激光技術(shù)是60年代初發(fā)展起來的影響了人類生活方方面面的一門新興科學，由于激光具有強度高、單色性好、相干性好和方向性好等特點，在先進制造技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，大大推動了制造業(yè)的進步。在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用了激光硯覺三維測量、激光層析成像、激光無損檢測技術(shù)和激光振動測量。激光快速成型技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光標記技術(shù)、激光熱處理技術(shù)和激光內(nèi)腔加工技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)辜、減少材料消耗有重要意義，也為實現(xiàn)自動化、無污染制造提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
1 激光測試技術(shù)在先進制造業(yè)中的應(yīng)用
制造生產(chǎn)中的許多信息需要通過檢測來提供，生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種故障要通過檢測去發(fā)現(xiàn)和防上，所需要的精度也要靠檢測來保證。沒有可靠的檢測就沒有現(xiàn)代化與自動化，更沒有高效率和高質(zhì)量。為適應(yīng)柔性自動化的需要，機器人必須有硯覺系統(tǒng)，能對裝配件的形體與姿態(tài)進行識別，應(yīng)裝有位置與觸覺傳感器，進行精確定位與抓握力的控制，自動導引車也應(yīng)有視覺或聲發(fā)射傳感器，以發(fā)現(xiàn)行進中可能有的障礙物等。
1．1 激光視覺三維測量技術(shù)
隨汁算機技術(shù)的日益完善，集信息處理為一體的激光三維硯覺系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。工業(yè)硯覺測量技術(shù)在機械制造業(yè)寧的應(yīng)用主要是視覺檢測和視覺引導。視覺檢測主要是使用圖像或圖像的一部分與設(shè)定的標準進行比較、判別，以達到檢測、分析測試結(jié)果。硯覺引導是運用圖像處理的方怯來引導自動導向車等的行走路線，找到最佳路徑，克服行走障礙，實現(xiàn)準確的、快速的裝配、上料等。
廣泛應(yīng)用的光點怯硯覺識別系統(tǒng)和片光怯硯覺識別系統(tǒng)，能對三維零件和平面圖形進行正確的識別和分類。提高測量精度和進行快速測量，對大型復(fù)雜曲面的宏觀形狀測量具有廣闊的前景，三維測量技術(shù)解決了對氣輪機葉片等大型工件的曲面測量難題，有助于對產(chǎn)品進行設(shè)計仿真、模態(tài)分析和性能模擬，提高產(chǎn)品的設(shè)汁和制造質(zhì)量。三維測量技術(shù)在機器識別、實物模型、工業(yè)檢測、生物醫(yī)學等領(lǐng)域的應(yīng)用前景越來越廣闊。
1．2 激光層析成像技術(shù)
通過激光掃描將激光源發(fā)出的激光照射到物體或流體的截面，探測陣列接受其透射光及散射光后，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)宇信號，獲得被測物體的數(shù)據(jù)，然后再將所測得的數(shù)宇信號進行處理，得到所測物體的每一像素點的參數(shù)值，根據(jù)像素矩陣經(jīng)圖像處理重建所測物體的圖像。激光層析成像技術(shù)在先進制造業(yè)中的逆向工程，流體機械寧流場的溫度、密度、壓力和速度分析寧有很重要的應(yīng)用。
1．3 激光無損檢測技術(shù)
激光技術(shù)應(yīng)用于無損檢測的方法有激光全息干涉法、壓力波檢測怯、激光超生檢測怯。激光全息干涉技術(shù)能對金屬表面缺陷進行檢測，壓力波檢測怯是利用激光作用在材料上所產(chǎn)生的應(yīng)力對材料的內(nèi)部缺陷進行檢測，激光超生檢測法是利用超聲到達被測物體表面或沿表面?zhèn)鞑r，物體表面形狀或反射率的改變，將引起反射光的位置、強度對E位和頻率的變化來實現(xiàn)的。
1．4 機械振動的激光測量技術(shù)
激光技術(shù)用于機械振動測量的方怯有邁克爾遜光纖干涉測量、激光衍射測量、全息術(shù)干涉法測量、多普勒測量技術(shù)和聲光調(diào)制雙頻外差測試儀等。全息術(shù)干涉怯測量和多普勒測量技術(shù)為非接觸式測量，對被測物沒有影響，通過對全息干涉條紋進行解調(diào)汁算，求出振動機件各向的位移值、振動頻辜，發(fā)現(xiàn)振源位置。通過對振動的激光測量與振動的特性分析，制造出輕量化、低噪聲、低袖耗、高性能的經(jīng)濟型、環(huán)保型設(shè)備是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展方向和目標。
2 激光加工技術(shù)在先進制造業(yè)中的應(yīng)用
由于現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，機械制造己包含著一種新的意義。它己經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術(shù)與新興工業(yè)。
2．1 激光快速成型技術(shù)
傳統(tǒng)的工業(yè)成型技術(shù)大部分是遵循“去除法”的，如車削、銑削、鉆削、磨削、刨削；另外一些是采用模具進行成形，如鑄造、沖壓。激光快速成形技術(shù)集成了激光技術(shù)、CAD／CAM技術(shù)和材料技術(shù)的最新成果，根據(jù)汁算機設(shè)汁出的零件的CAD模型立體圖形，直接制造出模型，它制造模型的辦怯是在一層接一層的基礎(chǔ)上不斷添加材料。激光快速成型方法有，液態(tài)光敏聚合物選擇性固化、薄型材料選擇性切割、絲狀材料選擇性熔復(fù)、粉末材料選擇性燒結(jié)。
激光快速成型技術(shù)在模具制造寧的應(yīng)用最為廣泛，可以用快速成型件直接用作模具；用快速成形件作母模，翻制軟模具；用快速成形件翻制硬模具。用快速成形技術(shù)制作模具，既避開了復(fù)雜的機械切削加工，又可以保證模具的精度，還可以大大縮短制模時間、節(jié)省制模費用，對于形狀復(fù)雜的精度模具，其優(yōu)點尤為突出。該技術(shù)己在航空航天、電子、汽車、家電等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，目前還存在著模具壽命相對較短的缺點，即使是金屬面、硬背襯模具，其使用壽命也不及真正的金屬模，所以快速成形模具較適合于單件小批量生產(chǎn)。
2．2 激光焊接技術(shù)
激光焊接是目前工業(yè)激光應(yīng)用的第二大領(lǐng)域。激光焊接是把激光聚焦成很細的高能量密度光束照射到工件上，使工件受熱熔化，然后冷卻得到焊繞。激光焊結(jié)熔深大，速度快，效辜高；激光焊繞窄，熱影響區(qū)很小，工件變形也很小，可實現(xiàn)精密焊接，激光焊繞結(jié)構(gòu)均勻，品粒很小，氣孔少，夾雜缺陷少，在機械性能，抗蝕性能和電磁學性能上優(yōu)于常規(guī)焊接方法。
激光焊接技術(shù)具有鉚他序化效應(yīng)，能純凈焊繞金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高，對高熔點、高導熱辜和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。目前，汽車行業(yè)將不同材質(zhì)的薄鋼板實施激光拼接焊后沖壓成型，激光拼接焊取代了電焊。通過光纖傳輸?shù)亩嗦芳す馐M行多點或多組件焊接越來越普及。在遠離裝配區(qū)的位置裝置一臺中心激光器，由技工操作將激光能量用光纖傳輸?shù)叫枰庸さ牡攸c從而最大限度的利用YAG系統(tǒng)的焊接效果。由于YAG激光器可利用光纖傳輸能量進行遠距高的焊接將大大促進高功率YAG激光焊的發(fā)展。
2．3 激光切割技術(shù)
激光切割系統(tǒng)一直是激光加工應(yīng)用最廣泛的一項技術(shù)，激光切割是利用激光束聚焦形成高功辜密度的光斑，將材料快速加熱至汽化溫度，再用噴射氣體吹化，以此分割材料。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
與計算機控制的自動設(shè)備結(jié)合，激光束具有無限的仿形切割能力，切割軌跡修改方便；通過預(yù)先在汁算機內(nèi)設(shè)汁，進行眾車復(fù)雜零件整張板徘料，可牢邵．車零件同時切割，提高效車，節(jié)省材料。激光切割無機械變形、無刀具磨損，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。激光切割技術(shù)用在零件生產(chǎn)線上，做平板切割等工序，配合其生產(chǎn)產(chǎn)品的一道工序，可為完成產(chǎn)品零件生產(chǎn)解決加工關(guān)鍵，或提高加工速度。
2．4 激光打孔技術(shù)
激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強、效率高、成本低和綜合技術(shù)經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，己成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，工業(yè)發(fā)達國家己將激光深微孔技術(shù)大規(guī)模地應(yīng)用到航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。國內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和大然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前，激光打孔朝著多樣化、高速度、孔徑更微小的方向發(fā)展。例如，在飛機機翼上打上 5萬個直徑為 0 064mm的小孔，可以大大減小氣流對飛機的阻力，取得節(jié)袖的效果。
2．5 激光標記技術(shù)
激光標記機的市場是近兒年發(fā)展最快的一項應(yīng)用技術(shù)。激光標記是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應(yīng)，從而留下永久性標記的一種技術(shù)。激光標記有許多獨特的優(yōu)點，能標記各種宇行、圖案、數(shù)宇以及條形碼，標記線寬可小于0.0lmm。，可深可淺，對很小零件也可打標，這是其他標記方法不能實現(xiàn)的；
激光打的標記屬永久性，不像噴墨打印的宇可擦掉；可作防偽標記。不易被人假冒；屬不接觸加工，所以對零件表面沒有損傷；標記的宇符清晰，圖形質(zhì)量好；效率很高，成本低，可對多種材料進行標記；由汁算機操作易于更換標記內(nèi)容，也可以一個零件一個標記；由于有以上多種特點，所以應(yīng)用越來越廣泛，特別是多種電子器件、集成電路模塊、汽車零件甚至汽車窗玻璃、導線、接插件、工具、醫(yī)療器械、精密儀器儀表、線路板、橡膠制品、計算機鍵盤、手機面板、精美禮品、玻璃制品等等。
2．6 激光熱處理技術(shù)
激光熱處理是利用高能激光照射到金屬表層，通過激光和金屬的交互作用達到改善金屬表面性能的目的。激光表面熱處理技術(shù)包括激光相變硬化技術(shù)、激光涂覆技術(shù)、激光合金化技術(shù)、激光沖擊強化技術(shù)等，這些技術(shù)對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。激光相變硬化〔即激光淬火〕是激光熱處理寧研究最早、最多、進展最快、應(yīng)用最廣的一種新工藝，適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位，可提高零件的耐磨性和疲勞強度。激光合金化和激光涂覆是利用高功率激光束快速掃描金屬工件表面，使一種或多種合金元素與工件材料表面一起快速熔化再凝固，共同形成硬化層。激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方怯，激光沖擊強化使用脈沖寬度極短的激光照射到材料表面，可以產(chǎn)生高強度沖擊被，使得金屬材料的機械性能改善，阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展，提高鋼、鋁、鐵等合金的強度和硬度，改善其抗疲勞性能。激光熱處理技術(shù)在汽車工業(yè)寧應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業(yè)和其它機械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。
2．7 激光內(nèi)腔加工技術(shù)
在光電通訊、制導和雷達等軍工和醫(yī)療器械上，經(jīng)常有一些高精度的內(nèi)腔形體零件，這些零件口小型腔大，有的內(nèi)腔形狀還比較復(fù)雜。如果用傳統(tǒng)的工藝方法，將它一分為二分別進行加工，盡管能保證兩體加工精度很高，但是在合二為一的裝配中，無論什么裝配方法，都避免不了裝配誤差的存在，影響了產(chǎn)品的使用性能，難以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)汁師的構(gòu)想。伴隨MEMS技術(shù)的發(fā)展，越來越多”口小肚子大”的內(nèi)腔形體零件需機械制造業(yè)突破原有的工藝方法去實現(xiàn)其加工�；卮耍庸�(fù)雜高精度內(nèi)腔形體難題己成為機械制造業(yè)刻不容緩亟待解決的間題。借助激光技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，把激光對透明材料的作用機理運用到內(nèi)腔加工上，使上述間題的解決成為了現(xiàn)實。激光在固體材料透明材料內(nèi)部對材料產(chǎn)生作用，若激光的功辜密度大于介質(zhì)的破壞值，則在激光作用的很短時間內(nèi)，強激光的輻射將導致介質(zhì)吸收大量的激光能量，產(chǎn)生使材料破壞的內(nèi)爆轟，形空隙，達到體內(nèi)局部切割的作用。由于切割過程相當迅速，聚焦點周圍熱傳遞造成的熱損傷幾乎為零。該方法是非接觸加工，因而加工過程無變形，目無噪聲和化學污染。
3 結(jié)束語
當前機械制造技術(shù)不僅在它的信息處理與控制等方面運用了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)，在加工機理、切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當代的高新技術(shù)，再也不是原來意義上的“機械加工”了。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，越來越重要，影響越來越大。激光快速找正、激光測量、激光成形加工、焊接、切割、標記以及熱處理等激光技術(shù)在先進制造業(yè)寧的應(yīng)用，必將引起機械制造業(yè)各個領(lǐng)域的全面改觀。
