脉冲激光打孔声波产生机理研究

为了研究激光打孔过程中声波信号产生机理。利用电容传声器、PVDF传感器分别测量了激光打孔过程中的声波型号与冲击波信号,比较并分析了氧气为辅助气体、无辅助气体时声波信号的异同。研究结果表明:激光作用于孔内材料诱导产生的等离子体冲击波是激光打孔过程中产生声波的主要原因;辅助气体不是产生声波信号的必要条件;氧气作为辅助气时起到两方面作用:一方面,气流的物理作用减弱材料蒸汽和等离子对激光的屏蔽效应,维持较为连续的声波信号输出;另一方面,氧气的化学作用会增强材料蒸汽和等离子的屏蔽效应。氧气的物理作用与化学作用交替进行产生了不连续的声波信号。     

基于CCD的激光切割焦点位置控制系统的设计与实现

激光焦点位置的检测与控制是激光切割系统中的关键技术之一．在介绍了国内外现有检测方法的基础上,提出一种基于CCD的激光切割焦点位置控制系统．该系统采用激光三角测量法原理,并以CCD成像系统配合数字图像处理技术．实现对激光切割焦点位置的精确测量和控制。     

高温合金激光打孔穿透脉冲个数的识别

为了避免对含腔体零件内表面造成损伤以及提高加工效率,需要确定激光打孔过程中穿透材料所需脉冲个数.在对GH3536高温合金激光冲击打孔过程中,使用光电二极管对材料上表面的光信号进行检测.通过采集得到的电压信号判断材料是否被穿透,进而识别穿透时已作用的脉冲个数.研究结果表明,选取的光电二极管产生的电压信号幅值变化,可反映出...     

玻璃材料激光加工技术的研究进展

玻璃材料因其优良、独特的理化性能在半导体、微流控芯片、微机电系统、光通讯及光存储等新兴领域有广泛的应用.激光技术作为一种新型非接触加工方法,可以对玻璃材料表面或其内部进行高精度、高效率的微加工,在玻璃材料加工领域展现出巨大潜力.归纳了激光刻蚀、激光打孔、激光焊接及激光制备功能结构4种典型的激光加工玻璃工艺的基本原理及关...     

激光再制造闭环控制系统的研究现状及发展

闭环控制系统在激光再制造工程中的应用,对提高激光再制造产品形状尺寸精度以及成形控制过程自动化、智能化水平具有重要意义,并具有广阔的发展空间。从闭环控制系统原理及结构出发,对以熔池形状、3维尺寸、熔池温度、激光功率以及多信号联合等方式为监测方法的典型闭环控制系统进行分析,同时就出光位置调整、送粉速率调节、激光功率控制等主要控制方法进行概述,并从顶层设计、传感器精度、算法复杂度以及系统实时性和可靠性等方面对系统构建的关键性环节进行总结。在分析对比国内外激光再制造闭环控制系统研究进展及相关局限性基础上,分析归纳系统构建难点,指出了激光再制造闭环控制系统将向算法智能化、传感器集成化、控制参量综合化以及监测控制网络化的方向发展。     

高峰值功率自准直脉冲Nd:YAG激光加工无锥度直孔研究

利用改进的脉冲Nd:YAG激光器,对激光冲击打孔加工无锥度直孔进行了实验研究。在优化激光脉冲峰值功率和脉冲能量、辅助气压参数的基础上,通过比较实验证明,能量递增组合脉冲是实现无锥度直孔加工的有效方式,增加脉冲组合中脉冲的个数可加工出负锥度的孔;激光焦点位置是影响孔锥度的重要因素,焦点位于材料表面上方1.1~1.7 mm有利于减小锥度。在厚度为1.5,3.0 mm的镍基高温合金材料上,获得孔径分别为480,510μm的直孔,重复打孔孔径误差约30μm,孔锥度<1%。给出了可实用于激光冲击打孔的直孔加工方法和脉冲激光器,并可用于其他材料的加工。     

液体激光聚焦击穿声辐射特性研究

激光与水介质相互作用时,在不同激光聚焦位置情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性。为研究激光聚焦位置对辐射声波的影响,构建了激光声测量系统,实验研究了激光聚焦位置对光击穿辐射声信号的影响。结果表明,激光声信号脉冲宽度主要与激光脉冲宽度相关,与激光聚焦位置无关;激光聚焦位置影响声信号的时域波形及信号强度;应避免激光在空气中聚焦击穿。该研究结果有助于激光声研究的深入开展。     

激光微纳制造在传感领域中的应用

物联网和可穿戴器件的快速发展对传感器的制备和性能提出了更高的要求。由于加工速度快、精度高、可控性强、易集成、与材料兼容性高等优点,激光微纳制造已逐渐成为一种流行的材料制备和器件加工技术。通过激光诱导加热、反应和分离这三种激光加工方式实现了对不同材料的激光处理,这为传感器的制备奠定了基础。近年来,研究人员利用激光微纳加工技术制备了应用于紫外线、气体、湿度、温度、应变/应力、生物、环境等信号监测的不同传感器。总结和归纳了目前存在的问题,展望了激光微纳制造在传感领域中的发展方向。希望文中对激光微纳制造应用于传感领域的介绍和总结能够为未来的研究和发展提供思路和参考。     

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。     

一种基于微控制器的在线激光打孔系统

在水松纸激光打孔应用中,着重研究了在线激光打孔系统的硬件结构设计及软件实现方法,其中硬件结构包括基于多棱镜的光路系统和基于微控制器的闭环反馈控制系统设计.经试验打孔后对水松纸透气度进行检测分析,验证了系统的可靠性、实用性.     

一种新型薄型非金属材料群孔加工系统的研究

介绍一种新型的薄型非金属材料群孔的加工系统。这种加工系统实现了群孔的孔径可调 ,孔距可调以及孔的布局排列可调 ,可进行在线动态制孔。该系统采用CO2 激光器和高速振镜作为系统的核心器件。为了实现宽幅面 ,高速制孔 ,采用了高速振镜制孔的光路形式。制孔单元由激光器、光学扩束、振镜和聚焦系统构成。制孔方式方面采用以精密测速单元为核心的位移跟随技术 ,实现在线动态制孔。主控制的硬件系统由工控机及脉冲、数据、D/A转换等接口单元组成 ,并采用配套的控制软件进行制孔控制及校正。同时配备有恒温、水冷系统、排烟系统和安全保障措施等一系列的辅助设计。     

多棱镜激光扫描非球面透镜聚焦系统研究

为了提高激光打孔生产质量和降低生产成本,提出了一种多棱镜旋转扫描非球面透镜聚焦在线打孔方案。系统将CO2激光器发出的连续光束经光调制器入射在多棱镜的其中一个表面上,光束经过反射依次扫入聚焦透镜组中。由于轴外像差和扫描速度失真会引起聚焦光斑的线性畸变,从而导致打孔形状的变化,通过选取非球面透镜对光束整形,在聚焦同时调整聚焦光斑的形状以控制打孔的形状。结果表明,在扫描系统中线性误差可控制在0.5%内,打孔大小形状满足生产要求,与传统激光打孔方式相比,提高了打孔的质量与效率。     

折射式扫描系统设计及应用

分析异形微孔激光加工的现状,开展了折射式扫描系统的设计和应用研究。利用振镜电机快速改变折射式光学元件组相对激光束光轴的角度,从而精确控制激光聚焦光斑在加工面上的微小位移值。这种加工方式既保留了振镜扫描定位速度快,加工轨迹控制简便,可以实现各种异形孔加工的优势;又通过折射式光学元件组将传统反射式振镜扫描系统的几十毫米的加工范围精确缩微至几百微米,这种百倍级的光学缩微系统大幅度降低了高速振镜电机的角度分辨率、热漂移、零点漂移带来的影响,从而保证了激光加工的高精度定位和重复性。     

激光扫描弧形柱面聚焦系统的研究

为了解决在柱面等曲面上激光打孔的问题和提高打孔成型效果,提出了一种扫描弧形柱面聚焦方案,系统将CO2激光器发射的脉冲激光调制后,入射到柱面聚焦镜压缩为线性光斑,之后经由旋转反射棱镜实现激光扫描,线性扫描光斑在经过弧形柱面聚焦镜后在曲面上聚焦为圆形光斑,实现了对光束的整形和曲面打孔。结果表明实现了在曲面上0.15mm大小的光斑,满足了包括烟支在内的工业生产需求,与传统的平面聚焦打孔方式相比本方案有更大的应用空间。     

新型激光高速柔性线路板打孔系统

总结了一种应用于柔性线路板(Printed circuit board,PCB)高速打孔的新型激光加工系统，每分钟可以打孔18000个。柔性线路板传统制版工艺中的过孔会被油墨完全堵住，由于孔径小且数量繁多，加之软板个体存在变形和误差，因此这些油墨使用传统方法无法清除，这为产品带来了一定的隐患。为此，研制了一种新型激光高速柔性线路板打孔系统。采用2个高速振镜移动激光位置，配合伺服系统带动工作台快速移动，通过反馈系统精准定位，同时在计算机的控制下补偿柔性线路板软板的变形，另外采用光电系统对柔性线路板软板进行精准测量和定位。振镜的扫描范围为25 mm×25 mm，将柔性线路板分割成若干区域，依次加工，振镜和工作台位置相互配合，全部待加工孔的坐标值通过软件实施变换。     

三次反射激光聚焦系统的设计与实现

基于激光推进推力矢量控制,提出、设计并加工了一种三次反射激光聚焦系统。指出了一次反射尖锥面、二次反射环锥面和三次反射高次曲线环面的设计方法,说明了聚焦系统的加工工艺和安装调试过程,并进行了聚焦特性的测量实验。结果表明,脉冲CO2激光功率密度经三次反射激光聚焦系统达到空气击穿阈值,实验中观察到等离子体发光现象。不同设计条件下聚焦形状不同,其聚焦相对位置在一定范围内可调节。     

强度调制直接探测型远距离激光声探测系统研究

针对国内外已有远距离红外激光声探测系统易受大气噪声干扰的缺点,通过理论推导和计算机数字模拟,提出了用强度调制激光探测声振动的方法,可以有效克服大气干扰的影响,具有较大的应用前景。     

晶体硅片上激光打孔的研究

背面接触太阳电池越来越多地被人们关注,这种电池增加了使用激光器在硅片上打孔工艺。选用了半导体激光器作为光源在晶体硅片上进行打孔实验。通过调节激光器的功率、离焦量、脉冲重复频率等参数并分析其对打孔的影响。在激光打孔后,对硅片使用显微镜测试来分析打孔大小、形貌和损伤区,并优化打孔的参数。通过实验证实孔的入孔直径和出孔直径都随激光能量的增大而增大。随着离焦量的增大,出孔直径先增大后减小,且出孔直径越大时孔附近的破坏区域越小。脉冲重复频率的变化由于影响激光能量而影响孔径。另外,脉冲重复频率过大时,激光能量仍然比较大,但却打不穿硅片。     

提高准分子激光打孔质量的方法研究

为了提高准分子激光打孔质量,分析了影响现行加工系统打孔质量的因素,在此基础上提出利用钻孔法改进打孔效果的解决方案。根据此方案设计了加工光路,进行了微孔加工实验。实验结果表明,采用248nm准分子激光加工有机材料聚甲基丙烯酸甲酯,微孔形状规则,孔径锥度可减小至0.055。该加工系统和方法提高了微孔加工的速度和质量,在微加工领域具有很好的实际应用价值。     

激光致声信号分析

对激光声的信号特征进行分析。设计激光声产生系统,获取并测量激光声信号,求出激光声信号的功率谱、模糊函数、水中的距离分辨力和多普勒分辨常数,从理论上初步证明了激光声信号的距离分辨力达到3.3mm,比现有图像声呐的分米级的距离分辨力高;激光声信号的频率分辨常数大,适合于探测静止或速度低的目标。因此,激光声可作为对多普勒频率不敏感图像声呐的声源。