关键词： 激光加工   单片机   FPGA   控制系统   C++   气缸缸套  

摘要： 以内燃机缸套内表面作为加工对象,升级基于单片机串行工作时序的激光微加工控制系统,改用基于FPGA并行工作时序的激光微加工控制系统。增加主轴转速、增大编码器精度,比较基于单片机、FPGA系统在缸套内表面实现"单脉冲同点间隔多次"激光微加工工艺效果。结果表明:FPGA控制系统能够在高主轴转速、高编码器精度下完成激光微加工工艺,效果优异,过程高效、稳定。相比基于单片机激光微加工控制系统,基于FPGA的微加工控制系统能胜任大孔径、高主轴转速条件下的气缸缸套内表面微织构加工工艺。

关键词： 激光   背光源模组   导光板   散射网点   均匀度  

摘要： 针对导光板（LGP）散射网点加工过程中存在加工效率低、产品不良率高、工序复杂等问题,研究了激光技术作为一种新的导光板散射网点的加工方法。根据导光板的工作原理,建立了背光源模组（BLM）的基本模型。根据LED在导光板上的光强分布,得出导光板散射网点的密度与光源的距离成正比。实验观察得出网点的形状为长椭圆形,网点内壁比较光滑。使用Trace Pro软件模拟导光板出光面的光学辐照度,发现导光板中间位置亮度较高,与采用13点检测法进行光学测试得出的实验结果相同。实验结果表明,导光板的光学均匀度为82.89%,符合国际照明委员会（CIE）的标准。

关键词： 激光加工   控制技术   LinuxCNC   实时运动控制  

摘要： 激光加工中控制技术是利用激光对材料的去除加工与运动数控系统完美结合。随着计算机技术、多轴运动控制技术不断发展,在激光加工中应用也越来越多,激光加工对材料要求很宽泛,对传统的方法难以加工的硬脆材料,有很好的解决方案,同时激光加工具有快速、高效、污染小等优势。为提高激光加工的效率,激光加工与高速、高精度运动系统结合越来越多,对运动系统要求也大幅提高。在这种情况下,本文研究激光加工中控制技术,简要介绍目前激光加工控制技术现状及存在问题,针对一些问题现状,阐述了基于LinuxCNC的实时运动控制系统。

关键词： 激光   加工机械手   视觉校对   公共点转换   坐标变换   实时性  

摘要： 在工业加工系统中,为了有效减少机械手工件位姿难以精确定位引起的加工误差,需要进行激光加工机械手视觉校对。但是采用当前校对方法中,工件坐标系中公共点坐标精度较低或是误差较大对机械手工件坐标转换参数存在较大的影响,存在校对精度较差的问题。针对这一问题,提出一种基于激光加工机械手视觉校对的方法,采用机械手工件上2个分别在偏离理想坐标系的坐标,来实现加工机械手视觉校对,设计了机械手视觉校对的数学模型和算法程序设计。以求解结果为依据对工件坐标系中的公共点进行坐标转换,依据稳健抗差估计理论对公共点进行重新定权,从而减少加工机械手公共点坐标误差对空间转换参数的影响。实验证明该校对方法具备较好的实时性,准确率较髙。

关键词： 电火花加工   工件超声振动   放电间隙   加工屑   流场仿真  

摘要： 为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。

关键词： 激光加工   玻璃   微裂纹   工艺加工   工业产品   激光工艺   小裂纹   热应力  

摘要： 一种新型的激光工艺加工玻璃细孔和切割边缘，无微小裂纹产生，不会形成热应力，该激光工艺专为工业产品而设计。

关键词： 8418钢   电火花加工   表面粗糙度   白层厚度   微裂纹  

摘要： 采用紫铜电极、Cu W70在变化的峰值电流(I)、脉冲宽度(ton)电参数下加工8418钢,研究电极材料及电参数对电火花加工表面质量的影响。测得了工件表面粗糙度、微观硬度、白层厚度、微裂纹,结果表明:采用紫铜电极加工时工件表面粗糙度(Ra)及白层厚度(WT)均比采用Cu W70时略大,但在精加工放电参数下,电极材料对表面粗糙度的影响区别并不明显。工件表面粗糙度与白层厚度随着峰值电流和脉宽的增大而增大,且峰值电流对白层厚度的增加起主要作用。显微硬度随着与工件表面距离的增大而急剧减小。在低放电能量时,两种电极加工的8418钢表面基本上没有微裂纹,质量较好;在中高放电能量时,紫铜电极加工的工件表面微裂纹的数量比Cu W70电极的要多,但裂纹宽度差别不大。

关键词： 高速铣削   电火花加工   复合加工   模具设计加工  

摘要： 模具制造技术可分为五个发展阶段,我国目前主要以数字控制阶段为主。CAD/CAE及CAPP和KBE技术是模具设计技术的发展方向。软件方面今后将需要有多方面的发展。模具加工有许多方法,其中金属切削加工和电加工是最主要的方法。高速铣削、电火花加工、快速原型制造和快速制模、超精加工和微细加工、复合加工、表面处理、研磨抛光及模具CAM/DNC技术等都是模具加工技术的发展方向,它们各有其发展趋势。

关键词： 半导体激光器   偏振合束   波长合束   PTR体光栅   激光加工  

摘要： 高功率半导体激光器是激光加工产业最有潜力的光源，高功率高光束质量的半导体激光器将在激光切割、激光焊接等领域得到越来越广泛的应用。本论文设计了一套针对激光切割焊接应用的高功率半导体激光器系统，深入研究了其中的偏振合束和波长合束系统，得到了高功率的激光输出。主要内容如下：\n （1）分析了几种常见的提高半导体激光光束质量和输出功率的整形方法和合束技术，在此基础上提出了一套完整的基于单管的半导体激光器系统设计方案。通过偏振合束和波长合束系统成倍增加激光输出功率，功率能达到1000W。\n （2）设计了基于DL单管的偏振合束系统。利用快慢轴准直和阶梯镜整形法，将20个DL单管组成一个半导体激光器模块，然后通过半波片改变其中一个激光模块的偏振态后与另一相同波长激光模块进行偏振合束。\n （3）搭建了基于DL单管的半导体激光器偏振合束实验平台，并对915nm激光器模块的偏振特性进行了测量，激光器模块的偏振度为94%~96%，且随电流增加略微降低。完成了两个200W激光模块的偏振合束实验，整体合束效率在91%以上，最高合束输出功率达到了365W。\n （4）提出了基于PTR体光栅的半导体激光915nm、940nm和980nm三个波长的合束方案，并通过数值仿真，研究了光栅制作参数对其波长选择性和角度选择性的影响。当光栅的厚度为t=0.8mm，空间频率为f=1000/mm，折射率调制浓度为δn=600ppm时，光栅的波长选择性范围为4nm，角度选择性范围为74mrad，峰值衍射效率为100%（不考虑光栅吸收），能够很好地匹配本实验所用DL单管的线宽和发散角，以获得较高的整体衍射效率，同时又能避免过大的旁瓣高度影响其他波长的选择。

关键词： 激光加工   定位系统   图像处理   精度控制  

摘要： 在激光焊接、切割与划片加工中，由于有些工件受到夹具的限制，不容易实现装夹定位。例如，陶瓷片、硅晶片的切割等，采用真空吸附装夹，装夹时容易产生位置和角度偏差。如果人工进行调整工件，定位精度低、重复性差、工作效率低、劳动强度大等人为因素引起的问题将接踵而至。为了保证工件的加工精度，能自动定位加工工件，并且能够纠正工件的加工位置的CCD定位系统应运而生。\n 当工件的加工轨迹与周围环境有明显的灰度对比时，利用CCD可以实现工件的自动定位。若灰度对比不明显，则会影响定位精度，以至于难以找到工件的加工轨迹。为了解决这个问题，有两种可行的方法。一种方法是在工件上硬刷明显的标志，如小圆或十字符号等；另一种方法是改进图像识别的算法，只要工件的加工轨迹于周围环境有细微的差别，通过OpenCV的霍夫变换，找准工件位置，提高定位精度和定位可靠性。\n 本论文为了探究如何实现通过图像处理对工件进行精准定位，通过霍夫变换及Canny边缘检测算法，运用OpenCV库，将标志圆作为参照，对工件进行定位。\n 主要研究内容如下：\n （1）利用标志圆，对工件进行定位。当其位置发生平移与旋转变换后，以标志圆为参照，确定工件位置。通过霍夫直线变换和霍夫圆变换，准确定位标志圆及目标直线，并对霍夫直线变换和霍夫圆变换进行实验验证。\n （2）为了提高定位精度，利用改进的Canny边缘检测算法对图像进行处理，并对其进行实验验证。\n （3）通过上述研究，对焊接与切割工件定位，并得到实验结果图。