基于连续激光探测的脉冲激光热抛光能量密度实时控制系统

讨论了激光热抛光时工件表面上的能量密度的控制原理及实时控制方法,研制了一套激光能量密度实时控制系统.采用连续激光源和CCD-FPGA图像处理反馈模块,实时控制在待抛光物体上的光斑面积大小进而实现脉冲激光能量密度的恒定.利用激光抛光系统对316L不锈钢进行实验,分析了恒定脉冲激光能量密度的方法和研制的激光抛光系统的特性,研究表明经脉冲激光热抛光后其表面粗糙度大幅度降低,由292.3 nm降至146.6 nm.     

纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响

激光微抛光过程中,激光的能量密度对微抛光效果的影响很大.采用纳秒紫外脉冲激光(波长为355 nm,脉冲宽度为35 ns)对316L不锈钢材料进行微抛光实验研究,分析了工件表面的形貌、扫描速度和离焦距离等因素对激光微抛光效果的影响.通过对4种不同表面形貌的抛光效果比较,发现不仅表面粗糙度会影响抛光质量,而且表面的形貌也对激光微抛光的效果有很大影响;激光微抛光时对确定的激光能量密度存在最佳微抛光效果的扫描速度和离焦距离.提出了355 nm紫外纳秒脉冲激光器对316L不锈钢微抛光效果的最佳工艺参数:激光能量密度为0.14 J/cm2,激光脉冲重复频率为20 Hz,扫描速度为18.6 mm/min,离焦距离为81.2μm.在此工艺参数下,316L不锈钢经过微抛光之后,表面粗糙度由123.23 nm降低至80.96 nm.     

大功率脉冲激光光斑面积的实时控制系统

讨论了大功率脉冲激光光斑面积的实时检测与控制方法,研制了采用波长532 nm的连续激光器和CCD—FPGA技术来脉冲激光光斑面积实时控制系统。实验分析了本系统的技术特性:激光光斑、CCD视频信号以及二值化信号;CCD视频信号二值化阈值为405 mV,而FPGA的控制误差范围为十进制数24;计算及标定激光光斑面积,光斑面积测量的相对误差最大为0.5%,而绝对误差在8μm2范围内。本系统可以直接应用于激光微抛光的能量密度实时控制。