钛合金扫描振镜激光焊接接头特性分析

采用大功率扫描振镜光纤激光焊接方法对TC4钛合金开展了非穿透焊接工艺优化试验,着重分析了振镜扫描参数对焊缝成形的影响,以及扫描振镜激光焊接与常规激光焊接在焊缝成形方面的差别。试验结果表明,圆形扫描轨迹更利于获得成形良好的焊接接头,当激光扫描频率控制在50〜150 Hz范围内,扫描振幅控制在0.6〜0.9 mm范围内时,焊缝成形均匀且基本无焊接飞溅生成。随激光扫描振幅的增加,焊缝熔宽逐渐增加,而焊缝熔深逐渐减小。与常规激光焊接相比,扫描振镜激光焊接接头虽然深宽比略有下降,但焊缝表面质量和内部质量均获得显著改善,更利于接头性能的进一步改善。

三维振镜激光扫描系统的控制算法及其应用

研究开发了一套低成本的国产三维动态聚焦振镜扫描系统 ,并成功应用到快速成型设备中 .给出了三维动态聚焦振镜扫描系统的控制算法 ,及其在快速成型设备SLS(设备型号为ΗRΡS Π)中的应用 .

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 .

钛合金扫描振镜激光-TIG复合焊接工艺研究

基于6 mm厚TC4钛合金扫描振镜激光-TIG复合焊接试验,着重研究了焊接电流、送丝速度、多参数协同作用对复合焊缝成形的影响。结果表明,在复合焊接过程中,焊接电流对焊缝熔宽的影响较大,激光功率对焊缝熔深的影响较大,送丝速度同时对焊缝余高和熔深产生较大的影响。此外,只有当焊接电流达到一定阈值时,焊缝表面没有明显的焊接飞溅,且该阈值与激光焊接热输入呈反相关。因此,若想获得良好的复合焊接质量,应控制合理的送丝速度并与复合焊接的整体热输入相匹配。

数学模型设计在三维振镜激光扫描仪中的应用

针对原有三维振镜激光扫描仪数学模型动态模拟结果不精准的问题,设计新型三维振镜激光扫描仪数学模型。根据扫描仪结构特点设定数学模型设计原则并简化原始模型,将设计原则与简化后模型结合能量守恒定律,设定硬性约束条件并模拟扫描仪内部动态过程,以动态过程模拟结果为依据,将扫描仪内部分割为若干单元块,通过单元块动态过程计算结果与对应关系完成数学模型计算,至完成此三维振镜激光扫描仪数学模型设计。构建对比实验,将原有模型与此模型模拟结果同测量结果相比较,此模型结果为数值区间且包含测量结果,原有模型结果为固定数值,与测试结果误差较大,证明所提模型动态模拟结果更为精确。

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El-man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x、y方向的尺寸均方根误差由原来的0.229 6 mm、0.210 7 mm分别减小到0.023 2 mm和0.026 5 mm.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.

视觉辅助下的激光振镜模型参数分步标定

激光振镜内部结构较为复杂,如何对其进行高效、准确的标定一直都是基于激光振镜相关应用的核心问题。提出了一种基于模型参数分步式求解的激光振镜扫描系统标定算法。根据振镜扫描系统物理模型各参数对出射光光路产生的影响将其划分为影响出射光方向的参数和影响出射光位置的参数两类,并分别给出了求解方向参数与位置参数的优化模型。此外,分析了入射光方向偏差对现有反射镜偏转角度估计算法造成的影响,提出了相应的估计算法。以建立的系统模型为基础进行了模拟标定实验,模拟实验结果表明该算法具有良好的稳定性。利用标定好的实际振镜扫描系统完成了平面靶圆中心与空间闭合三维曲线的投影定位实验;靶圆中心的定位投影误差在0.5 mm左右,实际激光曲线与目标空间曲线在像平面内的位置偏差的均方根误差为0.42 pixel。

玻璃纤维复合板直壁孔制造分析

为满足在玻璃纤维复合板中制造直壁孔的需求,对使用双振镜激光扫描法进行玻璃纤维复合板直壁孔制造进行研究。分析了双振镜激光扫描法的工作原理和玻璃纤维复合板直壁孔制造的困难性,通过试验探究影响玻璃纤维复合板直壁孔制造的因素,包括侧壁锥度、激光入射角度、材料的热传导性、激光功率与能量密度等,并对试验结果进行分析,以期为相关人员和工程提供参考。

基于XY2-100协议的振镜控制转换板的设计与实现

目前业界多数激光扫描振镜控制板需要连接PC在Windows操作系统下工作,为进一步提高激光扫描系统的实时性和集成性,设计了一种基于XY2-100协议的以DSP F2812为核心处理器的振镜控制转换板。通过DSP的I/O端口来模拟产生振镜控制需要的四路信号,通过串口与ARM嵌入式系统通信。制作了振镜控制转换板并搭建嵌入式振镜运动测试实验系统,测试结果表明,系统可控制振镜在X、Y轴方向运动,输入控制量范围为0-65535,振镜的扫描范围为(-28°,+28°),每秒钟可执行2万次振镜偏转,输出控制量准确。

手持式激光清洗设备的振镜辅助控制系统设计

目前激光扫描振镜控制板大多需要连接工控机在Windows操作系统下工作,这样在手持式激光清洗设备上操作很不方便,为了提高其激光扫描振镜的集成性和实效性,设计了一种基于XY2-100协议的以XILINX公司ARTIX-7系列的XC7A100T芯片为主控芯片的激光振镜辅助控制板。通过XC7A100T芯片的普通I/O端口来产生控制振镜的4路控制信号,加上旋钮调节激光振镜的扫描范围和扫描速度,使得手持式激光清洗设备的振镜能够独立工作。