3维激光振镜扫描系统的关键技术研究

为了设计可用于大幅面扫描的3维激光振镜扫描系统,深入研究了3维激光振镜扫描系统的动态响应性能及控制算法、校正算法,采用具有高响应性能的伺服机构作为系统的执行机构,合理地规划扫描路径以及扫描延时参量,设计了对扫描图形进行精确校正的扫描校正模型,开发出了一套能实现大幅面精确扫描的3维激光振镜扫描系统.该3维激光振镜扫描系统经过长期实验验证,运行稳定,其扫描重复定位精度不大于30靘,扫描精度可达100mm±0.1mm.结果表明,该3维激光振镜扫描系统在需要进行大幅面精确激光扫描行业中有重要应用价值.     

3维激光振镜扫描系统的关键技术研究

为了设计可用于大幅面扫描的3维激光振镜扫描系统,深入研究了3维激光振镜扫描系统的动态响应性能及控制算法、校正算法,采用具有高响应性能的伺服机构作为系统的执行机构,合理地规划扫描路径以及扫描延时参量,设计了对扫描图形进行精确校正的扫描校正模型,开发出了一套能实现大幅面精确扫描的3维激光振镜扫描系统。该3维激光振镜扫描系统经过长期实验验证,运行稳定,其扫描重复定位精度不大于30μm,扫描精度可达100mm±0.1mm。结果表明,该3维激光振镜扫描系统在需要进行大幅面精确激光扫描行业中有重要应用价值。     

基于双振镜激光扫描的玻璃纤维复合板直壁孔制造

为改善玻璃纤维复合材料制孔的精度和质量，本文提出了一种双振镜激光扫描加工方法。双振镜激光扫描加工系统共包括4片可偏转反射镜，4片反射镜协同运动可以实现对扫描激光的四轴（x,y,α,β）控制，其中x和y为激光焦点在二维平面的位置，α和β为扫描激光的入射角度。基于双振镜激光扫描加工系统开展了玻璃纤维复合材料的制孔实验，通过调节激光入射角度和激光扫描策略，在厚度为3.6 mm的玻璃纤维复合材料板上加工了侧壁完全垂直的孔，孔直径可达10 mm，热影响区宽度小于10μm，侧壁表面粗糙度小于2μm，没有发现材料分层和纤维拔出等缺陷。     

动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用

为了提高动光式激光切割振镜加工网格之间的拼接精度,首先采用线性插值方法,补偿激光光点在不同区域内两轴的区域系数,再利用射影变换建立任意两个平面之间点的射影变换矩阵,以补偿双振镜的梯形以及菱形畸变,通过上述补偿保证整个扫描场中所有的坐标都符合一个线性的比例关系。将该方法应用于柔性印制电路板的切割,得到的切割精度和效率远高于普通的定光式切割。结果表明,通过以上方法的补偿后,激光切割系统的网格之间拼接精度大幅度提升,达到国外最新同类系统的精度与效率,具有广阔的应用前景。     

激光切割碳纤维复合材料的实验研究

为了获得激光切割参量对碳纤维复合材料的影响规律,利用额定功率为500W的毫秒脉冲Nd:YAG激光器,分别进行了在空气中和水下切割碳纤维复合材料(CFRP)的实验研究。采用单因素实验法,考察了脉冲能量、频率、切割速度与气体压力等激光参量对切割质量的影响,获得了激光参量对切割CFRP材料切口的切缝宽度、正面纤维拔出长度、背面纤维拔出长度与锥角的影响规律,并对激光切割机理进行了分析研究。结果表明,水下切割能有效地减小激光切割产生的热影响区。这为继续开展激光水下切割CFRP的研究提供了参考。     

紫外激光FPC切割软件的研究与开发

搭建了紫外激光FPC(Flexible Printed Circuit)切割系统软件的整体框架结构.该切割软件突出之处在于采用振镜和工作台联合协调加工;切割过程中激光依靠受计算机控制的两个振镜实现激光的高速扫描;通过可补偿聚焦误差的聚焦镜将光束聚焦到工件表面,实现高速切割,充分发挥紫外激光的"冷"加工特性.软件通过Gerber文件获取切割路径,然后对切割路径网格化,每一个网格为一个加工单元,加上单元的大小由振镜幅面大小控制,通过移动工作台依次逐块进行加工从而完成整张FPC的切割加工.由于振镜自身的畸变误差(如枕型和桶形畸变等)以及加工过程中网格块的变换,使得如何处理好各种误差补偿是软件发开的关键技术之一;FPC生产工艺复杂,所用的材料容易产生变形;而且不同的部位由于材料不同造成变形不均匀,极大的影响切割精度,软件通过摄像机获取板材上的定位点,通过该定位点与基于射影变换的定位方法完成自动定位与变形校正.最后在Visual C++6.0环境下开发了上述所有功能模块.实践结果表明本软件系统切割速度快,定位精度高;满足了当前FPC切割加工所需要的主要功能,软件操作简单,界面良好,具有较大的应用价值.     

激光振镜直写光栅误差分析及校正方法

针对振镜式激光直写光栅系统中存在的扫描畸变的问题,提出了一种内部转角优化和外部扫描误差补偿相结合的校正方法。以光栅栅距10μm为目标,建立了振镜系统的几何光学模型,对扫描误差进行了分析,然后对振镜转角进行了优化,进一步对振镜进行了曲线拟合补偿,坐标点(100,10)处误差从0936mm,1912mm降低到0148μm,00296μm。结果表明,这种方法能够满足振镜式激光直写光栅在短距离刻划的精度要求。     

一种双棒串接大功率固体激光切割系统

介绍了一种以大功率脉冲固体激光器做为光源的激光切割系统,该系统主要由双棒串接1000W激光器、大幅面数控工作台、z轴随动系统、导光聚焦系统构成,该系统可满足1mm至8mm内的碳钢、不锈钢、铝、铜等金属材料的切割要求,可广泛应用于钣金切割行业。同时对比分析了单棒500W激光器、双棒串接500W激光器,双棒串接1000W激光器三种固体激光切割系统的特点,证明双棒串接1000W激光器具有更大的切割厚度和切割速度。     

基于DSP的激光标记数字控制系统设计

为了设计激光标记数字振镜控制系统,采用数字信号处理器芯片作为数字控制板的主处理器,使用具有高传输速率和支持热插拔的通用串行总线进行上位机与数字控制板的通信;标记图形的数据处理算法由具有高速运算能力的数字信号处理器完成,复杂可编程逻辑器件芯片完成控制信号的时序控制和输出,使用传送差分信号的RS-485总线进行控制系统与数字振镜和激光器的通信,根据理论分析和参量模拟,得到了对数字振镜的转动角度和激光器功率的高精度控制。结果表明,该系统可以实现实时、高速、高精度的激光标记。     

卷烟用振镜式激光防伪打标机设计

简要介绍了“卷烟用振镜式激光防伪打标机”的系统构成及激光器、声光调制、振镜扫描、计算机控制和制冷等分系统的设计。     

分层实体制造激光头切割路径的建模与优化

分层实体制造(LOM)技术中分层制造时间是由该层的切割速度与切割路径确定的，当切割工艺参数(如：切割功率、切割速度)确定之后，每一层制造的时间是由该层切割(扫描)路径确定的。因此优化切割(扫描)路径对提高成型效率有重要意义，而分层实体制造技术中激光切割路径优化的实质是空行程路径的优化。建立了切割路径空行程路径优化的数学模型。由于求解该模型的复杂性，采用了分级规划的两个分步算法：首先用改进的最近邻域算法求解轮廓边界线上的切割起点，然后当切割点确定后把路径优化问题归结为旅行售货员问题(TSP)，采用了高效的智能仿生算法一蚁群系统算法来求解。运行结果表明，该算法显著缩短了分层制造中的空行程，提高了快速原型制造的效率。     

激光在线膏药切片系统

膏药在上膜之后、包装之前必须经过切割加工成一定规格的小片。传统的膏药切片工艺是采用刀片对由步进电机控制的条状、长幅面的膏药进行机械式切割。这样不仅速度低、精度不高而且生产效率低。为保证膏药切片的合格率 ,提高生产效率 ,我们采用先进激光加工技术和控制、计算机技术相结合 ,研制了一种新型切割系统%D%D激光在线膏药切片系统。与传统机械式切割相比 ,该系统具有连续、稳定、精度高、非接触等一系列特点 ,并成功地将生产效率提高了 8倍。本系统是激光切割技术在医用橡胶膏剂领域的又一成功应用 ,具有极强的实用价值和良好应用前景。     

激光切割机切割头位置检测与调高控制系统设计

在激光切割中为了有敢控制激光焦点与工件之间的相对位置,设计了激光切割头自动调高系统的位置检测系统。采用切割喷嘴和切割极板形成的电容构成差动式电桥,以差动式电桥作为测距传感器;用相敏检波电路鉴别切割喷嘴和切割板材间位置变化,伺服系统控制切割头运动,从而实现激光切割头高度调节。通过测试,有效地解决了激光切割焦点跟踪问题,提高了系统的控制品质。所设计的切割头位置检测为激光切割机提供了解决方案。     

不锈钢-碳钢层合板激光弯曲试验研究

层状金属复合板以优良的材料和结构性能在舰船、汽车和飞行器等装备中显示了广阔的应用前景。为研究工艺因数对层状金属复合板激光弯曲成形的影响,以不锈钢-碳钢层合板为研究对象,对这种层状金属复合板的激光弯曲角度和规律进行了系统的试验研究。结果表明,不锈钢-碳钢层合板和不锈钢板激光弯曲存在共性,弯曲角度随着激光功率增加而增大,随着扫描速度增加而减小,随着扫描次数增加而增大,随着板厚增大而减小。同时二者也存在差异;随着不锈钢-碳钢层合板宽度的增加,弯曲角度先减小后增大;在相同工艺条件下,不锈钢-碳钢层合板弯曲角度大于不锈钢板的弯曲角度,并在一次固定安装下获得85.6°这一接近直角的极限弯曲角度。     

基于高柔性机器人的光纤激光切割系统的研究

光纤激光机器人三维切割系统是集三维六轴联动、高柔性、低成本于一体的智能化光机电产品.该产品主要利用机器人的空间运动优势和光纤激光柔性传输的特点来实现白车身冲压件的三维修边、切孔、分离,从而取代传统的模具加工.重点分析了系统在研发过程中的几项关键技术:控制系统的设计与集成、离线自动编程软件系统的研发、车身覆盖件三维激光切割夹具的设计、机器人激光切割头系统的研制、白车身薄板类金属的光纤激光加工工艺的研究等.该系统的研发成功,将大大缩短样车研制周期,对我国自主品牌汽车业的发展有着重要的战略意义.     

基于视觉激光切割厚板切割状态监控方法

利用光纤镜头和彩色工业摄像机实时采集激光切割厚板中切割点的图像,从彩色图像中分别选取蓝色、绿色和红色通道图像,分析各通道图像的特点和切割点的几何形状特征。首先以激光焦点在图像中的位置为中心建立坐标系,以x轴方向为起始,45°为间隔向8个方向搜索激光切割区域的边缘点,根据边缘点到坐标原点的距离信息确定激光切割方向和切割顶点;建立边缘识别用抛物线模型,根据边缘处存在灰度特征、梯度特征和方向特征设计识别目标函数,识别切割顶点两侧边缘,进而识别整个切割点处的几何形状。实验表明识别方法具有良好的适应性、准确性和实时性。     

CO2激光三维方位切割的人工神经网络分析

三维激光切割在汽车、航空航天工业等领域得到越来越广泛的应用。在三维激光切割过程中，由于三维工件的复杂性，切割头与工件表面保持垂直的同时，不可避免地要进行一些方位切割。为了定量地描述激光头的方位对切割质量的影响，采用10分制对切割质量进行量化，然后用人工神经网络的方法对结果进行分析。结果表明，用人工神经网络可以通过网络的训练和自学习，获得很多新的知识，用于指导实际切割。     

光纤激光精密切割系统的研制及其应用

采用光纤激光器作为光源,配合自行设计的光学系统和控制系统,研制开发了光纤激光精密切割系统。该系统具有精度高、速度快、性能稳定等优点。并初步探讨了该系统在电子行业的一些应用,研究了手机面板和线路网板的切割工艺。通过优化输出功率、脉冲频率、脉冲宽度和辅助气压等参数,切割的手机面板和线路网板具有线条平滑、均匀、不挂渣等特点。     

紫外激光FPC切割系统的研究与开发

本文介绍了将动光式紫外激光切割技术应用于FPC板以及其辅材覆盖膜切割的整体系统框架。通过Gerber文件来获取切割路径、局部切割次数等信息,并采用摄像机和射影变换方法完成工件的自动定位。实践表明本系统不仅切割效率高,与国外最新同类系统效率相同,而且定位精度高,有效地补偿了由于材料变形所引起的加工偏差。     

激光切割中入射角对切割质量的影响

研究了激光入射角对薄板切割质量的影响 ,结果表明 ,在一定条件下 ,激光束不垂直工件表面时 ,仍可以获得切缝细、挂渣少的切割效果。同时切割头的运动方向在激光束不垂直于被加工表面时 ,对切割质量也有显著影响。给出了在三维激光切割时 ,由于干涉等原因无法保证激光束垂直入射时 ,为得到好的切割质量应采取的措施