大屏背投激光显示广角镜头的设计

研究了背投激光显示广角投影镜头的设计,并给出了1个162.6 cm(64 in)背投激光显示广角镜头的设计实例.投影镜头前的光学引擎采用数字光处理显示方式,并应用数字微镜晶片(DMD)进行数字光学处理.系统焦距为7.38mm;设计波长为F,d,C;F数为2.46;全视场达到100°;在空间调制器DMD的Nyquist频...     

基于RobotStudio的激光切割工作站的建立与仿真

随着科技的发展,工业机器人已广泛应用在涂胶、激光切割、焊接等领域,本文主要利用RobotStudio中图形化离线编程方法,将不规则轨迹曲线工件已有的3D模型曲线自动转化成机器人切割轨迹,建立激光切割工作站并进行切割仿真,对激光切割机器人在工业自动化生产线中提高生产效率提供理论依据。     

单光源双光路激光并行共焦测量系统设计

针对传统激光并行共焦测量过程中存在的泰伯效应,提出将数字微镜器件（DMD）引入激光并行共焦测量系统来正确辨识正焦面的位置。采用了DMD作为光分束器件,从理论上验证了它是一种投影式的阵列光源,对激光分束后不会在光路方向上产生泰伯像;同时,考虑DMD不能对分束后的光线产生会聚作用,并非高效的并行光源分束器件,本文将DMD与微透镜阵列(MLA)结合构建了单光源双光路并行共焦测量系统。该系统利用DMD光路探测正焦面位置,利用微透镜阵列光路进行精确的共焦测量。实验结果表明,两种光路下的正焦面位置仅相差2 μm,在一个泰伯间距范围之内,可以较好地克服泰伯效应对激光并行共焦测量的影响,进而保证较高精度的并行共焦测量。     

聚晶金刚石的Nd:YAG激光切割与电火花线切割损伤分析

采用近红外Nd:YAG激光切割方法与电火花线切割方法进行了聚晶金刚石(polycrystalline diamond compacts,PDC)切割加工实验,并分别利用细砂纸打磨、金刚石微粉抛光以及王水腐蚀等表面处理方法对试件进行了表面处理,通过扫描电镜显微观察与拉曼光谱分析等方法对试件进行了显微观察与分析。经分析发现:尽管近红外Nd:YAG激光切割速度较快,然而因脉宽较大导致热损伤大,加工表面存在明显的残留层,而且金刚石与硬质合金层界面存在明显的裂纹;电火花线切割表面质量好于激光切割加工,但金刚石界面处存在材料过量去除现象,而且切割速度比近红外激光切割加工小得多。为获得较好的PDC切割质量与切割效率,需采用脉宽更短的Nd:YAG激光或紫外激光。     

基于软件组件的智能化激光加工数控软件

介绍了用于多功能激光加工数控系统的软件，它应用了DCOM设计技术，提高了系统的柔性和开放性，应用了基于遗传基因算法的人工智能技术，实现了激光切割质量和效率综合优化的激光切割轨迹的辅助设计。     

三维激光切割在机械加工机床中的集成研究

研究了如何在机械加工的五轴机床中集成三维激光切割功能,并开发了三维激光切割控制软件。围绕该840Dsl数控系统进行三维激光切割系统硬件集成设计以实现激光切割过程中各加工控制部件自动化控制;并针对三维激光切割系统硬件结构,控制软件进行模块化设计,包括离线编程模块、加工控制模块设计以及激光切割工艺数据库等3大模块。通过在五轴龙门机床上调试验证,该控制软件能够很好实现三维激光切割控制功能。该研究将激光切割功能集成在传统机械加工机床中,这将提高机床的利用效率,同时简化工件装夹流程,提高加工效率。该研究对机械加工机床功能扩展有较大的参考价值。     

激光切割对飞机蒙皮材料力学性能的影响分析

激光切割在制造业中的应用越来越广泛,而铝合金飞机蒙皮材料对激光的吸收率低,激光切割质量较差,所以在激光切割在蒙皮的加工制造过程中一直没有得到应用。为了探索飞机蒙皮材料的激光切割性能以及切割后其力学性能的变化,对激光切割试件进行了表面形貌分析、显微硬度测试以及拉伸、压缩、剪切测试。试验结果显示,试件激光切割后出现了明显的挂渣,拉伸强度略有下降,压缩和剪切强度没有变化。因此只要优化激光切割工艺,提高切割质量,激光切割技术就可以推广应用到飞机蒙皮材料的边缘切割。     

激光切割钢板Z轴全程随动路径研究

采用SLCM-1225数控激光切割机切割碳钢板,在保证切割质量的前提下,对切割路径进行了研究。通过分析激光切割碳钢板的特点,提出切割行程中的空程应包括处在数控状态下的Z轴行程,因此,XY平面内的最短行程可能不是切割效率最高的行程。为此,提出了一种Z轴全程随动的切割方法,并通过对同一切割图形的几种不同切割路径、切入点以及空程轨迹的分析比较,给出了可采用Z轴全程随动进行切割的空程路径所必须满足的条件,同时也为Z轴全程随动切割法的切割路径设计提供了一种可行的设计思路。试验结果表明,在切割质量不低于传统切割路径设计方案的基础上,Z轴全程随动切割法能使工作效率平均提高60%以上。在工业生产中,Z轴全程随动切割方法具备可操作性和推广价值。     

手提式钢缆激光切割系统的设计

介绍了一种手提式光纤传输钢缆激光切割系统。以脉冲固体激光器作为光源,采用光纤进行柔性传输,设计了切割钢缆的专用夹具,研究了钢缆的切割工艺。通过优化放电电流、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气压等参数,该系统可满足直径12mm内的钢缆的切割要求,提供了切割钢缆的新方法。     

激光切割钢板效率研究

通过对二维激光切割钢板过程的分析,提出了激光切割钢板时间可分为有效切割时间与无效切割时间两部分,并指出激光切割效率的提高不仅在于提高切割速度,而且还在于缩短无效切割时间。认为二维空程最短路径研究仅是缩短无效切割时间提高效率的一个方面,缩短无效切割时间还可以从打孔、指令执行停顿、Z轴行程等方面进行。对切割路径前打孔的工艺过程进行了具体研究,提出了减少打孔的工艺处理方法,经SLCM-1225数控激光切割机切割试验,效率提高明显;同时也佐证了减少打孔能够缩短无效切割时间,进而提高切割效率。     

数字化激光投影技术的研究与应用

鉴于目前运载火箭舱体上的支架、支座等部件普遍采用手工方式测量,引基准线、划位置线,再定位安装,生产效率低,质量不稳定.通过采用数字化激光投影技术,运用CAD数模,将模型以激光线条的形式按1:1比例投影在物体表面,完成较高精度的产品定位和安装,有效提升了火箭舱体的装配质量与效率.     

智能远距离激光切割控制系统设计与研究

随着人工智能技术的发展,机器视觉与传统工业的结合应用越来越广泛。在电力铁塔安装作业过程中,角钢预置孔位常出现错位,需要在高空实施切割打孔作业。因激光切割角钢效率较高,研制了一套适用于高空铁塔的扩孔切割设备可解决传统方法效率低的问题。通过视觉识别待切割孔,确定待切割路径,控制电机转动,完成激光切割作业。经过试验,所设计的控制系统能够满足激光扩孔切割要求。     

Process optimization of laser fusion cutting of multilayer stacks of electrical sheets

To increase the productivity for laser fusion cutting of electrical sheets, pre-baked multilayer stacks are laser-cut by using fiber lasers. In this study, the electrical sheets cut consist of the material denoted as M270-35A with an individual thickness of 0.35 mm. In a comparative study, both a 500-W single-mode fiber laser and a 1-kW multimode fiber laser are employed for the cutting process. The objective of this study is to optimize the maximum achievable cutting speed for a burr-free laser cut. The optimization is based on a design of experiments approach, extended by one-factor-at-a-time method and digital modulation of the laser source. The findings confirm that, in general, the cutting speed can be improved for a three-layer stack as compared to three single sheets, e.g., by up to 120 % for the multimode fiber laser system, while maintaining a high cutting quality. The increase of the productivity depends on the dynamic of the linear drives of the cutting machine and beam propagation characteristics of the used single-mode or multimode laser system.     

基于图像识别的激光切割质量分析

为了准确量化激光切割过程中出现的烧蚀缺陷,提出了基于改进的形态学缺陷提取算法与基于霍夫变换的缺陷测量相结合的方法。改进的形态学提取算法用于缺陷位置的检测和提取,霍夫变换用于缺陷尺寸计算,该方法可以准确提取并测量出切割缺陷尺寸和面积特征。以不同工艺参数下切割产品烧蚀区域宽度和面积为激光切割质量评价指标,研究了切割速度和氧气压力对切割质量的影响。当氧气压力在1.0 MPa范围内,顺时针切割时烧蚀区域宽度和面积呈现出相同的变化规律,逆时针切割时烧蚀区域宽度和面积呈现相反的变化规律。顺时针切割时,切割质量最佳,最小烧蚀宽度为9 px,最小烧蚀区域面积为34 px²。实验结果表明,所提出的方法能够快速识别出激光切割产品缺陷特征,准确评价激光切割质量。     

Thermal stress developed during the laser cutting process: consideration of different materials

The laser cutting of metallic substrates results in the development of thermal stresses around the cut edges. Depending on the cutting speed, laser power intensity, and material properties, stress levels reaching and exceeding the yielding limit of the substrate material can result. In the present study, the laser cutting situation is simulated and temperature as well as thermal stress fields are computed for steel, Inconel 625, and Ti-6Al-4V alloy. The cutting speed of the laser is considered to be constant and a constant temperature heat source with a focused spot diameter is assumed along the kerf surface at the cut edge, resembling the laser heat source. The equations for energy and thermal stresses are solved numerically using the finite element method (FEM). It is found that the temperature decays sharply in the vicinity of the cut edges and that the equivalent stress attains high values in this region. Inconel 625 results in the highest thermal stress levels in the vicinity of the cut edges and is then followed by steel and titanium alloy.     

基于STL文件的激光切割切口自动识别算法研究

随着板材多轴激光切割技术的广泛应用,快速、准确地识别板材上的切口形状将有效提高板材激光切割的工作效率。因此,根据板材五轴激光切割技术的特点,鉴于STL文件的诸多良好特性,提出了基于STL文件的凸型板材模型切口形状的自动识别算法,并利用Visual C＋＋6.0平台、C＋＋语言和OpenGL进行了可行性验证。算法实例表明,该算法简单有效。     

提高模具电火花加工切割形状精度的途径

电火花线切割是模具零件的主要加工方式。模具加工精度包括表面粗糙度、形状位置精度和尺寸精度,慢走丝线切割难以控制表面粗糙度和形状精度。影响数控电火花线切割加工精度的因素主要有偏移量、取件位置、切割路线、起点、装夹与定位及引入、切出、超切、回退程序等。通过进行合理的工艺分析,正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹,可确保模具的加工精度。通过确定穿丝孔和优化切割路线来改善切割工艺,是提高模具型腔切割质量和生产效率的一条行之有效的重要途径。     

激光切割CVD金刚石厚膜的工艺研究

本文利用Nd:YAG激光器对0.4mm厚的CVD金刚石膜进行切割,用扫描电子显微镜(SEM)研究了激光脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等工艺参数对金刚石厚膜切割的影响。研究结果表明,在脉冲电流高于200A和减小脉冲电流至150A、脉冲宽度为2ms时能一次性切透金刚石厚膜但切割断面存在许多微裂纹和缺陷。增大脉冲频率有利于提高切割断面的平整度;采用二次切割比一次切割可得到更为平整的切割断面,断面粗糙度Ra可达到1μm。     

Multimode laser beam analyzer instrument using electrically programmable optics

Presented is a novel design of a multimode laser beam analyzer using a digital micromirror device (DMD) and an electronically controlled variable focus lens (ECVFL) that serve as the digital and analog agile optics, respectively. The proposed analyzer is a broadband laser characterization instrument that uses the agile optics to smartly direct light to the required point photodetectors to enable beam measurements of minimum beam waist size, minimum waist location, divergence, and the beam propagation parameter M(2). Experimental results successfully demonstrate these measurements for a 500 mW multimode test laser beam with a wavelength of 532 nm. The minimum beam waist, divergence, and M(2) experimental results for the test laser are found to be 257.61 μm, 2.103 mrad, 1.600 and 326.67 μm, 2.682 mrad, 2.587 for the vertical and horizontal directions, respectively. These measurements are compared to a traditional scan method and the results of the beam waist are found to be within error tolerance of the demonstrated instrument.     

一种少自由度并联五轴激光切割机的设计与仿真

创新地设计了一种少自由度并联五轴数控激光切割机,对三维激光切割机产品设计提供了一种全新思路。运用ADAMS软件对机构进行了运动学仿真,其结果和方法能够为进一步的研究和产品化提供参考依据。