CO2激光切割质量的视觉检测(Ⅱ) 切割质量的评价方法及其视觉图像特征

提出了利用切割面下缘粗糙度作为评价切割面质量的方法.建立了侧面视觉检测系统,对激光切割过程中火花簇射行为进行分析.结果表明在一定工艺条件下,随着切割速度的变化,火花簇射喷射长度以具有极大值的倒U形曲线形式变化,最大的火花喷射长度(即火花簇射视觉图像不同亮度带像素数的极大值)对应于最低的切割面近下缘粗糙度.     

CO2激光切割质量的视觉检测(Ⅲ)切割面粗糙度的同轴视觉检测

利用激光切割同轴视觉检测系统,获得了火花簇射的同轴视觉图像.证明该图像和侧面视觉图像一样,可以提取反映切割面粗糙度的特征信号在无缺陷区域,随着切割速度的变化,火花簇射同轴视觉图像不同亮度带像素数的极大值对应于最低的切割面近下缘粗糙度.     

激光切割过程火花簇射行为的研究

建立了激光切割过程视觉检测系统，通过实验方法研究了火花簇射行为与最佳切割速度之间的关系。通过不同功率、不同板厚条件下的变速实验，发现在无缺陷切割区，最佳切割速度对应的火花簇射特征信号为：火花簇射角度垂直向下;出口处亮度最高;各亮度带像素数达到最大值。     

0.125mm厚不锈钢薄板光纤激光精密切割实验研究

利用光纤激光器对0.125mm厚的不锈钢薄板进行了精密切割实验.实验结果表明:激光切割质量主要与焦点位置、激光输出功率、激光切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体种类等因素有关;切缝宽度随激光功率、重复频率及脉冲宽度的增加而增加;缝面粗糙度随激光输出功率、重复频率及脉冲宽度的增加而减少;相比氧气,氮气作为辅助气体时,可获得更窄的切缝以及更光滑的缝面;在实验基础上,获得了缝宽窄、光滑、热影响区小的切缝.     

CO2激光切割质量的视觉检测(Ⅰ)切割缺陷的同轴视觉检测

研制了基于同轴视觉的CO2激光切割质量监测系统,获得了切割前沿的视觉图像,成功提取了切割缺陷的特征信号.结果表明过烧缺陷的特征是图像中切割前沿上缘和下缘波动发生向上跳变,而挂渣缺陷的图像特征是仅下缘波动发生向上跳变.     

准分子激光精密加工功能陶瓷及有机玻璃等各种硬脆材料的加工工艺理论研究

采用准分子激光器,对陶瓷及有机玻璃等硬脆材料的切割工艺进行了系统的研究.较为全面地探讨了各种工艺参数对切割外形和切割质量的影响规律.结果表明:切割剥离量随着激光功率密度、频率以及脉宽的增加而增大;提高重复率,不仅有利于提高加工质量,而且可以加大切割速度.在此基础上,推导出了重叠度和极限速度的计算公式,利用此公式可以估算出脉冲激光切割的极限速度.同时系统研究了激光工艺参数对切割表面粗糙度,表面残留物和飞溅的影响规律.结果表明:提高重复率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度,均可以改善切割质量.导出了描述脉冲激光切割加工时的切割表面粗糙度的经验公式,提出了控制切割质量的方法.并且对激光加工CADⅢAM应用软件进行了开发研究,给出了加工复杂图形(球面,椭球面,抛物面等)元件的算法.(OE34)     

激光精密切割不锈钢模板割缝质量控制

采用Nd∶YAG激光对 0 2mm厚的不锈钢模板精密切割 ,系统研究了激光切割工艺参数对缝壁表面粗糙度、缝壁表面残留物的影响规律 ,结果表明 :提高重复频率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度 ,均可改善切缝质量。导出了描述脉冲激光切割切缝表面粗糙度的公式 ,利用该公式可以较好地解释本文的实验结果。最后 ,提出了控制激光精密切割切缝缝壁质量的方法。     

工艺参数对激光切割工艺质量的影响

对汽车用冷轧钢板进行了激光切割工艺试验,研究了激光切割速度与激光功率对切缝宽度、表面粗糙度、挂渣等切割质量的影响。结果显示在相同的条件下,切缝宽度随切割速度的增加而有一定的变化,随激光功率的增加而显著增加。切割速度及激光功率对切割表面粗糙度的影响是一抛物线规律,随切割速度的变化,切割边部形貌存在分形现象。金属材料激光切割后其热影响区非常小,受激光切割工艺参数的影响不大。     

CO2激光切割PCR生物芯片储液池参数的研究

针对生物芯片中广泛应用的高聚物材料,利用其对波长为10.6 μm的CO2激光具有良好的吸收性这一特点,对生物芯片储液池进行加工.根据理论分析,提出影响切割表面粗糙度的主要因素在于激光功率P、切割速度Ve和离焦量L,并结合实验数据通过函数拟合得出经验公式,采用CO2激光加工的PCR生物芯片储液池,其切割面粗糙度可达0.05 μm,加工速度可达1 m/min,使生物芯片的批量生产和广泛应用向前迈出一大步.     

光纤激光切割铝合金薄板工艺特性研究

为了探究光纤激光切割铝合金的工艺特性,开展了光纤激光切割2mm厚度AA6061铝合金工艺实验,系统研究了激光功率、切割速度、辅助气压等工艺参数对切割质量的影响规律。在优化工艺参数条件下可以获得根部挂渣小于0.1mm、切面粗糙度小于3μm,且拼合后无肉眼可见间隙的切缝。当激光功率为3.0kW时,光纤激光获得优质切缝的切割速度可达9m/min。结果表明,增大激光功率至3.0kW,提高切割速度至6m/min,升高喷嘴间距至0.5mm或增加辅助气压至1.1MPa后,挂渣量降至0.1mm以下,最小为20μm。当切缝表面粗糙度通常约为3μm,可得到的最小热影响区宽度为10μm。最后,基于线性回归法建立的数学模型,模型预测值和实测值吻合良好。     

基于BP神经网络的光纤激光切割切口粗糙度预测

为了研究工艺参量对光纤激光切割切口质量的影响,进行了切割T4003不锈钢试验,分析了工艺参量与切口质量之间的关系。采用基于误差反向传播算法的人工神经网络,建立了激光功率、切割速率、辅助气体压力等工艺参量与切口粗糙度之间的预测模型。对切割试验采集的训练样本进行了网络训练,并利用测试样本对训练模型进行验证。结果表明,随着激光功率增加,切口粗糙度增大;随着切割速率和辅助气体压力增加,切口粗糙度减小。神经网络预测模型精度较高,网络训练效果良好,预测值与试验样本值间的最大相对误差为2.4%。训练后检验精度较高,检验样本最大相对误差仅为6.23%。该模型可有效预测激光切割切口表面粗糙度,同时为合理选择及优化工艺参量,提高激光切割质量提供试验依据。     

激光参量对血管支架切缝形貌及粗糙度的影响

为了研究激光加工工艺参量对血管支架切缝形貌以及表面粗糙度的影响，采用不同参量对比分析试验法，开展了心血管支架316L材料光纤激光切割实验，分析了激光脉冲宽度、激光功率和切割速率等不同工艺参量对材料切缝形貌及粗糙度的影响，得出激光切割支架的最佳工艺参量组合。结果表明，不同区域切缝形貌和表面粗糙度存在差异性，其中支架切缝的汽化区厚度主要受脉冲宽度及激光功率影响，当脉冲宽度为35μs时，支架切缝汽化区厚度最大可达到120μm；支架切缝汽化区粗糙度随切割速率增加先减小后增大，当切割速率为6mm/s时，切缝表面粗糙度值最低为650nm。此研究结果为心血管支架光纤加工的研究及后续光整加工奠定了理论基础。     

基于自适应小波网络的激光切割表面质量预报的研究

基于自适应小波网络理论,建立了一个应用于激光切割质量预报与激光能量、激光切割速度、辅助气体压力及材料厚度之间关系的自适应小波网络分类器。仿真结果表明,该方法具有良好的识别性能,且收敛速度快,是一种有效的预报方法。     

红外晶体等距恒速单点金刚石车削

单点金刚石车削技术广泛应用于红外脆性晶体材料光学表面的加工。然而,受车削参数、材料特性、刀具参数等多因素的影响,将会导致车削表面质量的不均匀。为了获得更为均匀优质的表面质量,在分析单点金刚石车削影响因素的基础上,提出了等距恒速的车削方法。详细介绍了等距恒速车削的原理,分析了车削参数的确定过程,得到了等距恒速车削的工件转速和进给速度曲线。最后应用一CVD ZnS材料进行了车削试验,获得了该材料车削最佳的线速度,应用此参数进行车削,得到了均匀优质的车削表面,整体表面粗糙度由Ra=6.4 nm降低到了Ra=4.1 nm。     

CO2激光气化切割非金属材料的机制分析

研究了CO2激光气化切割高吸收率非金属材料的机制。基于实验拍摄的前沿形状和切缝形状，经过理论分析建立了激光气化切割非金属材料的三维能量耦合模型，分析了实际弯曲切割前沿和两壁面对激光的反射和能量吸收过程。前沿和壁面的能量吸收主要决定于入射光束的前三次入射(即两次反射)，前沿本身的多次反射增强了前沿底部的功率密度，而壁面的多次反射增强了前沿中下部位的功率密度。正是由于多次反射的存在，使得整个前沿都有功率密度分布。两切口壁面对入射激光有波导作用，入射激光在左右两壁面之间相互反射，朝着切口深部传输，即所谓的“壁面聚焦效应”(Wall focusing effect)。     

CO2激光切割电子强化玻璃过程的有限元模拟与实验

在激光热裂法切割玻璃的过程中,温度起着至关重要的作用。为了准确掌握切割过程中温度场的分布,提高切割质量,提出了一种CO2激光切割玻璃基板的数值模拟方法。在ANSYS有限元环境下,建立了激光热应力切割电子强化玻璃的三维有限元分析模型,对温度场进行了分析。通过实验验证,得到了切割过程中温度场在不同参数下的变化及其对切割质量的影响以及温度分布与激光功率、光斑尺寸和扫描速度的非线性关系。     

有机玻璃激光气化切割前沿

以PMMA(有机玻璃)为试件,采用CCD拍摄到CO2激光气化切割前沿的照片。研究焦点位置、切割速度和激光功率对切割前沿形状和前沿深度的影响,并建立激光能量耦合模型。结果表明,由于前沿存在多次反射,使得切割深度增加。正离焦切割时,前沿吸收的总激光功率密度减小,切割深度减小;负离焦切割时,最大激光功率密度值的位置下移,使得前沿功率密度分布朝着深部推进,切割深度增加,若负离焦量过大,表面光斑直径和光程增加,更深位置的功率密度减小,切割深度减小;随着激光功率增加、切割速度减小,则前沿弯曲程度减小,被激光直接照射的前沿部位增长,前沿吸收激光功率密度增加,切割深度增加。