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  • 激光在表面處理及三維建模中的應(yīng)用

    作者:佚名 來源:網(wǎng)絡(luò) 時間:2011-10-17 14:08 閱讀:1813 [投稿]
    本文介紹了激光在表面處理及三維建模中的幾個典型應(yīng)用,激光熱處理技術(shù)解決了其它表面處理方法無法解決或不好解決的材料強(qiáng)化問題,激光三維建模技術(shù)有效地解決了無人自動化生產(chǎn)線上元件三維信息的獲取問題,另外,激 ..
    90年代初,隨著微機(jī)械制造技術(shù)和微型機(jī)電系統(tǒng)MEMS(Micro Electric Mechanical System)的研究與應(yīng)用,激光加工的新興分支,“激光微加工”正在蓬勃的興起。激光微加工一般是指特征尺寸小于100μm的加工,是微機(jī)械制造的一種主要加工技術(shù)。
    激光加工的實(shí)質(zhì)是激光將能量傳遞給被加工材料,被加工材料發(fā)生物理或化學(xué)變化,使其達(dá)到加工的目的。激光微細(xì)加工工藝既能加工出較為復(fù)雜的微型結(jié)構(gòu),且所要求的條件又不像異性刻蝕和LIGA技術(shù)那么苛刻,在實(shí)驗(yàn)室和工廠較容易實(shí)現(xiàn),又由于激光具有高時間及高空間分辨率,使之有可能在需要高精密加工的場合(如電子、半導(dǎo)體、通訊等行業(yè))得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用,所以激光微細(xì)加工向普通微機(jī)械加工提出了巨大的挑戰(zhàn)。
    6.激光在物體三維建模及智能識別方面的應(yīng)用
    現(xiàn)代化高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中,無人化生產(chǎn)線(簡稱Line)上的元件,諸如電子元件、電子插接件、金屬零件及非金屬零件,特別是一些具有放射性或有毒的元器件,通常需要對其進(jìn)行在線實(shí)時動態(tài)識別或檢測、判定其形狀、狀態(tài)、精度。利用激光及動態(tài)定位技術(shù)則可以很容易的實(shí)現(xiàn)以上功能。
    激光三維信息的采集方式是利用激光照射掃描Line元件,通過兩個以上攝象機(jī)配之以瞬時動態(tài)定位系統(tǒng),按Line元器件特點(diǎn),采用特征識別模式方法建立編制智能識別軟件,利用模糊數(shù)學(xué)原理編制數(shù)據(jù)處理及建模,編輯智能示教軟件,根據(jù)Line元件形狀復(fù)雜程度,相應(yīng)增加攝象機(jī)及激光掃描器的數(shù)量,最終實(shí)現(xiàn)激光動態(tài)識別Line元件的形狀及狀態(tài)。 
    Line元件的瞬時動態(tài)定位原理,在Line上設(shè)定識別區(qū),當(dāng)元件運(yùn)行進(jìn)入識別區(qū)時瞬間發(fā)指令,激光器開始掃描采集元件的形狀信息,優(yōu)先遴選元件的基本定位特征數(shù)據(jù)及尺寸,確定瞬間定位“線”或“面”,最有效的選法是以Line元件的外廓的最長線作為定位線,以Line元件的外廓的最大面積作為定位面,以此作為二次瞬時采樣時的定位基準(zhǔn),為元件的三維形狀及狀態(tài)的動態(tài)在線采集與識別提供了前提條件。
    激光掃描物點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)學(xué)模型,有效地解決了Line元件三維信息獲取問題。瞬時動態(tài)定位方法的應(yīng)用,較好的實(shí)現(xiàn)了Line元件的動態(tài)在線采集與識別。特征識別模式的建立,為Line元件形狀及狀態(tài)的視覺識別提供了新途徑,它使識別軟件容易實(shí)現(xiàn)而成為實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。
    7.激光在快速成型制造技術(shù)中的應(yīng)用
    快速成型是制造技術(shù)的一次飛躍,以其特有的快捷性,敏捷性和低成本等特點(diǎn)迅速推廣開來,已在工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
    激光選區(qū)燒結(jié)是快速成型制造中的重要工藝方法之一。該技術(shù)采用逐層材料添加的原理,首先對三維實(shí)體模型進(jìn)行切片分區(qū)處理生成激光燒結(jié)的掃描路徑,然后通過X-Y激光掃描儀使激光束沿掃描路徑掃描,逐層燒結(jié)固化固體粉末材料,如塑料粉,尼龍粉,蠟,陶瓷或金屬與粘結(jié)劑的混合粉,金屬粉等經(jīng)過預(yù)熱,經(jīng)層層疊加后,最終形成所需的三維工件。
    這種制造方法具有成型速度快、精度高、表面質(zhì)量好、后置處理簡單、省時等特點(diǎn),是一個具有生命力的技術(shù),為制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一個新方法。
    8.結(jié)論
    激光熱處理技術(shù)解決了其它表面處理方法無法解決或不好解決的材料強(qiáng)化問題,激光三維建模技術(shù)有效地解決了無人自動化生產(chǎn)線上元件三維信息的獲取問題,另外,激光在智能識別、快速成型、焊接、熔覆涂層、微加工中也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和市場的不斷擴(kuò)大,激光技術(shù)必將在更寬更廣的領(lǐng)域中得到更充分的應(yīng)用。
    作者單位:
    1(河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院,天津 300130)
    2(天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 激光與光電子研究所光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室. 天津 300072)
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