透明材料的激光标刻工艺

红外器件的封装中常需用一些透明材料制成零部件,适合采用脉冲激光对其进行切割和标刻加工,但需要对加工参数进行精细优化。文中以在用于红外焦平面封装的红外级康宁玻璃基片上进行激光标刻为例,对透明样品进行激光标刻所涉及的一些基本参数,包括烧蚀阈值、激光加工头的光束特性参数以及扫描偏角引起的几何误差等,进行了实际测量和分析,在此基础上得出了合适的打标策略和激光参数,并成功应用于实际操作。此种策略和参数设置方法可以推广到对其他透明材料进行激光标刻。     

基于PSD的DSP闭环控制系统在激光修整超硬磨料砂轮中的应用

基于热作用的激光烧蚀加工已成为解决超硬磨料砂轮修整的有效手段之一。由于激光和待加工材料相互作用机理复杂 ,导致直接用激光进行烧蚀加工的精度不可能预先精确地确定。本文设计了一套以DSP芯片为微处理器的在线检测、控制激光烧蚀加工的闭环控制电路系统。该系统以声光调QYAG连续激光作为测量光源 ,采用光学三角测量装置将光斑投射到光电位置传感器PSD上 ,将待加工表面相对指定位置的偏移反映为光斑在PSD上的位置变化。闭环控制电路对位置变化电流信号进行实时处理 ,转变为控制脉冲输出 ,经过调制和放大 ,控制声光调QYAG激光巨脉冲的发射 ,从而对激光烧蚀加工进行有效控制 ,得到较理想的整形精度。本控制系统的特点是 :它的初始信号是一常数值为零 ,直接利用测量信号进行控制 ,这对测量和控制电路的实时性要求较高 ,本系统能够满足实时性的要求 ,系统具有一定的抗干扰能力 ,能在高频脉冲烧蚀加工的条件下正常工作。     

高频飞秒激光对铜片烧蚀过程热弛豫现象研究

研究了铜片在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀的结果。 将飞秒激光烧蚀实验的结果结合双温模型在有限差分法下模拟出的数据图,从而研究不同激光能量密度与烧蚀间的联系。飞秒激光的烧蚀过程属于非平衡烧蚀,按照模拟出的数据,对铜片烧蚀过程中表面电子温度及晶格温度有了直观的认识,进而进行研究,得出整个激光烧蚀中热弛豫规律。 在不同能量密度的飞秒激光烧蚀下对电声相互作用的研究,其模拟结果有利于找出能量密度与飞秒激光烧蚀的关联,而实验图进一步表明了提升飞秒激光能量密度与加工铜材料的加工效率以及加工质量之间的意义。综合以上分析,能够得出随着飞秒激光能量密度的增加,飞秒激光烧蚀期间材料的热弛豫过程加长,烧蚀强度有所增加,材料加工后得出形貌质量提高,其对于飞秒激光烧蚀材料的研究具有很大意义。     

考虑目标运动状态的激光在线跟踪标刻方法

为了解决传统方法容易受到噪声、光照等因素影响,导致目标检测精度与标刻效果降低的问题,在考虑目标运动状态基础上提出一种激光在线跟踪标刻方法。首先根据激光点构建对应运动模型,并通过迭代计算求解获取出目标运动激光点和实际像素坐标,实现激光对实际目标的自主瞄准,并得出目标运动粗略范围;使用改进粒子滤波法进一步精细定位,由此计算出目标权重取值;最后针对生产线匀速和变速运动的不同特点,实现对运动目标跟踪标刻的目的。仿真实验结果表明,所提方法具有目标检测精准度高、标刻效果好、不易变形等优点。     

图像处理在先进标识加工中的应用

激光标刻作为一种先进标识加工模式在生产生活中的应用越来越广泛,激光标刻具有抗磨损、不褪色的优点。激光标刻加工,将激光束照射到加工物体的表面,用以去除或熔化材料以及改变物体表面从而达到加工目的,属于非接触性加工,没有机械力,加工材料不变形,受损小。激光标刻效果的影响因素较多,包括激光器本身的性能、激光标刻软件的质量以及加工工艺水平的高低。其中,图像的处理质量对其最终加工的效果影响较大。JPG格式图像是激光标刻加工过程中遇到的较多的处理对象,文章分别从JPG格式图像转换为PLT矢量图、JPG图像的Photoshop软件处理方法及平面JPG图像转三维图像三个方面分析激光标刻过程中的JPG图像处理方法,对激光标刻加工实践工作过程具有指导意义。     

基于DSP和CPLD的激光飞动标刻研究

为了达到快速、精确标刻的目的,提出了一种应用于生产线上运动工件的激光实时飞动标刻系统。该系统采用了数字信号处理和复杂可编程逻辑器件的动态跟踪技术的方法,解决了流水生产线上诸如标刻图形变形、错位、失真等激光加工问题,降低了由静止标刻加工给加工者所带来的劳动强度。以自行开发的激光标刻软件为应用实例,对同一图案在参数设定相同的情况下进行加工。结果表明,该系统能提高激光加工的生产效率,标刻速度达到2000byte/s;所标刻图案线条清晰,轮廓分明,达到了静止标刻的效果。     

纳秒脉冲激光加工高反射率铝膜

为了研究基于近红外纳秒脉冲激光的高反射率金属薄膜的加工可行性以及加工效果, 采用纳秒脉冲激光对高反射率铝膜进行激光加工, 分别测量了在不同激光光斑尺寸和不同激光能量的条件下, 铝膜表面所发生的烧蚀形态变化。结果表明, 即使铝膜表面反射率高达96%, 依然能对铝膜进行激光加工; 使用较高功率激光对铝膜表面进行离焦加工(能量密度约小于1000J/mm2)的烧蚀图样比使用较低功率激光对铝膜表面进行对焦加工(能量密度约大于2000J/mm2)的烧蚀图样更加规则。相关实验结果对激光加工高反射率材料时激光参量的选择可起到一定的指导作用。     

飞秒激光烧蚀光斑图像的周期灰度变化分析

在不同的飞秒激光烧蚀功率下,由于核心烧蚀区被烧蚀掉的材料体积不同,使得衍生的等离子体发光强度也不同。因此,有必要研究序列烧蚀光斑图像灰度变化与烧蚀工艺之间的关系。首先,连续采集2400帧光斑图像,获得光斑图像的灰度周期变化曲线,并对曲线进行小波去噪处理;其次,分析光斑图像周期性灰度变化曲线与烧蚀加工周期间的关系;再次分析了不同烧蚀状态下的光斑图像熵与光斑图像灰度间的对应关系;最后,分析了同一烧蚀功率,不同烧蚀时刻下烧蚀光斑图像灰度变化的稳定性。研究结果表明:烧蚀光斑灰度的周期变化与激光工作台的周期运动一致。在工作台向左或向右运动时,烧蚀过程是稳定的,光斑较亮。而在左右端点处,烧蚀光斑灰度值较低。     

激光标刻铝合金2维码的手机识读特性研究

随着近年来智能手机设备的快速普及,2维码已经在商业零售、电子商务领域获得飞速发展。为了拓展2维码在工业制造领域金属零件直接零件标识方面的应用,采用激光标刻填充方式与识读环境的结合调控方法,进行了理论分析和实验验证,取得了铝合金表面激光标刻2维码的手机识读特性数据。结果表明,由于工艺参量不同,铝合金表面的激光标刻区域将呈现白色、灰色直至黑色的对比度效果,通过设置镜像识读环境条件,并反转2维码标刻,可以有效解决常规激光标刻白色2维码的无法识读问题。这一结果对开发智能手机2维码识读软件算法、提高激光标刻效率是有帮助的。     

基于P-V双因素的网络激光标刻性能研究

传统激光标刻技术已在实际工业生产中普遍应用,但其系统最优标刻性能控制参数存在寻找及设置较为困难、繁琐等问题。针对该问题,本文设计了一种基于嵌入式网络激光标刻模式的新型激光标刻控制模型,并在该模型下通过相关数据预处理算法分析单一标刻影响因素对激光标刻性能的影响;再通过对实验数据的数理统计分析得出二值图像的标刻性能变化规律,最终得出在该材质及类似组成工件下的激光标刻的最优参数快速选择模型和性能最优值域。研究结果表明,该模型为最优激光标刻性能控制参数的快速选择提供了可靠的方法,为进一步研究激光标刻性能影响参数提供了重要参考。     

基于FPGA的USB激光打标控制系统设计

主要研究了基于USB总线,以FPGA为主控单元的振镜扫描式激光标记控制系统,对其工作原理进行了阐述并对其外围硬件架构以及FPGA内部硬件架构进行了分析设计,并利用 FPGA的 DSP开发工具 DSPBuilder对曲线插补算法进行了算法建模设计,通过仿真分析验证了在FPGA硬件实现该算法的可行性和实用性。本系统还可以通过U盘读入原始打标数据,对其进行数据处理后完成对振镜的控制,为实现脱机标刻奠定了基础。最后对激光标记控制系统进行了实际测试,结果表明,该系统可以实现实时、高速、高精度的激光标记。     

激光打标中振镜几何畸变误差多项式拟合校正

为了消除激光打标系统中由2维振镜物镜前扫描引起的打标点几何畸变误差,分析误差产生的原因,在振镜扫描角度(,)理想计算公式的基础上,采用最小二乘曲线拟合的方法,得到用打标点坐标(x,y)表示的补偿(,)误差的拟合多项式,从而对激光打标点的畸变误差进行了校正。通过校正,可以将激光打标点的最大几何畸变误差由3.2mm降至20m以内,且计算量小、速度快。结果表明,该误差校正算法可以满足高速、高精度激光打标的需要;同时可通过改变物镜焦距计算出新的补偿公式,以应用于不同参量的激光打标系统。     

基于激光标刻的细胞簇灰度降阶模型

针对激光在物体表面标刻无法逼真具有连续色调的灰度图形的特征,建立了基于细胞簇灰度降阶模型,对标刻图形灰度数据信息以及降阶算法进行数学描述,对传统误差扩散的结构进行改善,形成由二次频域调制半色调的相应算法,构建最优细胞簇像素点分配相应模型,最后运算后的标刻图形数据通过增强纹理能量,极大程度上减少了周期性纹理缺陷,使处理后的标刻图形更加充分的表现原灰度图形信息,为激光标刻灰度图形提供了新的研究方向。     

激光标刻误差的实验研究

在开发激光打标软件的过程中,针对出现字符笔画残缺、变形、拐角深度标刻等现象,提出了多种延时措施以及改进插补算法等的解决办法.     

一种低复杂度的激光打标拐点检测算法

为了改善激光打标系统中图像解算的拐点检测率,提高激光标刻质量,采用一种基于斜率差的拐点检测算法,进行了理论分析和实验验证。该算法计算出图像数据中相邻两点间偏移坐标的斜率,并以此相邻坐标点连线斜率之差作为判决条件检测提取拐点。结果表明,新算法较传统算法而言,在拐点检测更为准确的同时,具有较小的运算复杂度;应用该算法能够修正传统打标系统中存在的拐点工艺问题,使图像拐点在提取过程中能够更节省存储空间,减少了运算量。     

基于三维成像技术的激光图像处理系统

采用图像处理技术处理后的激光三维图像能够显著提升图像精度,为刑事侦查、工业部件生产提供可靠的图像依据。通过设计基于三维成像技术的激光图像处理系统解决三维成像技术精度低、耗时长的问题。系统主要包括激光三维成像模块、DDR外接存储模块、FPGA模块、上位机等部分;激光三维成像模块增加转镜获取高精度的激光三维图像,DDR外接存储模块负责存储激光数据,分散FPGA模块资源损耗,通信电路模块负责传输DSP和上位机、DSP和FPGA之间的激光数据;软件部分依据激光三维成像原理获取激光数据,基于OpenGL软件接口重构激光三维图像表面。实验结果显示,系统成像精度高,处理激光三维图像效率和可靠性强,在激光三维图像处理方面的应用前景广阔。     

用于采集交通数据的激光扫描器技术研究

针对交通数据采集应用,设计了一种符合一级激光安全等级的中短距离、高速、高精度脉冲激光扫描器(Laser Scanner)。为了解决激光扫描器的快速、高精度测距问题,提出了一种数字化全波形脉冲检波方法。该方法通过脉冲波形前沿拟合判定激光脉冲的达到时刻,以模拟数字转换器(Analog to Digital Converter, ADC)的采样时钟作为计数器,对回波延时进行计算;再根据回波信号的强度对测距结果进行补偿修正,显著减小了测距幅相误差。扫描器的信号处理基于高速ADC和FPGA实现。测试结果显示,激光扫描器的测距频率达到50000点/s,单点测距精度为±4 cm,能够满足车型自动分类、交通流量调查和客流密度检测等系统的数据采集需求。