激光快速成型系统的误差分析与校正

为进一步完善激光快速成型工艺,并提高快速成型技术的制造精度,对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,提出并实践了一种新的校正算法.该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对,制成校正表,按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.这种算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统,能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正,并且能完全满足规定精度.     

基于Elman神经网络的振镜扫描系统误差校正技术研究

为了消除激光快速成型机中振镜扫描系统的非线性扫描误差，以提高系统的扫描精度，提出了运用神经网络校正激光振镜扫描系统误差的方法．通过对BP神经网络、径向基神经网络和Elman神经网络3种不同网络的对比分析，运用Elman神经网络训练有限个标定坐标点的误差补偿值，构造全视场误差补偿曲面，然后对视场坐标进行校正补偿．通过实例分析，测试件在z、y方向的尺寸均方根误差由原来的0．2296mm、0．2107mm分别减小到0．0232mm和0．0265mm．实验结果表明，采用Elman神经网络构造振镜扫描系统误差补偿曲面，对振镜扫描系统进行动态误差校正，可以显著提高快速成型机的扫描精度．     

电偏转抛射式快速成型工艺的仿真

基于电偏转抛射式快速成型(RP)工艺方法是通过电场控制带电颗粒的运动轨迹实现分层截面的成型，作者开发了电偏转的抛射式RP工艺的仿真系统．该仿真系统读入CLI格式的层面数据后，根据分层截面轮廓数据生成工艺规化和扫描路径，控制带电的颗粒进行扫描，并在计算机屏幕上实时模拟显示扫描轨迹及原型件的三维实体成型过程．为电偏转抛射式快速成型工艺的试验研究提供一定的理论依据．     

一种新的线扫描快速成型工艺方法

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量．它与一般振镜点扫描完全不同．它使用柱面透镜组将CO2激光器输出的圆光束改变为扇形光束,从点(0．14mm)到最大线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状．保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在30mm／s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结．应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法,可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围．     

PBT材料三维激光表面改性系统分析

传统加工方法很难在非金属材料表面实现指定区域的三维金属化,而利用激光三维立体照射聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料表面,可使得指定区域内的材料特性发生改变,而没有经过激光照射的区域仍然保持原有的特性,从而实现选择性化学镀.实验采用ND∶ YAG激光器,经声光调制后,通过动态聚焦系统和二维振镜实现三维扫描,并利用f-θ透...     

基于三维扫描振镜系统音圈电机的离散滑模控制

近 20 a 来,激光扫描技术被广泛应用于工业加工领域,三维扫描振镜作为一种更高效的激光加工仪器,其核心部件和关键技术主要依靠国外进口。 针对国内对三维扫描振镜系统研究较少,且在传统控制方法下,振镜电机普遍存在阶跃响应慢和控制精度低等问题,设计了一种基于新型趋近律与干扰补偿器相结合的离散滑模控制器,该控制方法有效补偿了外部的干扰,具有强鲁棒性。 首先,建立基于三维扫描振镜系统的音圈电机线性动力学模型,并对该模型离散化,构建其离散状态空间方程;其次,依据滑模变结构控制理论设计离散系统控制器;最后,通过 Simulink 搭建控制系统的仿真模型,仿真结果表明:1%和 10%的全行程阶跃响应时间分别为 2. 1 ms 和 2. 4 ms,10%全行程正弦信号位置跟踪的定位精度在 3×10-4 mm 以内,实现了对指令信号的完全跟踪,达到了工程应用要求,为高速三维扫描振镜系统的控制研究提供了新的思路。     

激光振镜扫描系统的快速软件校正算法研究

针对激光振镜扫描系统的图形畸变，根据由成像系统引起的几何畸变的后验校正法提出一种二次曲线校正模型．对于图形中每一条发生几何畸变后的直线，用二次曲线在水平和竖直方向去拟合，然后求得反变化的校正函数来校正图形的畸变，从而获得了一种准确快速的校正算法．该算法先拟合像场平面中最大边界直线发生畸变后的曲线，再求它的畸变量，并按比例求得像场中其他直线的畸变量．该算法的校正函数比从振镜扫描系统几何畸变公式导出的校正函数简单、实用，所用时间少．     

基于高速数据传输控制的激光显示系统

文章给出了一种采用扫描振镜实现的激光动画屏幕显示系统设计方案,即计算机与嵌入式单片机相连的高速数据传输与控制系统,该系统能够快速、实时地完成动画数据传送,并通过振镜偏转角与屏幕上点的对应关系数据库的修正,很好地改善了图形失真问题;在振镜驱动控制部分,提出了位置-电流的串级控制思想,实验结果可以看出,伺服系统在避免输出功率放大级饱和的条件下,具有最短的大角度动态响应时间.     

SLS快速成型工艺激光扫描路径策略研究

在选择性激光烧结快速成型工艺中,零件是靠激光逐层扫描各种成型材料直接固化成型的．由二维到三维的逐层累积过程中,扫描器要做大量的扫描．合理的扫描路径对提高成型效率,改善扫描器的工作状态无疑有着重要意义;在对现有激光扫描方式的实验研究和理论分析基础上,提出了一种基于单调域的扫描路径生成算法,成功地应用于开发的快速成型机中．     

一种新的线扫描快速成型工艺方法(英文)

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型 (SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量 .它与一般振镜点扫描完全不同 .它使用柱面透镜组将CO2 激光器输出的圆光束改变为扇形光束 ,从点 ( 0 .1 4mm)到最大线长 ( 40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状 .保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在 3 0mm/s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结 .应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法 ,可以很大地扩展SLSRP工艺的应用范围     

激光入射角对振镜扫描激光刻蚀质量的影响

以加工焦深限制范围内的倾斜平面模型来模拟工件表面的微观不平坦状况,对激光束以一定倾角入射工件表面的光斑畸变及其对刻蚀质量的影响开展了理论和实验方面的初步探索．结果表明,随着激光束入射方向与工件表面法向的夹角（简称入射角）的增大,光斑畸变量也越来越大,振镜沿水平路径扫描的刻蚀线宽始终比竖直路径的大,刻蚀线长始终比竖直路径的小;相对于水平刻蚀路径,竖直刻蚀路径刻槽的任意位置经历的激光辐照时间更长,物质蒸发、重熔更充分,刻槽更深,金属重铸层更厚,刻槽的侧壁和底部形貌更为平整光滑．     

用神经网络方法标定激光平场扫描系统

在激光快速成型机中，激光扫描精度直接影响到成型精度．在基于检流计扫描器的后物镜平场扫描系统中，输出平面的笛卡尔坐标系与扫描器的球面坐标系之间进而与控制两路扫描镜的电压数字量之间存在着非线性映射关系．在理想情况下，这种映射关系是已知的，但在实际上，由于很多因素的影响，若按理想关系映射，会产生较大的非线性扫描误差．采用神经网络方法对激光扫描系统进行全场标定补偿，显著提高了扫描系统的扫描精度．     

结合卡尔曼滤波和离散滑模的振镜位置跟踪研究

为解决外部扰动和噪声对振镜系统位置跟踪的影响,该文提出了一种结合卡尔曼滤波和离散滑模控制的振镜位置跟踪方法.首先,围绕振镜系统驱动电机的离散数学模型,构建卡尔曼滤波器来估计振镜系统真实的运动变化,降低外部扰动和噪声对系统的影响; 其次,结合离散滑模控制对跟踪误差进行修正,使振镜系统位置量和速度量快速稳定,进一步提升系统的抗干扰能力和位置跟踪能力; 最后,针对瞬时和连续性2种类型的外部扰动设计了对比仿真实验和振镜系统平台的验证实验.实验结果表明:在这2种不同类型的外部扰动下,该控制方法都能够使振镜的扫描反射镜快速、准确地跟踪给定期望值,且有效抑制离散滑模控制的抖振问题.     

光纤共焦扫描显微镜的扫描系统畸变与校正的研究

以双振镜光学扫描头作为反射式光纤共焦扫描显微镜的平面扫描机构可以实现对平面图像的快速扫描,但存在着畸变和渐晕问题。该文简要阐述了反射式光纤共焦扫描显微镜的基本原理,着重从理论上分析出目镜前的双振镜扫描的固有的几何畸变,以及光学扫描系统中以普通显微目镜作为扫描透镜所引起的扫描畸变,并从硬件和软件两个角度给出畸变校正方法。     

人体曲面轮廓激光扫描三维视觉传感系统

本文在深入研究激光三角测量的基础上，提出了一种激光扫描反射式三维视觉传感系统，巧妙地解决了人体曲面的测量问题，为雕塑、服装设计及假肢制造提供数控加工的数据。     

激光立体造型系统

提出了激光立体造型系统的设计思想及技术路线，介绍了基于ＣＡＤ／ＣＡＭ技术开发的软件功能，分析了振镜扫描器的控制技术，对由非线性几何特性产生的振镜枕形失真进行了软件校正。研究结果表明，激光立体造型技术有很好的实用价值和推广前景。     

大尺寸三维激光测量系统标定方法

研究了一种基于平面几何射影变换原理的三维激光测量系统标定方法. 根据测量系统中激光扫描平面的旋转特点,基于平面射影变换中直线不变的映射关系建立了标定对象表面被测点在不同参考系之间变换的约束关系,并采用封闭运动链思想定义系统参考系空间刚体变换关系,将系统标定问题转化为世界坐标系下系统内参数矩阵和外参数矩阵的求解. 通过空间变换关系得到上述2个矩阵的解,实现系统的标定. 该方法标定装置简单、速度快、稳定性好,能够满足实际工程应用中的需求.