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     

激光入射角度对车身用镀锌板焊接性能的影响

为了研究激光入射角变化对车身用镀锌板的焊接性能的影响,首先采用正交试验,通过对焊接件外观形貌分析和进行拉剪试验,得出了激光垂直入射时较理想的焊接参量,然后在该理想参量下进行了不同入射角度下的镀锌板焊接试验,分析了入射角改变对焊接件外观形貌、焊缝截面、焊缝板间连接宽度以及所承受的拉剪载荷的影响。结果表明,激光入射角小于30°时焊缝外观形貌良好,能承受较大的拉剪载荷且拉剪试验均断裂在母材区;焊缝板间连接宽度对抗拉剪载荷有重要影响;板间间隙微小变化对临界入射角值有较大的影响。     

车身覆盖件3维激光切割的特殊工艺处理

为了研究车身覆盖件3维激光切割的工艺技术特性,采用3维5轴联动激光切割装备以及自动编程软件PEPS Pentacut分析了车身覆盖件3维激光切割的特殊工艺,提出了切割过程中特殊工艺的处理方法并通过切割试验进行了验证.结果表明,在实际的3维激光切割过程中,针对碰撞问题,通过添加工艺点,调整切割头方向,使其偏离法线方向一个角度便可消除;针对过烧缺陷,通过修改工艺点法线的方向和密集程度、采用脉冲激光或采用空气作为辅助气体等措施可以有效避免;针对变形难题,通过均布夹钳或修改程序等方法可有效解决.兼顾切割质量和效率,应在穿孔、上下坡及转角的轨迹段采用脉冲激光,在平缓轨迹段采用连续激光.采用3维激光切割技术取代传统工艺的修边模和冲孔模进行车身覆盖件的加工,可以大幅度地降低成本,缩短新车型的研发周期,具有良好的经济价值和应用前景.     

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.     

激光切割的研究现状及展望

从提高平面激光切割质量的方法、激光切割表面条纹形成的不同解释二维和三维激光切割的区别三个方面对激光切割的研究现状进行了综述。最后说明了激光研究目前存在的问题及应采取的措施。     

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。     

基于去除熔化物形态分析的铝合金薄板激光切割试验研究

为提高铝合金薄板激光切割质量,对切割去除熔化物进行了收集、观察及测量研究。在Nd:YAG脉冲激光切割模式下,采用不同气熔比0.1898,0.2798,0.3708和0.6519,对0.85mm厚的1000系铝合金薄板进行切割试验。试验通过超景深三维显微镜对收集的去除熔化物形状和尺寸进行观测研究。结果表明,去除熔化物颗粒由球形颗粒和蝌蚪形颗粒两种颗粒组成,其中球形颗粒平均尺寸在71～123μm之间;高气熔比切割去除熔化物主要呈球形,颗粒尺寸较小,切割质量较好;低气熔比下熔化物主要是蝌蚪形,其中呈现的球形颗粒尺寸较大,切割质量较差。试验最终在辅助气压0.6MPa高气熔比0.6519下获得了较高质量的切口。研究结果深化了铝合金激光切割的机理认识,有效提高了铝合金薄板的激光切割质量。     

激光束姿态对三维激光切割质量的影响

研究了在三维激光切割过程中,激光束姿态(“切割倾角”和“切割方向”)对切割质量的影响。结果表明,当激光束偏离重力方向达45°时,保证切割质量合格的工艺参量范围将发生变化:三维上坡切割的范围略大于二维切割,而三维下坡切割的范围则明显小于二维切割。指出了在三维切割中,应尽量采用上坡切割方式,在必须采用下坡切割方式的时候应控制其最高切割速度小于二维切割的速度。     

应用裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术

针对目前对玻璃切割质量越来越高的需求,应用裂纹控制法进行了连续YAG激光切割钠钙玻璃的试验,分析了激光功率、激光扫描速度、激光光斑大小对切割质量的影响规律.得到了YAG激光切割钠钙玻璃平板的最佳切割参数.同时利用光学显微镜照片研究了玻璃切口表面的质量,对比了激光切割与机械法切割得到的玻璃切口质量.结果表明:采用裂纹控制法的玻璃YAG激光切割技术可以得到很好的切口质量,应用于高质量玻璃的加工.文中还进行了多层玻璃、管状玻璃以及平板玻璃曲线轨迹的YAG激光切割试验,为YAG激光切割玻璃的进一步应用提供了技术基础.     

激光切割中离轴量影响气体动力学性能的研究

在激光切割中,辅助气体须与激光束轴线同轴,以确保在每个切割方向上都具有相同的切割质量。但研究发现,辅助气体与激光束轴线处于某种离轴(即不同轴)状态时,可有效提高切割效率,但离轴量对切割过程的影响机理尚不明确。建立了包含切缝的离轴激光切割三维对称模型,采用有限元方法对以氮气为辅助气体的激光切割过程进行数值模拟。通过改变离轴量,分析了辅助气体的气流场结构,研究了离轴量对激光切割过程中辅助气体动力学性能的影响;同时,对不同离轴量下的激光切割仿真模拟结果进行比较和分析,明确了离轴量对激光切割的影响机理,并进行了切割实验验证。结果表明:离轴量会影响辅助气体的动力学性能,合适的离轴量可有效提高激光的切割质量。     

折叠腔He-Ne激光器中角锥棱镜直角误差分析

首次研究了应用空心角锥棱镜的折叠腔免调试He-Ne激光器系统.根据矩阵光学理论分析了角锥棱镜的直角误差对其光路反射特性的影响,并应用于折叠腔免调试He-Ne激光器系统,定量给出了返回光线偏角误差与棱镜直角误差的线性关系,计算了免调试激光器系统中角锥棱镜直角误差的临界值.这一结果对控制折叠腔免调试激光器中的角锥棱镜加工误差具有指导意义.     

海洋水气界面对光学成像探测影响的研究

利用激光进行主动成像探测正在海洋探测发挥越来越重要的作用。波涛起伏的海面是一个复杂折射系统,能够对跨介质的水下目标光学成像探测产生复杂影响。为了研究海面起伏对光学成像的影响,本文先以Gerstner波为对象从机理上进行了分析,得出只有在大角度入射,也就是光入射到海浪波峰附近的小范围区域中时,海面折射才会对探测产生较大影响。接着本文使用基于Phillips海浪谱的统计波模型建立了模拟海面,并统计了垂直光照条件下入射角,发现绝大多数都是小角度角;然后分析了折射后各点光线的具体偏折情况;最后进行了成像模拟,用结构相似度(SSIM)评价了不同海况下的图像质量。研究结果说明海面起伏对探测的影响较小且对光在各处的削弱均匀,没有呈现与水面对应的复杂情况;图像质量随海况等级的提升而指数下降。     

激光制造的短流程优势

通过对激光切割取代冲孔和修边模具,车身总装过程中激光焊接取代电阻点焊,以及车身不同部位不同厚度覆盖件的激光焊接的研究,展示了激光制造技术在汽车制造领域中的优势.介绍了激光宽带熔覆技术,与传统粉末冶金烧结工艺相对比,该激光制造短流程工艺不仅能够提高生产率、缩短制造工艺流程,而且能够降低成本、节约能源.     

目标反射特性对激光测距的影响

针对非合作小目标激光测距系统,目标表面的反射特征对激光回波信号有很大的影响。建立测量表面双向反射分布函数(BRDF)的装置,对常用的两种热控材料——白漆涂层和F36多包层,测量了其在1064 nm波长下的双向反射分布函数。得出了白漆涂层镜面反射很小,散射角较大,利于各方向接收回波信号;而F36多包层镜面反射很强,散射角-2°~2°,不利于探测。通过由表面BRDF与由朗伯散射计算得到的最小接收功率的比较,得出了入射角大于45°入射白漆涂层时,回波信号较小;大于2°入射F36多包层时,没有回波信号。     

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)。     

光学三角法实时测量金属板厚

利用激光束斜入射到金属板上,在另一方向上用透镜将金属板上的激光光斑成像到光电管上。当金属板发生位移时,激光光斑的像将偏离光电管。必须用转镜将光束扫描到某一特定位置,光斑像才能进入光电管中。通过对光束扫描角度的测量,就可计算出金属板的位移量。此法也可推广到金属板的厚度测量中。由于金属板表面反射率变化会对测量带来影响,我们对此作了修正。此测量方法不但是无接触的,且不受测量对象和不利环境对传感头的影响。故可用于生产进行实时监测。     

A novel polishing technology for epoxy resin based on 355 nm UV laser

The electromagnetic shielding film has drawn much attention due to its wide applications in the integrated circuit package, which demands a high surface quality of epoxy resin. However, gaseous Cu will splash and adhere to epoxy resin surface when the Cu layer in PCB receives enough energy in the process of laser cutting, which has a negative effect on the quality of the shielding film. Laser polishing technology can solve this problem and it can effectively improve the quality of epoxy resin surface. The paper studies the mechanism of Cu powder spraying on the compound surface by 355 nm ultraviolet (UV) laser, including the parameters of laser polishing process and the remains of Cu content on compound surface. The results show that minimal Cu content can be realized with a scanning speed of 700 mm/s, a laser frequency of 50 kHz and the distance between laser focus and product top surface of -1.3 mm. This result is important to obtain an epoxy resin surface with high quality.     

CCD倾斜角度对激光衍射对刀精度的影响

激光衍射对刀是通过检测两个一级衍射条纹峰值点的间距来进行对刀间隙测量的一种方法。测量过程中众多工艺参数的调整会对测量结果的精度产生重要影响。由于CCD装夹误差的存在,CCD像面实际安装位置相对于系统理想光轴法平面不可避免地会发生倾斜,倾斜量的存在会导致检测结果不准确。为了研究CCD倾斜角度对衍射对刀精度的影响,建立了含有CCD倾斜角度的激光衍射光强模型和一级次极大峰值点间距误差计算模型,并提出了基于一级次极大峰值点间距的角度校正方法。通过实验确定了CCD像面最佳倾斜角度的工艺调整范围,为有效提高激光衍射对刀的精度提供了依据。     

激光斜入射条件下“猫眼”效应的实验研究

"猫眼"目标回波功率是激光主动探测系统的重要指标,可用来评估光电装备"猫眼"效应的强弱,并为探测器的优化设计提供参考。依据所建立的斜入射条件下"猫眼"目标回波功率数学模型,仿真分析了入射角对"猫眼"目标回波功率的影响,利用搭建的激光主动探测系统对典型"猫眼"目标进行了实验研究,理论仿真结果与实验结果表明,激光在有限斜入射条件下,"猫眼"目标回波功率将随入射角的增大而迅速下降,并很快湮没于噪声之中。这为进一步研究基于"猫眼"效应的激光主动探测适用条件提供必要的实验依据。