内齿轮激光表面强化技术研究

研究内齿轮齿面的激光强化.提出了内齿轮齿面激光表面淬火的偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术,获得了沿齿面均匀分布的硬化层.检测表明内齿轮精度最大下降l级.     

齿轮激光表面强化技术研究

提出了齿轮激光表面强化的偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术 ,因而 ,获得了沿齿廓分布的均匀硬化层。检测结果表明 :齿轮激光淬火变形很小 ,不影响齿轮的精度等级。     

薄膜应力激光测量方法分析

总结了薄膜应力的一些测量方法.分析了利用测量基片弯曲曲率的激光宏观变形分析法———激光干涉法、激光束偏转法的理论依据及其测量原理,计算了各种测量方法的测量精度.激光干涉法的精度可达0.92%,可测量的最小应力值为15.7MPa;激光束偏转法较低,为2.12%,可测量的最小应力值为25.5MPa,空间分辨率低,约为100μm.     

薄膜应力测量方法研究

总结了薄膜应力的一些测量方法。将经常使用的方法归纳为激光宏观变形分析法和X射线分析法。介绍了利用测量基片弯曲曲率的激光宏观变形分析法(包括激光干涉法和激光束偏转法)和品格变形的X射线衍射法等测量薄膜应力的理论依据及其测量原理,计算了各种测量方法的测量精度,X射线分析法的精度最高,其次是激光干涉法,而激光束偏转法的精度最低,分析了激光分析法和X射线分析法的优缺点。     

利用激光位移传感器高精度测量圆柱齿轮齿距方法

为了提高圆柱齿轮的加工生产质量，提出利用激光位移传感器进行高精度测量圆柱齿轮齿距的方法。采用激光位移传感器进行圆柱齿轮进行齿轮齿距图像采集，结合摄像机与激光器的相对方位获取其三维坐标，构建圆柱齿轮齿距的世界坐标系，利用线结构光视觉技术实现对圆柱齿轮的测量轴直径求解，根据发射的激光形状分析圆柱齿轮光条图像的特征点，通过编码技术对光条进行跟踪，检测光条特征点并计算侧头相对于齿轮轴心线的最大变动量，根据圆柱齿轮表面的光栅图实现高精度测量。测试结果表明，该方法进行圆柱齿轮齿距测量的偏差较低，精度较好，能够实现对圆柱齿轮齿距的非接触式高精度测量。     

基于优化点激光的平面度测量研究

为了提高平面度测量的精度,提出优化点激光方法。首先将点激光测量坐标系进行转换;然后用激光束进行平面标定,同时通过滑动滤波对激光采集混有的噪声点进行降噪,以免影响测试,建立测量数据的非线性误差和激光位移传感器输出模型进行输出误差补偿;最后通过最小二乘算法获得最佳拟合平面。实例验证结果显示,优化点激光的平面度误差测量平均值为5.189μm,相比直接法、平面扫描仪法、横截线扫描法、点激光测量法、光谱共焦法测量平面度误差,分别减少了18.77%、16.78%、12.45%、9.17%、6.54%,测量精度较高。     

大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。     

直齿圆锥齿轮压力角误差的三维坐标测量

压力角是直齿圆锥齿轮最基本计算参数,在直齿圆锥齿轮加工过程中能否实现齿廓曲面各点压力角准确是保证直齿圆锥齿轮加工精度和传动稳定性的重要指标。本文在给出直齿圆锥齿轮齿面数学模型基础上,利用三维坐标测量仪进行了齿面多点测量,通过最小二乘法分析计算,得到了直齿圆锥齿轮的压力角加工误差。提出了一种用三维坐标测量仪测量直齿圆锥齿轮齿面参数的方法,并可以在直齿圆锥齿轮加工中对加工参数进行修正,提高加工精度。     

飞秒激光烧蚀齿面表层构态分析及其控制研究

为了分析飞秒激光烧蚀面齿轮齿面表层构成及其形态影响,本文针对面齿轮材料18Cr2Ni4WA,通过建立双温传热模型,模型采用向后有限差分法进行飞秒激光烧蚀数值模拟,研究飞秒激光烧蚀齿面的加工过程,分析能量密度对重铸层和热影响层的影响规律。结果显示:能量密度由173J/cm2增加至433J/cm2,重铸层厚度从068μm增加到102μm,热影响层厚度从096μm增加到135μm。针对重铸层的控制,本文实施了对面齿轮齿面的二次加工,实验结果表明:采用能量密度173J/cm2对齿面进行二次加工,加工后的齿面几乎没有重铸物残留,齿面平均粗糙度由0365μm降到了0185μm,有效地改善了面齿轮的加工质量,为提高飞秒激光精微烧蚀面齿轮精度提供了有益参考。     

激光片光面内移动降低三维传感中散斑影响的方法

提出一种激光片光三维传感中降低散斑影响的方法:片光面内移动扫描法.通过向被测物体表面投射面内移动扫描的片状激光束,产生空间变化的动态散斑光场,这样的光场的时间平均效果降低了散斑的影响,明显地提高了测量精度.文中给出了激光片光面内移动对散斑影响的的理论分析和实验结果。     

飞秒激光精修面齿轮工艺参数的多目标优化

基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamultiobj函数为基础的改进遗传算法求解优化模型,得到两组较优的飞秒激光加工面齿轮参数方案,与参数优化后的激光实验结果相对比,最大相对误差均在合理范围内,证明了优化的合理性,提供一定的理论指导在实际生产领域对飞秒激光精修面齿轮的运用。     

面向特大齿轮的激光跟踪测量精度提升方法

为实现特大齿轮激光跟踪测量精度的提升,采用激光跟踪仪与柔性关节坐标测量臂相结合的测量方式,建立了基于激光跟踪多边测量方法的特大齿轮组合式测量网络。采用柔性关节坐标测量臂蛙跳技术确定激光跟踪仪全局坐标系与柔性关节坐标测量臂坐标系之间的坐标转换关系,实现不同站位下测量臂测量数据的空间配准。引入激光跟踪仪多边测量方法,摒弃其角度测量模块,建立激光跟踪多边测量位置参数标定模型,通过测量冗余数据并对其进行L-M优化迭代,以提高激光跟踪仪的全局控制精度。对建立的组合式测量网络进行仿真实验,分析对比测量数据,组合式测量网络的测量误差平均值为0.007 mm,误差标准差为0.004 mm,相同条件下,使用激光跟踪仪直接测量方法的测量误差平均值为0.044 mm。仿真实验分析表明,该方法显著提升了测量精度,满足了特大齿轮现场齿形测量的要求,具有较好的理论与工程应用价值。     

直齿圆柱齿轮的激光热处理

本文提出了齿轮热处理的三项关键技术。在此基础上,获得了沿齿廓分布的均匀硬化层。检测结果表明：齿轮激光淬火变形很小,不影响齿轮的精度等级。     

等离子体冲击波效应对飞秒激光烧蚀面齿轮形貌的影响研究

利用烧蚀阈值理论，研究飞秒激光对面齿轮的烧蚀特征，得到了面齿轮的烧蚀阈值。建立烧蚀模型，计算仿真了飞秒激光在单脉冲与多脉冲烧蚀过程中的理论宽度与深度。利用等离子体冲击波传播半径随时间变化的规律，耦合飞秒激光多脉冲烧蚀时的表面残余温度变化，得到等离子体冲击波的动态反冲压力机理图，并得到飞秒激光加工过程中，等离子体冲击波动态反冲压力对烧蚀的凹坑形貌以及扫描隧道与烧蚀平面形貌变化的影响。通过试验验证飞秒激光对面齿轮进行隧道扫描时，随着扫描速度的增加，隧道的直线度降低。高功率条件下，增加相邻扫描道扫描间距，烧蚀后的齿面精度更高。     

激光衍射法细圆柱体直径测量系统

为了提高激光衍射法细圆柱体直径测量精度,根据光波的矢量特性建立了矢量测量模型,提出了一种衍射花样处理方法,并研制了相应的测量系统。采用面阵CCD接收衍射花样,并使用二维零相位滤波器、最小二乘法等方法对其进行处理。运用该装置测量细圆柱体直径时,克服了传统方法测量细圆柱体直径时的原理误差,提高了测量精度。细圆柱体直径测量实验结果表明,基于改进模型的光学衍射法的相对测量误差在0.5%以下,优于目前1%的水平。     

光路温度特性对激光陀螺零偏的影响

偏置漂移使得激光陀螺输出信号产生较大偏置误差,准确地辨识漂移并有效地对其进行补偿,直接关系到激光陀螺的测量精度.为了提高激光陀螺的精度,研究了光路温度特性对激光陀螺零偏的影响.通过大量的重复性高低温实验,利用最小二乘法证明了光强与温度的线性关系,得到了拟合直线表达式,并分析了利用光强对陀螺零偏的补偿效果.提出了从硬件设...     

激光跟踪仪高精度测量运动物体位姿的研究

为了实现运动物体空间位姿高精度的实时测量,基于激光跟踪仪测量的地理坐标系的方法,采用两个激光跟踪仪分别瞄准运动物体首尾两处的标靶,两台激光跟踪仪同步触发采集数据,实时获取运动物体首尾两点的空间坐标数据,测量了运动物体在空间地理坐标系下的位置和姿态信息;利用自主研发的软件计算了运动物体的空间位姿,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,测量系统的稳定性与精度较好,所提出的测量方法能够满足高精度的空间位姿测量要求。     

基于TRIZ理论解决小模数齿面激光熔覆缺陷的技术研究

针对小模数齿轮齿面进行激光熔覆修复时容易出现熔覆缺陷、影响修复质量的问题，通过采用TRIZ理论中的冲突解决原理，对小模数齿轮激光加工的设备及工艺制备流程进行归纳分析，得到对应的创新工艺方法和优化路线。通过评估模型选择最佳的创新原理，最终采用物理矛盾的解决思路，将光束能量进行有效分配，将原有的单道光束改为多道光束，针对不同部位施加不同能量密度的光束，有效改善高斯光源特性。通过单一变量法试验验证得到，在双道直径1 mm光斑下的激光熔覆涂层中晶状奥氏体析出较少，粒状渗碳体析出较多，涂层的硬度和耐磨性比单道激光熔覆更高，齿面具有更高的抗胶合、抗点蚀和抗磨损能力，满足修复后齿轮齿面工艺强度要求。     

基于激光散射测量的虚拟建筑空间重建设计

传统方法对空洞和缺失点云的修复不到位,缺乏空间细节深度信息,导致建筑空间重建精度较差.为此,提出基于激光散射测量的虚拟建筑空间重建方法.利用激光散射测量技术,采集能够表现建筑三维坐标的点云数据,拼接多视角点云,并进行去噪分割处理,建立建筑空间主平面模型,内插填补边缘信息和细节深度信息,实现虚拟建筑空间重建.进行对比实验,完成形态相似规则的住宅楼重建工作,结果表明,此次设计方法相比传统方法,提高了点云数据去噪效果及拼接精度,减小了建模距离与实测距离偏差,提高了建筑空间重建精度.     

吊舱激光指示精度计算方法

针对吊舱激光指示精度外场测试与数据计算的问题,提出了一种基于瞄准轴坐标系的激光指示偏差角正弦算法。在激光指示偏差角正弦算法基础上,构建了激光指示精度测试误差模型,估算了各误差源对总误差的影响因子。计算结果表明,当指示偏差角很小时,正弦算法的误差低于余弦算法误差约三个数量级;激光光斑位置测量误差是最大误差源,提高激光光斑位置测量精度是减小激光指示精度测试误差的最佳途径。此外,在同样测量条件下,正弦算法显著减小了吊舱激光指示精度的计算误差约2~3个数量级(具体量化数值),也为激光光斑测量系统的指标论证提供了依据。