V): μm 1050 525 210 105 70 工作范围: mm 16.5 3.1 0.54 0.3 0.2 数值孔径(N.A.) 0.30 0.46 0.80 0.95 0.95 光学变焦 x1 to x6 总放大倍率 178x to 26700x 观察/测量光学系统 针孔共聚焦光学系统 高度测量 测量扫描范围 精细扫描 : 400 μm (and/or) 长扫描 : 10 mm [NS-3500-S] 注 1 长扫描 : 10mm [NS-3500-T] 显示分辨率 0.001 μm 重复率 σ 0.010 μm 注 2 宽度测量 显示分辨率 0.001 μm 重复率 3σ 0.02 μm 注 3 帧记忆 像素 1024x1024, 1024x768, 1024x384, 1024x192, 1024x96 单色图像 12 bit 彩色图像 8-bit for RGB each 高度测量 16 bit 帧速率 表面扫描 20 Hz to 160 Hz 线扫描 ~8 kHz 自动功能 自动对焦 激光共焦测量光源 波长 紫光激光, 405nm 输出 ~2mW 激光等级 Class 3b 激光接收元件 PMT (光电倍增管) 光学观察光源 灯 10W LED 光学观察照相机 成像元件 1/2” 彩色图像 CCD 传感器 记录分辨率 640x480 自动调整 增益, 快门速度, White balance 数据处理单元 专用 PC 电源 电源电压 100 to 240 VAC, 50/60 Hz 电流消耗 500 VA max. 重量 显微镜 Approx. ~50 kg (Measuring head unit : ~12 kg) 控制器 ~8 kg 隔振系统 有源隔离器 Option 精细和长距离扫描仪的双重扫描模式仅适用于NS-3500-S（单镜头类型）。 注1:精细扫描由压电执行器（PZT）执行。注2 :以100×/ 0.95物镜对标准样品（步长1μm）进行100次测量。 注 3 :以100×/ 0.95物镜对标准样品（5μm间距）进行100次测量。创新点：NS-3500新增快速光学扫描模块和信号处理算法来实现实时共焦显微图像。增加设备稳定性及快速测量的能力。在测量和检测微观三维结构如半导体晶片，FPD产品，MEMS设备，玻璃基板，材料表面等方面拥有无可比拟的解决方案。Nanoscope system NS3500三维激光共聚焦显微镜

承担中国探月工程第二步&ldquo 落月&rdquo 任务的嫦娥三号探测器将于今年12月份择机发射，它将实现中国航天器首次在地外天体的软着陆，从嫦娥三号着陆器中释放的月球车还将完成中国首次在月表的巡视探测。　　昨日，探月与航天工程中心启动为中国第一辆月球车全球征名的活动，要求名称体现探月理念和月球车特点。参与者除了要选好名称，还要提交一份不多于300字的创意说明和背景阐述，每人最多允许提交5个方案。从昨日开始到10月25日，参与者可以提交方案，11月上旬，将确定最终入选名称。部分获奖者将有机会免费亲临西昌发射中心现场观摩嫦娥三号发射。　　目前，包括月球车，以及嫦娥三号着陆器等组件，都已经被运抵西昌卫星发射基地。嫦娥三号已经进入到了发射前在前方发射场的调试、测试、准备阶段。　　一、嫦娥三号探测器揭秘　　看着像辆车 实为机器人　　正在向全球征名的月球车将跟随年底择机发射的嫦娥三号&ldquo 着陆探测器&rdquo 展开对月球表面的探测。探月工程总设计师吴伟仁说，这不仅是我国第一辆月球车，且全部为中国制造，国产率达到100%。　　嫦娥三号探测器　　二、长相：身背太阳翼 脚踩&ldquo 风火轮&rdquo 　　月球车的专用名称叫做&ldquo 月面巡视探测器&rdquo ，设计质量是140公斤，由移动、结构与机构、导航控制、综合电子、电源、热控、测控数传和有效载荷等分系统组成。　　在活动现场，记者看到了月球车1：2的模型，从模型上看，它的大脑袋上有一个定向天线和几个太阳敏感器，两侧为太阳翼，尾巴上很多天线，右后侧是导航相机和全景相机。它脚踩六个&ldquo 风火轮&rdquo 似的移动装置。腹部的&ldquo 秘器&rdquo 最多：包括红外成像光谱仪、避障相机、机械臂、激光点阵器等。　　中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津说，从严格意义上来说，月球车并不是一辆车，而是一个长着轮子，能够适应恶劣空间环境并开展空间科学探测的航天器，是一个小型化、低功耗、高集成、高智能的机器人。　　据了解，月球车驶下着陆探测器后，可通过地面遥操作控制和自主规划路径，自主导航等开展长期的科学探测。　　三、落月靠"3只眼"　　嫦娥三号任务是我国探月工程&ldquo 绕、落、回&rdquo 三步走中的第二步，是承前启后的关键一步。在&ldquo 绕月&rdquo 阶段，中科院上海技术物理所、上海光学精密机械所为嫦娥卫星研制了&ldquo 激光眼&rdquo &mdash &mdash 激光高度计，为我国首幅全月面三维图提供了高程，相当于地球上的海拔高度。即使在无可见光的月面环境下，激光计也能&ldquo 拍摄&rdquo 自如。　　但比起距离月面一两百公里外的绕月，零距离接触的落月对激光测距精度和速度提出了极高要求。在我国探月初期，嫦娥卫星对月发射一束激光，在月面形成的&ldquo 激光足印&rdquo 约有120米方圆范围，而嫦娥三号激光测距的&ldquo 足印&rdquo 将小到米级，测量精度进一步提高，可实时监测嫦娥三号着陆器距离月面的高度。　　除了这束&ldquo 大激光&rdquo ，&ldquo 嫦娥&rdquo 还有一道灵敏度极高的&ldquo 小激光&rdquo 。当&ldquo 嫦娥&rdquo 向月面释放着陆器，着陆器将在接近月面时，通过激光三维成像，进一步&ldquo 观察地形&rdquo ，获取正下方图像。如下方不适合降落，它就马上换一块地方，确保着陆点相对更为平坦。这种接近&ldquo 现场直播&rdquo 的实时成像需在数秒内完成，为此中科院上海技物所研制的三维成像系统采用了多源激光并扫、实时成像方法，这种实测方式是在着陆月球时首次应用。　　两只&ldquo 激光眼&rdquo 之外，&ldquo 嫦娥&rdquo 另有一只&ldquo 红外眼&rdquo &mdash &mdash 红外成像光谱仪。这台仪器置于俗称&ldquo 月球车&rdquo 的月面巡视器上，当巡视器从着陆器中驶出，便开启这一关键探测设备。这只&ldquo 眼睛&rdquo 不但能在可见光范围获得上百个光学波段的图像，还能用来探索可见光之外的&ldquo 光&rdquo ，捕捉月球物质资源放出的红外线光谱。因为每种物质都有其独特的&ldquo 红外图谱&rdquo ，红外成像光谱仪以极高的光谱分辨率&ldquo 拍摄&rdquo 月表物质，并能通过计算机直接将物质分门别类。　　对于登月任务以及其后实施的返回任务，卫星发射重量越轻越好，因此&ldquo 嫦娥&rdquo 严格控制体重。相关项目负责人上海技物所研究员王建宇透露，此次星载的红外成像光谱仪只有5公斤多，是&ldquo 嫦娥&rdquo 3只眼中最轻的，而机载的同类光谱仪重量可达百公斤。今后，这种超轻型成像光谱仪器还能用于火星、小行星等更遥远的深空探测任务。　　四、性能：耐极限温度 能爬坡越障　　月球车以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射，以及从正150摄氏度到负180摄氏度，温差超过300摄氏度的极限温度和环境。工作时的舱内温度可以控制在零下20摄氏度至零上50摄氏度之间。　　月球车凭借六个轮子可实现前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障。　　&ldquo 月面松软、崎岖不平、障碍物很多。月球车能够对月面环境和障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。月球车在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式。&rdquo 探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说。　　五、作息：大干3个月 一觉14天　　月球上的一天相当于地球上的27天多，月球昼夜间隔相当于地球上14天。李本正说，月球车具备月球表面环境的生存能力，该休息的时候自动进入休眠状态，然后又能自动唤醒重新工作。据新华视点消息，月球车在月球上是连续工作14天，然后&ldquo 睡&rdquo 14天再重新工作。　　在月球表面巡视的3个月中，月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析，开展月壤厚度和结构的科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析。它传回来的数据，将帮助人们更直接、更准确地了解神秘的月亮。　　六、月球车探月过程：　　1、动身　　今年12月，中国将在西昌卫星中心用长征-3B增强型火箭发射&ldquo 嫦娥三号&rdquo 。　　2、着陆　　当&ldquo 嫦娥三号&rdquo 完成发射、飞行到达月球时，着陆探测器采取不同制导方式，从距月面15公里处开始动力下降，经过主动减速、调整接近、悬停避障等飞行阶段，实现路径优、燃料省、误差小的安全着陆。　　&ldquo 到达月球轨道后，月球车将由着陆器背负，由变推力液体火箭发射器控制，通过各种光学、微波等敏感器测量，在月球表面百米高度上进行悬停和平移，以规避岩石和深坑等障碍，选择最佳着陆点缓慢降落月球表面。&rdquo 中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津说。　　3、准备　　着陆器为月球车充电，对月球车进行初始化 之后月球车与地面建立通信链路，控制连接解锁机构解锁，走上转移机构 着陆探测器将控制转移机构运动到月面，月球车驶离转移机构，开始勘查。　　4、勘查　　为期3个月，月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析 开展月壤厚度和结构的科学探测 对月表物质主要元素进行现场分析。

14日夜，国际顶级学术期刊《自然》发表了我国科学家在下一代光电芯片制造领域的重大突破。南京大学张勇、肖敏、祝世宁领衔的科研团队，发明了一种新型“非互易飞秒激光极化铁电畴”技术，将飞秒脉冲激光聚焦于材料“铌酸锂”的晶体内部，通过控制激光移动的方向，在晶体内部形成有效电场，实现三维结构的直写和擦除。这一新技术，突破了传统飞秒激光的光衍射极限，把光雕刻铌酸锂三维结构的尺寸，从传统的1微米量级（相当于头发丝的五十分之一），首次缩小到纳米级，达到30纳米，大大提高了加工精度。这一重大发明，未来或可开辟光电芯片制造新赛道，有望用于光电调制器、声学滤波器、非易失铁电存储器等关键光电器件芯片制备，在5G/6G通讯、光计算、人工智能等领域有广泛的应用前景。

近日，山西大学激光光谱研究所陈旭远教授和王梅教授等人在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表文章《Vertical Graphene Canal Mesh for Strain Sensing with a Supereminent Resolution》，报导了一种基于三维竖直石墨烯(Vertical Graphene, VG)的超低检测限应变传感器。 　　微应变传感器的发展为微型机器人、智能人机交互、健康监测和医疗康复等众多领域提供了广阔的前景。高分辨率的柔性应变传感器可广泛应用于多种柔性可穿戴电子设备中，有助于提升设备探测灵敏度并保证亲肤性。目前，已有诸多活性材料在柔性传感器中展示了良好的应用效果，如碳纳米管、银纳米线、MXene等。但是具有极高分辨率的柔性应变传感器仍然是应变传感器研究中的一项挑战。 　　作者通过设计三维石墨烯微观和宏观结构制作了网状结构的应变传感器(VGCM)，使其在0-4%的总应变范围内实现了低至0.1‰的应变精确响应，获得了极高的分辨率。同时通过实验验证及理论模拟揭示了VG在应变过程中微裂纹的演化规律和电阻变化机理。 图1 基于VGCM的应变传感器制备过程及VGCM的SEM图像 　　此工作以铜网为模板，利用等离子化学增强气相沉积法在铜网上生长了VG。利用化学刻蚀去除铜网后获得中空网状VGCM结构。这种网状结构使得拉伸应力集中，增强了应变过程中的电阻变化，实现了对低至0.1‰的微小应变的高分辨响应。 图2 拉伸过程中的应力分布示意图 　　有限元模拟展示了VGCM在拉伸过程中的应力分布。结果显示VGCM的中空管道结构使得应力集中分布在管状VGCM的顶端和底部。同时，三维石墨烯竖直结构也会导致应力在竖直结构之间形成集中。 图3 VGCM传感器传感原理图；VGCM应变中的SEM图像；VG和2D石墨烯应力分布模拟图 　　进一步通过实验验证了在拉伸情况下，应力集中产生裂纹且主要分布在中空管道顶端和底部。裂纹的产生加速了电阻的增加，从而提高了VGCM的灵敏度和分辨率，与模拟结果完全吻合。VGCM传感器利用了三维石墨烯的微观结构和网状的宏观结构的协同作用，使得应力集中，增大了电阻在拉伸过程中的变化，赋予了VGCM传感器卓越的分辨率和良好的应用前景。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜团队提出一种基于激发光梯度编码的快速三维成像技术，可使双光子体成像速度比传统技术提升5至10倍。　　双光子显微镜具有亚微米级的成像分辨率和毫米级的成像深度，被广泛应用在神经结构和功能成像以及其他活体成像研究中。传统的双光子三维成像是将双光子激发的焦点在样品中进行逐层的二维扫描来实现的，这种三维成像方法不仅速度受限且增加了样品暴露在高能激光中的时间，对生物组织造成光损伤和光漂白，不利于活体组织的长时间成像。　　该研究提出的新型梯度光场双光子显微成像技术只需要进行两次二维扫描即可获得样品的三维信息，极大降低了激光对样品的损害。　　在生活中，可利用编码来确定位置。与此类似，梯度光场技术设计了一对轴向拉长并且强度梯度变化的焦点，利用这对焦点的强度变化来编码并解析出物体的位置：横向扫描第一个梯度焦点得到的图像中，位置较浅处的样品荧光强度强，位置较深处的样品荧光强度弱，第二个焦点对应的图像则正好相反。两幅图像的和反映了样品的真实三维荧光强度，图像的比值则反映了荧光的深度信息。该方法可一次分辨深度12微米内三维信息，荧光点轴向定位精度为0.63微米。梯度光场双光子显微镜非常适合活体细胞的三维成像，在观测巨噬细胞吞噬荧光小球的实验中，能够快速捕捉荧光小球在巨噬细胞内外的三维运动轨迹，并精确定量出巨噬细胞运载小球的速度。　　相关成果以Axial gradient excitation accelerates volumetric imaging of two-photon microscopy为题，发表在Photonics Research上。研究得到国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、重大研究计划以及广东省重点实验室等支持。 　　论文链接 （a）：梯度光场双光子显微成像原理、（b）：巨噬细胞吞噬小球过程、（c）：小球的运动轨迹、（d）：小球运动轨迹的量化与评估

一、背景介绍：机器视觉可称为人工智能的“慧眼”，成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一，其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域，小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设，通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征，可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型，研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统，实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量，是校准非针孔透视成像系统的有效模型，可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1]，认为图像是像素的离散集合，并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性，如图1所示。因此，光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程，无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型，具备一定的便携性和通用性，从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差，为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域，光线模型一方面可作为三维重建的光线方案，用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置，可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统；另一方面，发掘光线模型在结构光测量中的优势，光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统，采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖，如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称，因此，提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征，标定其像素与空间光线对应关系，计算光线交汇点坐标，实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果，测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列，实现光线强度和方向的同时记录，由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响，光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3]，即将光场相机内部看作黑盒，直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数，如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量，考虑光场多角度记录特点，构建基于条纹调制度的数据筛选机制，实现了场景的高动态三维测量，如图5所示，黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统（MEMS）激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统，如图6（a）所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案，不依赖镜头成像，透视投影模型表征会存在一定误差。此外， DMD等依赖镜头成像的投影机，大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此，课题组采用光线模型表征投影机[4]，并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法，该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪，利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现：由于投影光线的相位一致性特性，光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差，图6（b）展示了单目系统在3步相移条件下（未额外矫正非线性响应），分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果，可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果（3步相移，左图为透视投影模型，右图为光线模型）3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率，可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题，课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5]，推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数，实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景，投影采集速率为1000 frame/s，采用4步相移与雷码图相位展开，三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用，可将单目扩展为双目或多目系统，采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量，提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题，课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像，并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖（透视模型依赖相机与投影机内参）的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数，避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果，可见由于广角镜头畸变较大，光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布（a）透视投影模型，（b）光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征，从而避免了对复杂成像（投影）系统的结构分析与建模，解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题，同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中，可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用，提升测量精度、效率与通用性，解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介：本文作者：刘晓利 ，杨洋 ，喻菁 ，缪裕培 ，张小杰 ，彭翔 ，于起峰 ；深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。

近期，日本Pulstec公司新发布了一款基于圆形全二维面探测器技术的新一代X射线单晶定向系统：s-Laue。该设备配备六轴样品台，具有功率小（30KV/1.5mA，因此辐射小）、操作简单、测试效率高（典型测试时间为60秒）等特点，可提供台式、便携式两种类型设备，即可满足实验室对小样品进行单晶定向的需求，也可以用于大型零件的现场晶体定向应用需求。制造商：日本Pulstec公司型号：s-Laue应用领域：可广泛应用于超导、铁电、铁磁、热电、介电、半导体、光学等物理、化学、材料相关学科的晶体定向适用材料：各种金属间化合物和氧化物晶体材料技术特点：功率小、操作简单、测试速度快、占地面积小（W:224mm,D:364mm,H:480mm）、质量轻（约24kg）相关产品1、新一代X射线单晶定向系统-s-Laue

先临三维基于多年三维测量经验，结合市场需求，创新性地将蓝色LED光源与蓝色激光光源集于一款设备，两种光源，兼容多种表面材质和物体尺寸；一机多用，兼顾效率与数据质量，满足用户的多重需求，既有 LED结构光的快速高效，又兼顾激光的精度和细节，赋予EinScan HX更多应用可能。● 双蓝光搭配双蓝光，让EinScan HX结合了LED结构光与激光的优势，提高了对扫描材质和环境光适应性，赋予产品广泛的应用。● 高品质数据激光模式下，精度0.04mm，最小点距0.05mm，高分辨率展示物体精致细节，满足大部分工业应用场景的需求。● 快速高效快速模式下，采用蓝光 LED结构光扫描，无需粘贴标志点即可快速获取三维数据，扫描速度1,200,000点/秒；激光扫描模式配备双7线+1线蓝色激光，为逆向设计、CAD/CAM以及3D打印快速提供高品质3D数据。● 材质适应广泛独特的反光材质及黑色表面算法，软件一键设置，轻松获取黑色和反光材质物体高品质3D数据。● 便携易用没有冗余的软件设置，清晰的工作指导流程，灵活便携，可在各种扫描场景中灵活应用。人体工学设计，净重仅710g，轻松握持。创新点：1.双蓝光搭配双蓝光，让EinScan HX结合了LED结构光与激光的优势，提高了对扫描材质和环境光适应性，赋予产品广泛的应用。2.快速高效快速模式下，采用蓝光 LED结构光扫描，无需粘贴标志点即可快速获取三维数据，扫描速度1,200,000点/秒；激光扫描模式配备双7线+1线蓝色激光，为逆向设计、CAD/CAM以及3D打印快速提供高品质3D数据。3.材质适应广泛独特的反光材质及黑色表面算法，软件一键设置，轻松获取黑色和反光材质物体高品质3D数据。先临三维 双蓝光手持扫描仪 EinScan HX

2023年3月29日，先临三维举办新品全球发布会，正式发布FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪。这一产品的发布，将进一步推进先临三维在工业测量领域的高精度三维视觉技术普及之路。创新、传承，FreeScan Combo在延续天远FreeScan系列三维扫描仪优势的基础上，再次进行创新，通过双光源的组合，进一步扩大了单款三维扫描仪的适用领域，给予用户更好的三维扫描体验。创新——一机多能，适用于更多扫描场景“蓝色激光+VCSEL”两种光源焕新组合，打造四种扫描模式，适用更多扫描场景。高速扫描模式：26线交叉蓝色激光，配合优化软件算法，快速获取样件完整数据；深孔扫描模式：1条单线蓝色激光，深孔扫描应对自如；精细扫描模式：7线平行蓝色激光，准确还原细微特征；无光扫描模式：采用VCSEL光源，扫描过程无可见光，人眼安全舒适，同时，在几何特征丰富的情况下，无需贴点即可高效获取工件三维数据。基于上述优势，FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪的适用范围更加广泛，用户可以通过实际扫描场景灵活选择扫描模式，高效获取完整三维数据。FreeScan Combo是FreeScan系列中身形最小的三维扫描仪，特别是在面对一些狭小空间时，灵活轻便，能够良好工作。同时，FreeScan Combo的镜头夹角进行了优化，在面对一些窄缝和深孔时，可以更加高效地获取完整数据。传承——延续优势，打造舒畅扫描体验FreeScan Combo作为天远FreeScan系列新成员，完美传承FreeScan系列“精益求精”、扫描高效、流畅等基因。精确入微，计量之选FreeScan Combo延续了FreeScan系列三维扫描仪的高精度优势，具有高精准度和高精密度（多次测量结果一致性高），精度高达0.02mm，精细模式下高达0.01mm。高速扫描，一气呵成FreeScan Combo高速扫描模式下26线蓝色激光同时工作，配合优化软件算法，扫描过程快速流畅。材质适应广泛，软件支持完整FreeScan Combo无惧黑色、高反光表面材质，减少喷粉预处理环节，缩短作业流程。此外，控制软件支持在线更新，扫描数据也可以一键导入主流三维检测和设计软件，贯通后续环节，大幅提升工作效率。“先临天远在工业计量领域已经沉淀了20年。我们始终怀揣求精务实之心，历经20年的深耕细琢，不断突破高精度三维扫描仪的应用边界。先临天远打造的是“全而精”的产品线，可以根据用户的不同应用需求提供最合适的设备。同时，考虑到有些用户具有多种扫描应用需求，我们也是在不断强化单款设备的功能，希望让这部分用户能够用一台设备就满足其不同的扫描需求，去年发布的FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪，一扫俱全，小大由之，就是为用户提供了一种可适用于不同尺寸扫描场景的应用方案。那么FreeScan Combo的设计也是延续这一思路，通过双光源的组合，我们相信FreeScan Combo一定会为用户带来更精彩的扫描体验。”——先临三维3D数字化事业部产品经理创新、传承，先临三维也将持续“做专技术，做精产品，做好服务”，保持对“精度”的执着追求，以科技创新为驱动引擎，致力于使测量更精准、评估更科学、应用更智能、操作更便捷，为用户提供更加便捷易用的高精度三维视觉产品，为制造企业等提供强大的高精度三维视觉技术支撑，助力更多行业完成数“智”化升级。

金鸡报晓已迎春，元宵临近聚福门，Quantum Design China恭祝大家新春愉快，元宵吉祥。上图这幅立体逼真的画作是 Quantum Design China专为您打造的新年特别礼物。看到图像右面的坐标轴，是不是很惊讶？没错，这不是一幅手绘作品，而是借助SwissLitho公司制造的3D纳米结构高速直写设备—NanoFrazor专业定制的三维纳米雄鸡贺卡！ 这幅雄赳赳气昂昂的鸡年贺卡，其尺寸仅有10μm*10μm，深度差为50nm，是目前全球小的三维纳米鸡年贺卡。整只雄鸡的微纳尺寸，以及鸡身立体的轮廓和清晰的线条，都体现了3D纳米结构高速直写机NanoFrazor让人膜拜的高直写精度(XY: 10nm, Z: 1nm)、高形貌感知灵敏度(0.1nm)，另外还有高速直写，无需显影，实时观察直写效果，无临近效应，无电子/离子损伤等有的特点。 NanoFrazor纳米3D结构直写机的问世，源于发明STM和AFM的IBM苏黎世研发中心，是其在纳米加工技术的新研究成果。NanoFrazor纳米3D结构直写机采用直径为5nm的探针，通过静电力控制实现直写3D高精度直写，并通过悬臂一侧的热传感器实现实时的形貌探测，次将纳米尺度下的3D结构直写工艺快速化、稳定化。该技术自问世以来已经多次刷新了上小3D立体结构的尺寸，创造了上小的马特洪峰模型，小立体地图，小刊物封面等记录。2016年10月，瑞士Swisslitho公司又发布了一款NanoFrazor Scholar，这款小型的纳米加工设备竟然可以放置在实验室桌面上，而且分辨率依然可达到XY:10nm；Z:2nm，轻松实现小于20nm的线宽与间距，更加便于课题组内进行纳米原型器件、微纳光学/光子学/磁学，NEMS、超材料等领域纳米机构与器件的设计与制备，是纳米结构和器件加工制备领域的之选。 2017的年味儿少不了科学的情怀，少不了我们对未知的探索和追求，带着NanoFrazor专业定制的全球小的三维纳米雄鸡贺卡，Quantum Design China祝愿大家在新的科学年中创意无限，收获满满！2017，Quantum Design China将继续伴您左右，提供丰富、的科研设备，便捷、专业的售后服务，助力您的科学研究更有说服力，更具创造力！ 相关产品： 3D纳米结构高速直写机NanoFrazor: http://www.instrument.com.cn/netshow/C226568.htm小型台式无掩模光刻系统: http://www.instrument.com.cn/netshow/C155920.htm

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"tbodytrtd width="89"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="532" colspan="3" style="word-break: break-all "p style="text-align: center line-height: 1.75em "strong微纳级半导体光/电特性三维检测仪 /strong/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="532" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "高动态导航技术北京市重点实验室/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="164"p style="line-height: 1.75em "付国栋/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "fuguodd@163.com/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="529" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/p/td/trtrtd width="97"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="529" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√技术转让 √技术入股 √合作开发 □其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strong/pp style="text-align:center"span style="line-height: 1.75em " /spanstrongimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/14804d5d-d9d4-4206-bde5-fb75196465c9.jpg" title="1.jpg"//strong/pp style="line-height: 1.75em " 半导体光电探测器晶圆向大直径、高密度发展，检测要求呈多样化趋势，迫切需求大行程（≥300mm）、高定位精度（0.5μm）、能够提供高/低温、光/暗等环境的光/电特性检测仪器。针对上述需求，突破高精度直驱控制、微弱信号提取及处理、低温无霜测试控制、单光子信号源等关键技术，形成大行程、高精度半导体光/电特性检测仪及三维平台精准定位技术，在大面阵、高精度定位，长时高可靠控制，微纳级信号检测与处理，高精度低温无霜测试等方面达到国际先进水平。主要性能指标：（1）轴系：XYZR四轴（2）行程：300mm；（3）位移精度：1μm（4）温度范围：-60℃～200℃。成果已在核高基项目中获得应用。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 成果主要用于半导体晶圆设计和生产过程中的IV/CV/脉冲、暗电流、暗计数、单光子探测效率、温度特性、噪声等效功率测试及数据采集、分析。 br/ 成果适用于开展半导体晶圆及芯片设计、生产的高校、科研院所及企业。 br/ 预计国内市场年需求量在1800～2000台，市场规模约30亿元。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 具有核心技术，受理发明专利2项： br/ （1）专利名称：一种三维多曲面融合敏感结构微纳振幅电容检测系统（申请号：CN201410512345.5）； br/ （2）专利名称：一种基于模糊控制的小型数字舵机系统（申请号：CN201410233762.6）。/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

组织透明化和光片显微镜诞生的必要性生物组织的三维特性使得生命科学的研究都需基于3D空间信息而进行分析，如脑部神经投射、血管分布以及肿瘤微环境等。传统组织学检测包括对冰冻或者石蜡包埋的组织样本进行切片，从而产生微米级别的切片，研究者可以对该切片进行免疫组化染色从而获得细胞层面信息。生物学家早就认识到组织薄切片比厚组织观察起来更加容易，显微切片机将组织切割成微米厚度的二维切片，通过二维切片我们可以获得单细胞层面的信息(Richardson & Lichtman, 2015)。但是三维组织结构可以让人们全面理解器官在正常功能和病理状态下的关键信息，例如神经系统就迫切需要进行三维结构的成像，因为大多数单个神经元向许多方向延伸，它们的真实性质和功能无法通过二维切片来确定；此外，发育生物学需要在三维结构上才能更好的认识器官甚至整个动物的形态发生(Chung et al., 2013)。因此获取完整生物组织在单细胞分辨率尺度上的三维结构一直是生命科学领域的重要目标之一。怎样才能获得组织的三维层面信息？一种方法是通过将一系列连续的切片输入电脑进行三维结构重建，但是这种方法在技术上具有挑战性，因为组织在此过程会被撕裂、折叠、压缩或拉伸从而导致组织某个部分的损失或变形，由于剖面不完整，最终的体积重建可能无法还原最原始的三维结构(Oh et al., 2014)。还有一种方法是使用光学切片技术进行整体成像，比如激光共聚焦、双光子显微镜和转盘显微镜等成像显微镜的使用，这些成像显微镜可以对小组织进行三维结构成像，但是这些现代的显微技术没办法解决组织太厚带来的严重速度滞后问题，以及强激光造成的光漂白、光毒性等问题。光学成像与细胞荧光标记相结合，因其具有良好的空间分辨率和高信噪比，是收集器官或组织单细胞分辨率信息的实用方法之一。然而，组织不透明是全组织和全器官光学成像的主要障碍之一，因此要进行光学成像就要进行组织透明化。那么是什么原因导致组织不够透明？在组织中，生物物质如水、脂类、蛋白质和矿物质通常以不均匀的混合物存在，它们的不均匀分布导致光发生强烈的横向散射，此外，生物物质有时会在细胞内外形成不均匀的结构，包括脂质颗粒和细胞器（如线粒体）、大的蛋白质簇（如胶原纤维）、甚至全细胞体积（如红细胞），当光被分子、膜、细胞器和组织中的细胞反射时，本来应该以直线传播的光线会发生多次偏移，因此光不能直接穿过组织从而形成光的散射(Tuchin, 2015 Wen, Tuchin, Luo, & Zhu, 2009)。组织不透明的另一个原因是光的吸收，血红蛋白、肌红蛋白和黑色素是生物组织中吸收可见光的主要分子，血红蛋白存在于所有脊椎动物（除了鳄鱼、冰鱼）和许多无脊椎动物中，样品内的光吸收可以限制激发光进入组织和荧光发射返回到探测器(Richardson & Lichtman, 2015)。正是由于光的散射和光的吸收，导致光的分布加宽、光的强度衰减，特别是在组织的深层区域，最终导致组织不透明，无法进行全组织三维结构光学成像。因此，组织透明化的目的主要是减少光的散射和吸收，以获得更好的光学成像效果（图1）(Gracie Vargas, 2001)。图1 实现组织透明化的关键步骤 (Susaki & Ueda, 2016)当光穿过组织时，由于脂质、色素的存在，导致光发生散射和吸收，从而组织不透明；组织透明化最主要的目的是通过脱脂、脱色等步骤从而减少光的吸收和光的散射。三种组织透明化方法类型：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型经科学家的不断研究和突破，多种组织透明化方法相继被提出和优化。组织透明步骤包括：①样本固定；②样本透化（依据组织特性选择脱脂、脱钙、脱色、脱水或水化）；③折射率匹配。有机溶剂型透明化方法还涉及到组织脱水过程，根据组织成像需要还要涉及到样本免疫标记(图2)(Almagro, Messal, Zaw Thin, van Rheenen, & Behrens, 2021)；为了避免组织发生形变以及检测目标丢失，在透明化之前必须进行样本固定，但是固定程度需要控制，如果固定太弱，组织会软榻，如果固定过头，会阻碍免疫标记；一般使用多聚甲醛（PFA）、戊二醛（GA）进行组织固定，PFA可以均匀的固定大于500微米直径的样品，GA比PFA固定效果好，但是速度慢（分子较大，扩散速度慢），SWITCH方法通过改变pH提高GA效率，GA一般适合固定脆弱以及蛋白表达较弱的组织；在组织切片中我们通过抗原修复减少醛固定时造成的抗原表位封闭（二硫键），在水性透明化方法SHIELD采用聚甘油-3-聚缩水甘油醚（P3PE）既能固定组织又能保存蛋白质；透化过程中用到的试剂主要有三种类型：①有机溶剂；②高水化试剂；③脱脂试剂；随后用高折射率的物质替换组织液体进行折射率匹配，实现组织透明。(Park et al., 2018)。图2 组织透明化基本流程(Almagro et al., 2021)(a) 不同来源样本获取。(b) 用不同方式（去垢剂、醇类化学试剂、电泳）增加组织通透性。(c) 组织标记（抗体、染料、凝集素）以及透明化（有机溶剂型透明化方法、水溶剂型透明化方法）。(d) 组织成像（三维数据、定量分析）。依据各透明化方法中使用的溶剂及其作用原理将现有的组织透明化方法主要分为三类：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型（图3）(Matryba et al., 2020 Ueda et al., 2020b)。基于有机溶剂的组织透明化方法通过使用高折射率（RI）的有机溶剂将不同成分的RI均质，从而获得极好的组织透明度。BABB组织透明化方法可以完全透明胚胎和幼鼠大脑(Dodt et al., 2007)，但该方法中乙醇脱水作用会导致内源性GFP信号淬灭，无法透明有髓组织。通过引入四氢呋喃（THF）和二苄醚（DBE）, 3DISCO能够实现大多数成年啮齿动物器官的良好透明度，并将FPs保存几天，虽然DBE能有效保护内源荧光信号，但是DBE降解产物如过氧化氢、醛类物质会对荧光蛋白产生有害干扰(Erturk et al., 2012)。与3DISCO相比，uDISCO能够实现全身透明化和成像，并在数月内保持内源性FPs(Pan et al., 2016)。a-uDISCO是uDISCO的改良版本，通过调节pH条件提高荧光强度和稳定性(Li, Xu, Wan, Yu, & Zhu, 2018)。然而，uDISCO和a-uDISCO都不能有效的透明化高度着色的器官和硬组织。为了解决这些限制，赵瑚团队开发了聚乙二醇(PEG)相关溶剂系统(PEGASOS)，该系统可以透明所有类型的组织，同时保留内源性荧光(Jing et al., 2018)。朱丹教授团队通过温度和pH值调节开发了一种基于3DISCO，称为FDISCO，FDISCO有效的保存了FPs和化学荧光示踪剂，并允许在几个月内重复拍摄样品(Qi et al., 2019)。最近开发的sDISCO通过添加抗氧化剂稳定DBE，进一步保留了荧光信号。蛋白质也可以通过免疫标记来观察。由Renier等人开发的iDISCO可以对小鼠胚胎和成年器官进行全贴装免疫标记和体积成像(Renier et al., 2014)。vDISCO是一种基于纳米体的全身免疫标记技术。该技术将FPs的信号强度增强了100倍以上，并揭示了Thy1-GFP-M小鼠的全身神经元投射(Cai et al., 2019)。虽然有机溶剂方法表现出出色的透明性能，并实现了亚细胞分辨率的全身成像，但也存在一些不足，例如样品的大幅收缩、大多数有机溶剂的毒性和荧光蛋白的猝灭。由于油性透明化方法存在诸多缺点，水性透明化方法诞生，水性与油性透明化方法最大区别在于水性试剂具有强亲水性，更有利于荧光信号的保存，适用于自带荧光的组织样本进行透明化。水性透明化试剂主要包括：单纯浸泡透明化和高水化脱脂透明。ClearT是基于甲酰胺的浸泡型透明化方法，速度快，但是会导致组织膨胀且荧光信号会淬灭。PEG可以稳定蛋白质构象，继而发展了可保留荧光蛋白的ClearT2透明化技术，但该方法透明度比ClearT低。SeeDB技术以果糖和硫代甘油为主要成分，可以在几天内将组织透明化，但果糖粘度过高导致组织内渗透性低，在此基础上衍生出FRUIT透明化方法，尿素的使用降低了果糖粘度，提高试剂流动性和渗透性。浸泡型透明化方法不能去除脂质，因此样本透明度有限。SDS、Triton X-100可以有效去除脂质，水化法通过在透明化过程中去除脂质，利用水化作用降低样本折射率进而实现组织透明化。Scale技术利用尿素水化作用进行透明化，可保留荧光信号，但该方法操作时间较长，易导致组织破碎。CUBIC在Scale基础上添加了胺基醇，可以去除血红素使组织脱色,也可以保留荧光信号(Tian, Yang, & Li, 2021)。水凝胶解决了高浓度去垢剂导致样本形变的问题，水凝胶与样本中蛋白质和核酸分子形成共价连接便可以固定和保护细胞结构。水凝胶型组织透明化方法是一种基于水凝胶的组织透明化方法，利用丙烯酰胺凝胶将生物分子固定在它本来的位置，用水凝胶来替换组织中的脂类，让溶液中的单体进入组织，然后对其稍微加热，上述单体开始凝聚为长分子链，在组织中形成高分子网络，这一网络能够固定组织的所有结构，但不会结合脂类，随后快速将脂类抽出，便获得了完整透明的立体组织，如脑组织中的神经元、轴突、树突、突触、蛋白、核酸等都完好的维持在原位。这种独特的组织脱脂方法能够最小化结构破坏和生物分子损失。该方法的脱脂方式主要有两种：电泳和简单被动脱脂，均能有效去除脂质，从而大大提高了水凝胶组织的光学透明度和大分子通透性(Chung et al., 2013 Treweek et al., 2015)。CLARITY透明化方法利用凝胶包埋样本，并利用电场力去除脂质使样本快速透明；SHIELD通过环氧化物P3PE固定组织实现蛋白的保护，之后使用SDS进行被动或主动脱脂。水性透明化方法虽然可以部分解决荧光蛋白易淬灭的问题，但是也存在透明时间长，透明能力低的缺点，一般适用于小样本组织透明化。水凝胶透明化方法操作过程复杂，且需要一定的设备。图3 组织透明化方法的主要类型 (Ueda et al., 2020b)(A) 有机溶剂型透明化方法通过使用有机溶剂依次将组织进行脱水、脱脂、折射率匹配，在短时间内可使组织完全透明。然而，有机溶剂会快速漂白荧光蛋白的信号并且使组织皱缩。(B) 水溶剂型透明化方法以水溶性试剂对组织依次进行脱色、脱脂、折射率匹配，从而使组织完全透明。该方法具有更高的生物安全性和兼容性。(C) 水凝胶型透明化方法通过凝胶将生物分子固定在原来的位置，随后对组织进行脱色、脱脂、折射率匹配操作，从而使组织透明。基于水凝胶的方法可以保留足够的RNA用于分析，如荧光原位杂交；由于水凝胶网会固定组织，因此会使组织体积扩大几倍。组织透明化方法的选择（对于不同检测目标、不同组织、含有特定化学成分的组织选择的组织透明化方法以及试剂不同）组织透明化从2014年兴起以来，前期主要在神经科学领域广泛应用，随着透明化方法的不断改进，目前在发育生物学、免疫学、肿瘤学研究中也被广泛应用。检测目标不同，透明化方法中的试剂选择不同，水凝胶适用于不稳定分子如RNA的保存，CLARITY方法中用到的化学试剂单丙烯酰胺或双丙烯酰胺对细胞内部结构进行很好的固定，使得在后期脱脂等处理后组织内部结构依然保持；常用的样本固定试剂是甲醇，在使用过程中可以较好的固定蛋白质（表1）(Almagro et al., 2021)。表1 不同试剂适用于不同检测目标(Almagro et al., 2021)水性试剂蔗糖和尿素对内源性荧光试剂、脂类试剂比较友好；而有机溶剂苄醇-苯甲酸苄酯(BABB)会造成脂质洗脱和蛋白质荧光基团淬灭，所以不能用于脂肪组织的检测；聚乙二醇(PEG)是有机溶剂型透明化方法PEGASOS中用到的试剂，可以有效保护内源性荧光；此外在有机溶剂型透明化方法中可以通过调节pH、温度达到保护荧光的效果，如FDISCO在四氢呋喃(THF)中，维持碱性pH和低温下，EGFP荧光信号可以维持数月（表2）。此外，免疫标记中使用的小分子染料（如细胞核染料DAPI、碘化丙啶、RedDot和SYTO）、凝集素、抗体对目标进行标记，其中抗体被动扩散速度非常慢，免疫染色可以通过优化抗体浓度、温度、孵育时间等提高染色效率；我们也可以通过减小样品体积、用小分子荧光染料代替抗体增强染色效果。也可以通过改变荧光标记的亲和属性如SWITICH方法，让它们在组织中自由扩散再进行结合；通过电泳的方式也可以提高染色效率(Almagro et al., 2021)。 表2不同试剂对于荧光信号的保留(Almagro et al., 2021)此外，某些组织中含有较难去除的成分如色素、脂肪，其中血红素是组织中较难去除的色素，仅仅通过灌注PBS不足以去除肾脏、心脏、肌肉、肝脏中的血红素，可以选择含有漂白剂成分的试剂进行脱色如双氧水，并且能去除自发荧光，但是过氧化物处理会损伤目标荧光蛋白，所以荧光标记一般在漂白之后进行；前列腺和乳腺富含脂肪，会阻碍抗体进入、光线穿透，可以选择含有去垢剂成分的组合如TritonX-100、SDS、CHAPS等进行脱脂，去污剂可以破坏脂质双层使组织形成可以运输出组织的胶束，SHANEL方法中的CHAPS能生成较小的胶束，能更快的从组织中析出，具有有效的去脂效果。当组织较大时，被动去脂速度就比较慢，这时可以通过电泳的方式加快进程；电泳组织透明设备（ETC）和随机电子迁移（使用旋转电场或在单向电场内旋转样品）可以加速去脂。其它类型组织如硬组织骨骼，其中含有的钙化矿物质阻碍光的穿透，50%-70%的骨骼由遍布蛋白基质的钙化羟基磷灰石（HAP）晶体组成，这时可以选择含有钙螯合剂组合的方法如乙二胺四乙酸（EDTA）中性缓冲液，进行脱钙处理（表3）(Almagro et al., 2021)。表3不同试剂对于细胞组分去除(Almagro et al., 2021)组织透明化方法的应用范围不同组织在透明化方法的选择上都有所不同，根据组织成分、检测目标、组织类型选择不同的透明化方法，下表是不同透明化方法在不同健康以及肿瘤组织上的应用实例，对于组织在选择方法的时候可以借鉴这些实例，从而更好的避开长时间的摸索（表4）。表4 不同透明化方法应用到不同肿瘤组织举例(Almagro et al., 2021)此外，利用组织透明化方法可以实现人类器官三维成像（图4）(Ueda et al., 2020a)。图4 人类胚胎组织以及器官透明化三维结构图(Ueda et al., 2020a)(a) 胚胎周围神经三维图像。(b) 泌尿系统中的肾脏和Wolffian管。(c) 胚胎背部、手臂、头部肌肉。(d)手部脉管系统。(e)手部三种感觉神经。(f)肺上皮小管。参考文献Almagro, J., Messal, H. 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美国哈佛大学和英国利兹大学的一个联合研究小组最近演示了一种新型太赫兹半导体激光器，其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。该激光器的研发成功，为太赫兹科技的应用打开了更广阔的领域。哈佛已经为此提交了一系列专利申请。这一进展发布在8月8日的《自然材料》杂志上。　　新型太赫兹激光器突破了传统材料的限制，研究人员刻了一组亚波长光栅，直接加倍了超材料晶面的光流量，设备以3太赫兹(百亿赫兹)的频率发射光线(波长为100微米，在可见光谱中属于远红外线)，大大降低了这些半导体激光器的散射角度，同时保持了光能的高输出功率。　　这种超材料被直接嵌入光学设备的高吸收性砷化镓晶面上，在演示中能看到，人造光显示出深浅不同的微米光栅，各具不同的功能。浅蓝色的狭缝能将输出的激光功率加倍，导向并限定在晶体表面。　　太赫兹射线(T—rays)能穿透纸张、衣物、塑料和其他一些材料，在探测隐匿武器和生物制剂方面非常理想，在做肿瘤成像检测时对人体无伤害和副作用，还能探测材料内部诸如断裂之类的缺陷，也可用于星际稀薄化学物质的高灵敏探测。　　研究人员卡帕索表示，新的人造光学设备，从晶面上发出的激光器非常紧密，瞄准度非常高，高度凝聚使光能有效聚集，这是昂贵且笨重的传统透镜达不到的。　　另一位研究人员林菲尔德说，新的太赫兹激光器还能用于海关探测非法药品，并能检验生产和存储的药物是否合格。这种超材料还能用作一种演示的工具，同时还具有一些神奇的潜在功能，如用来研发隐身斗篷、负折射和高解析图像。　　研究的另一项重要意义就是这种超材料的光导作用。该设备产生的极强太赫兹光线，以直线光束导向激光晶面，这种超强的限定导向作用，还可应用于传感器和太赫兹光路。