激光切割焦点位置检测方法研究

激光切割焦点位置检测方法研究

一、激光切割中的焦点位置检测方法研究(论文文献综述)

吴辰[1](2020)在《钛合金蒙皮激光切割质量及力学性能影响分析》文中进行了进一步梳理钛合金作为难加工材料,其机械加工问题较多,采用激光加工飞机钛合金蒙皮件可以实现加工时无弹性震动、方便夹持等特点,降低了加工成本,有效地避免了机械铣削加工所产生的难题。本文首先在研究了国内外激光切割技术的基础上,分析了激光切割技术基本原理和钛合金材料的相关应用,探究了激光切割方式和材料作用机理,归纳了激光切割质量的评价指标和主要影响因素,并根据能量传递和传热学原理,通过ANSYS建立了激光切割钛合金板材过程的有限元仿真模型,其中对激光起始穿孔的过程也进行了仿真试验,利用APDL语言得到了温度场分布规律,发现切割起始穿孔主要受激光功率和板厚的影响;热源移动时孔位处能量发生拖滞,切割过程中激光能量传递呈彗星状且高热带区域较小,符合激光切割的温度场能量分布,进而分析了不同切割参数对钛合金激光切割的热影响情况。其次,采用BODOR光纤激光切割机对TC4板材进行激光切割试验,通过单因素试验验证了有限元仿真的温度分布影响规律,通过正交试验探究了激光功率、切割速度和氮气压力三种因素对钛合金切割质量的影响程度,得到了最优工艺参数组合,并利用响应面法分析得出各因素的响应灵敏图,建立了各影响因素对响应指标的回归方程表达式,并对最优切割质量进行参数预测,预测结果与试验基本吻合。最后,对激光切割试件的拉伸-剪切强度、硬度性能和疲劳寿命进行了分析研究。设计了拉伸-剪切强度试验对最优参数得到的激光切割试件进行试验,并与机械铣削加工试件进行对比,得到激光切割热影响区对钛合金抗拉强度、屈服强度和伸长率等不同程度的影响,通过对切口深度方向测量维氏硬度值得到激光切割对材料硬度影响和热影响区的宽度范围,同时利用疲劳强度设计方法对激光切割的试件进行了疲劳强度分析和试验,最终得出了激光切割对试件疲劳寿命的影响规律。

吴昊[2](2020)在《基于ADRC的激光切割随动系统控制研究》文中研究说明随动控制是激光切割系统关键技术之一,提高激光随动控制系统的控制品质对于激光切割系统的加工效果、效率起着至关重要的作用。近年来,随着激光技术、设备制造技术等的不断提升,对于激光随动控制系统的要求也越来越高。现有随动控制算法主要采用改进PID(Proportion Integration Differentiation)控制算法,且其局限性也逐步显现,主要体现在系统的鲁棒性、抗扰动能力等方面。自抗扰算法汲取了经典控制算法中以偏差消除偏差和现代控制中状态空间思想,在抗扰能力及鲁棒性上具有很大的优势。因此,本文开展了基于ADRC(Active Disturbance Rejection Control)算法的研究,并将其应用于激光随动控制系统以改进其性能。论文的主要工作及创新点如下:首先,对激光切割随动控制系统需求进行了分析,针对需求设计了激光随动控制整体硬件方案、软件方案和控制算法方案。其中重点分析了激光随动控制系统硬件设计和选型、控制算法方案。激光随动控制系统主要包括上、下位机软件、伺服模块、高度检测模块等。其次,对所采用的基于电容式位移传感器的高度检测方案进行了研究。主要介绍了电容式位移传感器高度检测原理、传感器标定方法、标定结果评价方法、扰动分析。在上述研究的基础上,为了提高高度检测的准确度,设计了基于Kalman滤波器的高度检测方法。基于Kalman滤波器的高度检测方法使用编码器反馈位置和电容传感器检测高度进行数据融合,通过编码器反馈位置来对电容传感器检测高度进行校正,并设计了相应实验验证该方法的有效性。引入Kalman滤波器对电容检测高度进行校正,降低了由于电容边缘效应导致检测板间距和真实板间距偏差,改善了反馈回路的准确性。最后,将自抗扰控制进行改进设计了基于改进自抗扰控制算法的激光随动控制方法。简要介绍了自抗扰控制算法原理。针对自抗扰控制的跟踪微分器中存在不能很好平衡跟踪输出相位滞后和微分提取噪声放大之间的矛盾、参数调试方式复杂问题,将跟踪微分器在零点附近进行等效线性简化并引入输入补偿的思想,设计了复合跟踪微分器。为了提高系统的易用性、降低参数调试的复杂性、降低系统分析的难度采用线性形式扩张状态观测器。同时对控制律的组合方式进行简化。在激光随动控制器性能指标分析的基础上,根据激光随动控制系统的使用场景设计了相关仿真和实测实验验证了改进自抗扰控制算法的性能。仿真和实际测试表明,基于自抗扰控制算法的激光随动控制系统中除了能满足常规的使用场景外,在外部扰动大、反馈信息偏差大等复杂场景下也能够取得很好的控制效果。所设计的基于自抗扰控制器的激光随动控制算法同原有的改进PID控制算法相比较具有更强的鲁棒性、更好的抗扰能力、更广的适用场景、参数调试方便,能够满足激光切割系统对于控制性能的要求。

胡志强[3](2020)在《基于机器视觉的激光切割质量检测及评价研究》文中研究表明激光切割是当前激光加工中应用最为广泛的激光加工工艺,激光切割质量,尤其是切割断面的粗糙度将直接影响工件后续的深加工,并最终决定产品的性能和质量。随着工业的发展、科技的进步和新的加工工艺的应用,对各种零部件的精度要求也越来越高,因此对激光切割质量检测的需求也越来越广泛。目前激光切割质量的检测方法有传统的人工检测和传感器检测,现有检测方法存在以下问题:第一,人工检测需要具备相关专业知识的人员进行观测或测量,效率低;第二,传统的传感器检测通常采用声光传感器,存在成本高、精度低、无法定量测量等局限性。机器视觉是一种以图像处理技术为基础的非接触式检测方法,具有易操作、高效率、高柔性、高自动化等特点;而且机器视觉能快速获取大量信息,易于实现信息集成,是实现设备智能化的基础技术之一。本文针对上述问题进行了研究,首先在对激光切割实验研究的基础上,确定了激光切割质量的评价指标-切割下缘的粗糙度,机器视觉的监测对象-激光切割火花簇;然后在搭建的视觉检测平台上,完成了摄像机的标定、火花簇图像分割和火花簇图像特征的提取;最终,结合已获取的激光切割信号量化特征和质量评价指标,采用统计学方法,建立了激光切割质量视觉检测数学模型,实现了基于机器视觉的激光切割质量检测及评价,对保证切割质量、提高生产效率、优化激光切割工艺参数和设备的智能化具有重要意义。本文主要的研究工作和成果如下:(1)在对激光切割质量特征分布实验研究和理论研究的基础上,提出以激光切割下缘粗糙度为切割质量评价指标,以火花簇射视觉特征信号为监测对象,进而建立以粗糙度为因变量,以视觉特征信号为自变量的定量检测及评价切割质量的方法。(2)为获取有效视觉信号,搭建旁轴视觉检测平台,针对由于摄像机安装和镜头畸变引起的误差,通过建模分析完成单目摄像机标定;为抑制数字图像采集传输过程中的噪声干扰,研究图像滤波算法并进行实验验证,选取适宜的滤波方法。(3)针对激光切割火花簇射图像特征和工业现场复杂环境,高亮发光体图像易受光晕噪声干扰,提出一种基于颜色和小波纹理的多尺度火花簇图像分割算法。该算法首先对摄像机采集的RGB图像进行Daubechies三级小波分解和RGB颜色空间到HSV颜色空间的转换,采用小波高频分量描述纹理特征,HSV颜色模型的H通道和V通道描述颜色特征;构建颜色-纹理特征矩阵,为提高算法的运算速度,将矩阵元素采用分块法压缩,并在压缩尺度空间进行K-means初始聚类分割;通过计算梯度角和模值,实现压缩尺度空间分割结果的边缘检测,并映射至原始尺度空间以构建特征矩阵;以初始聚类中心为局部聚类中心,再次用Kmeans聚类法进行精确分割,获取原始尺度下的图像分割结果。实验结果表明该算法能够实现激光切割火花簇射图像的准确有效分割。(4)为定量描述激光切割火花簇射信号特征,通过对火花簇建模分析,解算出具有鲁棒性的视觉信号特征描述子,提出一种激光切割火花簇射信号特征提取算法。该算法首先利用改进的连通域标记算法实现火花簇焰心、核心喷射和最大喷射连通区域的标记,利用主成分分析和快速凸包算法,根据建立的图像几何模型计算出火花簇射角度和出口处最高亮度的灰度矩,获取机器视觉监测对象的定量描述。实验结果表明,该算法提取的火花簇射信号特征具有旋转、平移、尺度不变性,相对误差很小,基于此信号特征描述能够实现激光切割质量的定量检测和评价。(5)通过不同工艺参数的激光切割火花簇射行为视觉检测实验研究和切割面质量(粗糙度)实验研究,揭示了激光切割质量与火花簇射视觉信号特征之间的对应关系。在一定工艺参数范围内,随切割速度变化,火花簇最高亮度区域灰度矩呈倒U形曲线变化,火花簇最高亮度区域灰度矩最大时,对应切割下缘粗糙度最小,此时火花簇偏角接近垂直,切割速度为最佳速度。(6)通过采用统计学分析手段,基于机器视觉和切割质量测量实验,利用改进的逐步回归法建立了激光切割质量视觉检测多元回归数学模型,提出了一种激光切割质量评价方法。实验结果表明,视觉质量检测模型预测结果误差很小,验证了数学模型的有效性和评价方法的可行性。本文利用先进的机器视觉技术,在一定工艺参数范围内实现了基于机器视觉的激光切割质量的检测与评价,对缩短视觉检测算法研发、实时监控激光切割产品质量、提高生产效率、节约人工成本和激光切割设备的智能化具有重要理论意义和应用价值。该论文有图103幅,表17个,参考文献169篇。

李硕[4](2019)在《CFRP层合板光纤激光切割热损伤及其对力学性能影响研究》文中进行了进一步梳理碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)以其比强度大,可设计性强,优良的抗冲击性和耐腐蚀性等特点,成为了颇受青睐的轻量化材料。在CFRP的应用中,材料切割是非常重要的一个环节,切割质量直接决定了CFRP零部件的装配精度和服役性能。激光切割CFRP能克服传统机械切割中刀具磨损大、材料分层严重、边缘毛刺多等缺陷,在加工成本,加工效率,加工质量上具有明显的优势。但是在激光切割中,由于激光束能量高以及CFRP各组分材料之间热性能差异大,很容易造成较大的热损伤,极大地降低了切割质量,致使该工艺难以成熟应用。本论文围绕光纤激光切割CFRP层合板中热损伤问题,开展了多种形式的激光切割实验,研究了热损伤的量化表征方法、工艺参数对热损伤的影响规律以及热损伤对拉伸力学性能影响规律。主要的研究成果如下:(1)分析了三种不同铺层形式CFRP层合板高功率光纤激光切割后,切缝入口、切缝出口、横截面、切割面上热损伤特征及其分布形式,确定了铺层形式对热损伤的影响规律,阐释了不同热损伤的形成机理,同时从三个角度对直线切割热影响区进行了量化表征,并比较了三种量化方法的优劣。研究发现,从切缝出口表面和截面上量化热损伤更为准确并且[+45°/-45°]2S铺层CFRP层合板激光切割后热影响区宽度,裂纹凹坑数量,表面粗糙度都是三种材料中最优值。(2)在直线切割的研究基础上,开展对[+45°/-45°]2S铺层CFRP层合板激光切孔中热损伤的实验研究。结合理论分析和形貌表征,建立了一种操作简便的椭圆法量化孔周热影响区,并验证了该方法的可靠性。从量化结果中总结出线能量(激光功率除以激光速度)对于孔周热影响区的影响规律,研究发现,两者呈近似对数关系,热影响区随线能量的增加先快速增加后逐渐放缓,最后趋于一定值。(3)研究了孔周热损伤对拉伸强度和孔周应变场的影响规律。研究表明,较大的热损伤虽然没有明显降低切孔件的拉伸强度,但会显着加剧材料应变,越靠近孔的位置加剧效应越明显,同时该加剧效应随拉伸应力的增加而逐步增强。本论文中有关热损伤的研究成果为激光切割CFRP层合板的加工质量评价和工艺优化提供了实验与理论基础,有助于推进高功率光纤激光切割工艺在CFRP复合材料加工领域中进一步应用。

佟玲[5](2018)在《离轴式激光切割机理及焦点控制磁力驱动系统研究》文中研究指明激光切割具有高质量、高柔性、高效率等优点,是工业应用最广泛的激光加工技术。传统的激光切割中,激光束轴线与辅助气体轴线同轴,以保证激光切割加工质量在各个切割前进方向上的一致性。采用激光束轴线与辅助气体不同轴——即离轴式激光切割可以有效地提高激光切割的质量和效率。为了保证离轴式激光切割的加工精度和加工效率,需要采用一种能够对激光焦点的轴线与辅助气体轴线相对位置的实时控制、结构紧凑且响应速度快的驱动器。本文依据传热学和流体动力学理论,描述了离轴激光切割区域,通过传热方程、湍流模型和多相流模型,建立离轴激光切割有限元模型,分析辅助气体在离轴激光切割过程的气流场,研究气体与被加工件相互作用的机理。根据气流场的仿真结果,分析了离轴距离对气流的压力、速度和剪切力的分布影响规律及离轴距离对于喷嘴出口到切割前沿上端的区域和切割前沿下端的区域的流场结构的影响。通过改变激光切割参数对离轴式激光切割进行了实验,并将实验结果与仿真结果进行了对比分析。仿真结果和实验结果验证了离轴式激光切割是提高激光切割质量和切割效率的途径之一。在离轴式激光切割有效性的基础上,本文设计了一种电磁驱动平台。该平台采用轴向均匀分布3对环形永磁铁和柱形永磁铁,为平台提供水平回复力;径向采用3组差动控制电磁铁为平台提供水平驱动力,实现在X、Y方向的平动和X、Y平面内的转动。根据实验平台的各个参数,分别对离轴式激光切割焦点控制驱动平台的电磁铁和永磁体进行了理论计算、有限元分析和实验研究,明确了驱动平台的力学特性。建立离轴式激光切割机焦点控制系统的动力学模型。利用Matlab建立模糊控制器,并采用Matlab/Simulink对平台进行仿真特性分析。最后采用dSPACE1103/controldesk和Matlab/Simulink实时无缝连接的功能,进行了响应特性、位置控制特性和转角控制特性实验研究。仿真分析和实验结果证明离轴式激光焦点控制系统具有良好的可控性,为离轴式激光切割技术的运用提供了依据。

陈更明[6](2018)在《多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发》文中提出针对三维钣金件激光切割对于虚拟制造的需求以及目前激光切割虚拟制造系统的不足,本论文以龙门式五轴机床、立式六轴机器人和倒置式六轴机器人切割平台为样本,研究并开发多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统,包括虚拟制造加工场景三维可视化、基于刀位点数据的机床运动学计算和激光切割工艺体现及加工代码输出。配置节点顺序,实现虚拟加工场景搭建。建立D-H运动坐标系,实现机床运动学计算和机床运动仿真。建立切割工艺问题处理流程,实现切割工艺体现。通过计算刀位点和加工代码数据转换关系式,实现对应切割平台加工代码的输出。本文的研究内容主要有以下三个方面:(1)基于实际三维钣金件激光切割场景的虚拟映射,设计了一套模型划分与场景搭建方案,提出一种普适的模型导入方法以及机床运动模型建立方式,完整地将实际加工场景体现在虚拟制造环境中。同时基于Nurbs曲线模拟非垂直侧壁的切缝形貌特征,进而模拟出切缝形貌,实现激光切割材料去除过程的模拟。(2)针对不同切割平台的运动结构和运动特征,根据各平台对应的D-H坐标系,建立基于刀位点数据的机床运动学计算模型,将计算结果输入运动模型实现各切割平台机床的运动仿真。(3)针对三维激光切割中出现的工艺缺陷、干涉碰撞、尖角过烧等工艺问题设计一套处理流程并根据各工艺处理流程实现切割工艺仿真体现。根据各切割平台刀位点和加工代码数据转换计算式,计算输出对应加工代码。本文提出了以运动属性以及运动从属关系为分类依据的激光切割加工场景模型的归纳方法。通过这种方法能够快速、准确地搭建虚拟加工场景并建立机床运动模型。此外,实现了激光切割材料去除过程的仿真,并对一些切割工艺问题进行体现。系统的开发采用模块化方式,使系统具备可移植性和通用性。

王志鹏[7](2017)在《LY12铝合金光纤激光切割工艺实验研究与仿真》文中研究指明激光切割技术具有切缝窄、加工范围广、效率高、加工精度高等优点,广泛应用于工业生产,是一种非常受欢迎的现代特种加工技术。近年来,激光切割技术不断发展,铝合金也越来越多地应用于航空航天等领域。但是由于铝合金存在激光吸收率低等原因,激光切割在铝合金加工方面的应用较少,并且对和铝合金相关的激光切割工艺研究较少,所以对铝合金的激光切割工艺的研究就显得十分重要。首先,本文从理论方面介绍了激光切割技术的加工原理、特点、发展趋势、主要影响因素以及光纤激光器相关内容,并归纳了激光切割质量的评价指标。其次,利用G6020F光纤激光切割机床,按照预定的试验方案,对2mm厚的LY12铝合金进行激光切割试验。并用相关测量仪器测出试验件的切割面粗糙度、切缝宽度以及挂渣长度。通过单因素试验分别具体分析了激光功率、切割速度和氮气气压等因素对切割质量的影响规律。通过正交试验方案,将试验结果分别利用极差分析法和方差分析法详细分析了激光功率、切割速度和氮气气压对切割面粗糙度、切缝宽度以及挂渣长度的影响程度。并通过矩阵分析方法确定了综合质量最优的因素组合。最后,利用神经网络进行建模,借助MATLAB神经网络工具箱,建立了基于BP神经网络的激光切割工艺仿真模型。利用该模型对不同加工参数下的切割面粗糙度、切缝宽度以及挂渣长度进行了仿真和预测。最终发现,本文所建立的BP神经网络模型具有较好的拟合精度和预测精度。用遗传算法对BP网络进行了优化。并用优化后的GA-BP网络对激光切割的切割面粗糙度、切缝宽度以及挂渣长度进行了仿真预测。对比两种网络的预测结果,发现经优化后的GA-BP网络具有更好的预测精度,对新样本的预测估计具有一定的参考价值。

彭涛,陶晔,刘爱伟,欧阳斌,顾春,岳俊强[8](2016)在《一种新型激光切割头的研制》文中进行了进一步梳理文中研制了一种高性能通用化激光切割头,通过更换不同孔径的切割嘴使其适应切割不同厚度、不同材料的板材,实现切割头通用化。该切割头通过调节切割嘴的中心位置,使激光束与其同轴,以满足激光切割的工艺要求。该切割头采用直接气冷和间接水冷方式冷却聚焦镜片,防止聚焦镜片发热影响切割质量。

张晖[9](2016)在《铝合金薄板激光切割工艺研究》文中进行了进一步梳理激光切割同其他热切割方法相比,有切缝窄、热影响区小、效率高、切割范围广、柔性好和能节省材料等优点。近年来,激光切割在工程应用中日益广泛,铝合金也越来越多地应用于我国先进技术领域如航空方面,但是由于铝合金的激光吸收率低等原因,目前铝合金激光切割应用较少,并且在激光方面的研究中,与铝合金相关的激光切割工艺研究较少,所以如何选择合适的工艺参数来提高铝合金的激光切割质量是一个重要课题。在理论分析方面,介绍了激光的产生和特性以及激光切割的机理、分类及激光切割过程的能量转换,并对激光切割工艺及切割路径的选择等问题进行了分析,归纳了激光切割质量的评价指标和其主要的影响因素,确定了影响铝合金激光切割质量因素为激光功率,切割速度和气体压力以及衡量激光切割质量的主要指标为切割面粗糙度、挂渣长度和切割缝宽度。在试验分析方面,首先运用数据处理软件MATLAB对激光切割进行了能量分析以及分析计算了切缝宽度的数学模型,得到了特定激光功率和铝合金板材厚度下的最大切割速度mv;其次,建立了影响因素(激光功率,切割速度和气体压力)对激光切割质量的单因素试验方案,分析了影响因素对切割质量各指标的影响规律;再次,通过建立正交综合试验并且结合矩阵分析法确定了综合质量最优的因素组合;最后,基于正交试验建立一次回归正交设计方案,获得了影响因素与试验指标的一次回归方程,通过检验验证得出了回归方程在置信度95%情况下高度显着。在激光切割模型分析方面,建立了基于正交试验的人工神经网络模型,即BP(Back-Propagation)神经网络,得到了影响因素与激光切割各指标之间的高度非线性方程。运用遗传算法对非线性方程极值寻优的特性,在BP神经网络模型上结合遗传算法,求取了非线性方程的极值,得到了切割质量最佳的工艺参数方案,该结果与正交试验分析下的最优方案吻合。

王海[10](2016)在《电容式激光切割头高度跟随控制系统的研究与实现》文中提出激光切割加工过程中,为了提高激光切割的稳定性和质量,需要保证激光的焦点始终落在合理的位置。为此激光切割头需要一套高度跟随控制系统,让激光切割头能根据工件表面的弯曲程度作出位移调整,保证激光焦点始终落在理想位置。国外已拥有成熟的带高度跟随控制的激光切割头,但价格十分昂贵;国内的激光高度跟随控制系统产品进几年发展迅速,有不少公司推出了相应的产品,但仍存在精度不高、响应速度慢等缺点。本文提出了一种基于电容测距原理,以PCAP01微电容测量芯片为电容传感器检测核心,以STM32F407微控制器为主控制器核心,以伺服电机为运动执行单元的激光切割头高度跟随控制系统设计方案。该方案的系统硬件主要由激光切割头喷嘴处的感应极板、电容传感器、主控制器和伺服电机四大模块组成。电容传感器不断检测感应极板与工件形成的动极板电容。主控制器采集并处理电容传感器的电容数据,将电容转化为距离信息,并根据测量的距离实时调节伺服电机的运动,保证激光切割头与工件表面的间距一直都在理想范围,即保证激光焦点一直都处在理想位置。在跟随控制系统在系统整机测试中,进行了电容测量精度测试、电容标定测试以及实际激光切割加工条件下的高度跟随测试。结果表明本设计方案切实可行,电容传感器在小于2.5mm的间距范围内测量精度达到了0.01mm以上,跟随控制系统运行稳定,切割质量控制良好。

二、激光切割中的焦点位置检测方法研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、激光切割中的焦点位置检测方法研究(论文提纲范文)

(1)钛合金蒙皮激光切割质量及力学性能影响分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光切割研究状况
    1.3 激光切割技术发展前景
        1.3.1 发展前景
        1.3.2 存在问题
    1.4 课题研究背景及意义
        1.4.1 飞机蒙皮的加工现状
        1.4.2 研究意义
    1.5 研究内容
        1.5.1 主要内容
        1.5.2 技术路线
第2章 激光切割机理研究
    2.1 激光产生原理及特性
    2.2 激光器结构分布
    2.3 激光切割原理和分类
    2.4 激光与钛合金作用机理
    2.5 切割质量评价及影响分析
        2.5.1 切割质量评定因素
        2.5.2 切割质量影响因素
    2.6 本章小结
第3章 钛合金激光切割热效应仿真研究
    3.1 激光切割热源模型建立
    3.2 激光切割有限元建模
        3.2.1 模型建立与材料属性输入
        3.2.2 网格划分和边界加载
        3.2.3 热源设置
    3.3 激光起始打孔温度场仿真分析
    3.4 激光切割轮廓能量传递分析
    3.5 本章小结
第4章 激光切割钛合金蒙皮工艺试验研究
    4.1 试验准备
        4.1.1 试验材料选取
        4.1.2 试验检测平台搭建
    4.2 单因素切割试验的结果分析
        4.2.1 单因素切割试验设计
        4.2.2 工艺参数对挂渣的影响研究
        4.2.3 工艺参数对粗糙度的影响研究
    4.3 正交试验的结果分析
        4.3.1 正交试验设计
        4.3.2 激光切割试验结果
        4.3.3 正交结果分析
    4.4 工艺参数的优化分析
        4.4.1 响应面法设计
        4.4.2 响应面试验结果
        4.4.3 响应面结果分析
        4.4.4 多指标结果优化
    4.5 本章小结
第5章 激光切割钛合金力学性能试验分析
    5.1 试件制备
    5.2 拉伸-剪切强度分析
        5.2.1 抗拉性能分析
        5.2.2 剪切性能分析
    5.3 切口硬度影响分析
    5.4 疲劳强度分析及预测
        5.4.1 疲劳影响因素
        5.4.2 分析方法及目的
        5.4.3 S-N疲劳寿命计算分析
        5.4.4 应力疲劳试验分析
        5.4.5 疲劳断口电镜分析
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果

(2)基于ADRC的激光切割随动系统控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 激光切割随动系统关键技术分析
        1.3.1 激光刀具高度检测
        1.3.2 激光随动控制技术
    1.4 论文的主要内容及章节安排
第二章 激光随动控制系统方案设计
    2.1 引言
    2.2 需求分析
    2.3 随动系统硬件方案设计
        2.3.1 运动控制器
        2.3.2 伺服单元
        2.3.3 激光刀具高度检测传感器
    2.4 随动控制软件方案设计
        2.4.1 上位机软件
        2.4.2 随动控制算法方案设计
    2.5 本章小结
第三章 基于Kalman滤波的激光刀具高度检测
    3.1 引言
    3.2 基于电容式位移传感器的高度检测及扰动分析
        3.2.1 高度检测原理
        3.2.2 传感器标定
        3.2.3 高度检测扰动分析
    3.3 基于Kalman滤波器的高度检测
    3.4 实验结果分析
        3.4.1 传感器标定结果评价方法
        3.4.2 基于Kalman滤波器的高度检测验证实验
    3.5 本章小结
第四章 基于改进ADRC的激光随动控制方法
    4.1 引言
    4.2 自抗扰控制原理
        4.2.1 跟踪微分器(TD)
        4.2.2 扩张状态观测器(ESO)
        4.2.3 非线性组合(NLSEF)
    4.3 改进自抗扰控制算法
        4.3.1 复合跟踪微分器
        4.3.2 线性扩张状态观测器
        4.3.3 控制律设计
    4.4 实验结果分析
        4.4.1 激光随动控制系统性能指标
        4.4.2 改进自抗扰控制参数整定方法
        4.4.3 斜坡跟踪测试
        4.4.4 正弦跟踪测试
        4.4.5 抗扰动性能测试
    4.5 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(3)基于机器视觉的激光切割质量检测及评价研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究的目的及意义
    1.2 激光切割检测技术研究状况及进展
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 论文组织结构
2 激光切割质量的分布特征分析与总体方案设计
    2.1 引言
    2.2 激光切割原理
    2.3 激光切割质量特征分布实验分析
    2.4 激光切割质量特征分布理论分析
    2.5 激光切割质量视觉检测及评价总体方案设计
    2.6 本章小结
3 激光切割火花簇信号采集与预处理算法研究
    3.1 引言
    3.2 视觉检测系统搭建
    3.3 摄像机标定
    3.4 图像滤波算法
    3.5 基于颜色与小波纹理特征的激光切割火花簇图像分割算法
    3.6 实验结果与分析
    3.7 本章小结
4 激光切割火花簇射信号特征提取算法研究
    4.1 引言
    4.2 激光切割火花簇几何模型与特征解算
    4.3 激光切割火花簇射图像特征表示与解算
    4.4 图像连通区域标记算法
    4.5 激光切割火花簇射特征信号提取
    4.6 实验结果与分析
    4.7 本章小结
5 激光切割质量视觉检测及评价研究
    5.1 引言
    5.2 激光切割质量检测实验方法
    5.3 激光切割质量评价与火花簇射行为分类实验研究
    5.4 激光切割视觉信号与切割质量相关性实验研究
    5.5 激光切割视觉信号与质量相关性数学模型建立
    5.6 激光切割质量视觉检测及评价方法
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简历
学术论文数据集

(4)CFRP层合板光纤激光切割热损伤及其对力学性能影响研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
第2章 激光切割CFRP层合板基础理论
    2.1 激光切割基础理论
    2.2 激光与CFRP相互作用基础理论及热损伤分析
    2.3 影响热损伤的主要因素
    2.4 本章小结
第3章 CFRP层合板光纤激光切割热损伤研究
    3.1 实验材料、设备和表征方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验设备
        3.1.3 表征方法
    3.2 直线切割中热损伤研究
        3.2.1 实验方法
        3.2.2 热损伤的表征与量化
        3.2.3 工艺参数对热损伤的影响规律
    3.3 圆孔切割中热损伤研究
        3.3.1 实验方法
        3.3.2 热损伤的表征与量化
        3.3.3 线能量对孔周热损伤的影响规律
    3.4 多道次切孔工艺的可行性研究
        3.4.1 实验方法
        3.4.2 多道次切孔工艺对热损伤及加工效率的影响
    3.5 本章小结
第4章 孔周热损伤对材料力学性能影响研究
    4.1 实验材料、设备和方法
    4.2 孔周热损伤对拉伸强度的影响规律
    4.3 孔周热损伤对孔周应变场的影响规律
    4.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢

(5)离轴式激光切割机理及焦点控制磁力驱动系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究目的及意义
    1.2 激光切割技术国内外研究现状
        1.2.1 激光切割技术原理
        1.2.2 激光切割的影响因素
        1.2.3 激光切割技术的国内外研究现状
        1.2.4 激光切割机理的国内外研究现状
    1.3 磁力驱动技术国内外研究现状
        1.3.1 磁力驱动技术的基本原理及应用
        1.3.2 磁悬浮驱动平台的国内外研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
第2章 离轴式激光切割机理研究
    2.1 离轴式激光切割机理
    2.2 离轴式激光切割能量分析
        2.2.1 能量模型的简化
        2.2.2 离轴激光切割能量分析
    2.3 离轴激光切割区域的传热分学析
        2.3.1 离轴激光切割区域的传热模型
        2.3.2 流体与固体的传热方程
    2.4 辅助气体的动力学模型
        2.4.1 流体动力学主控方程
        2.4.2 湍流模型
        2.4.3 多相流模型
    2.5 本章小结
第3章 离轴式激光切割工艺分析
    3.1 离轴式激光切割工艺仿真分析
        3.1.1 离轴激光切割模型的建立
        3.1.2 离轴激光切割仿真参数设定
        3.1.3 数值仿真结果分析
    3.2 离轴切割作用下工艺参数对仿真结果的影响分析
        3.2.1 离轴距离对仿真结果的影响分析
        3.2.2 辅助气体压力对仿真结果的影响分析
        3.2.3 工件距对仿真结果的影响分析
    3.3 离轴式激光切割工艺的实验分析
        3.3.1 离轴式激光切割工艺的实验系统的建立
        3.3.2 离轴式激光切割下的切割质量分析
    3.4 本章小结
第4章 离轴式激光焦点控制磁力驱动器的结构设计与特性研究
    4.1 激光焦点控制系统驱动器的结构
    4.2 激光焦点控制系统驱动器的力学特性与磁场特性分析
        4.2.1 单组永磁铁模型的建立
        4.2.2 差动电磁铁的建模
    4.3 激光焦点控制系统驱动器动力学模型建立
    4.4 本章小结
第5章 离轴式激光焦点控制磁力驱动器的的控制系统设计与仿真
    5.1 磁力驱动器的PID控制系统的设计与仿真
        5.1.1 磁力驱动器PID控制系统的设计
        5.1.2 磁力驱动器PID控制系统的仿真
    5.2 磁力驱动器的模糊PID控制系统的设计与仿真
        5.2.1 磁力驱动器模糊PID控制系统的设计
        5.2.2 磁力驱动器模糊PID控制系统的仿真
    5.3 本章小结
第6章 离轴式激光焦点控制磁力驱动器的控制特性实验分析
    6.1 激光焦点控制磁力驱动微动平台的搭建
    6.2 PID控制器的的实验分析
        6.2.1 Y方向PID控制器实验分析
        6.2.2 X方向PID控制器实验分析
        6.2.3 转角PID控制器实验分析
    6.3 模糊PID控制器的的实验分析
        6.3.1 Y方向模糊PID控制器实验分析
        6.3.2 X方向模糊PID控制器实验分析
        6.3.3 转角模糊PID控制器实验分析
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(6)多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 三维激光切割原理与应用
        1.1.1 三维激光切割原理与特点
        1.1.2 三维激光切割应用领域
    1.2 课题来源和研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 三维可视化技术的研究与发展
        1.3.2 虚拟制造技术的研究与发展
        1.3.3 激光切割仿真的研究与发展
    1.4 主要工作内容
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 论文体系结构
第二章 多平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统及关键技术
    2.1 引言
    2.2 系统整体结构和功能模块设计
        2.2.1 需求分析
        2.2.2 系统结构
        2.2.3 系统功能
    2.3 系统实现中的关键技术
        2.3.1 虚拟加工场景建模技术
        2.3.2 基于刀位点数据的机床运动学计算
        2.3.3 可视化工艺实现及加工代码生成
    2.4 本章小结
第三章 虚拟制造三维可视化关键技术的实现
    3.1 激光切割加工场景结构分析
        3.1.1 机床要素
        3.1.2 切割钣金件要素
        3.1.3 夹具要素
    3.2 虚拟场景三维可视化设计
        3.2.1 虚拟激光切割模型基本组织单元规划
        3.2.2 运动模型设计
        3.2.3 虚拟激光切割场景搭建
    3.3 激光切割痕迹的可视化设计
        3.3.1 激光切割截面轮廓形貌研究
        3.3.2 激光切割截面轮廓形貌模拟
        3.3.3 材料去除过程的可视化设计
    3.4 本章小结
第四章 基于刀位点数据的机床运动学计算
    4.1 龙门式五轴机床运动学计算
        4.1.1 龙门式五轴机床的运动形式
        4.1.2 龙门式五轴机床运动学建模
    4.2 机器人平台运动学计算
        4.2.1 立式六轴机器人运动学计算
        4.2.2 倒置式六轴机器人运动学计算
        4.2.3 P矩阵的计算
    4.3 机床运动仿真实现
        4.3.1 机床运动仿真流程
        4.3.2 机床运动仿真验证
    4.4 本章小结
第五章 可视化激光切割工艺设计及加工代码生成
    5.1 引言
    5.2 激光切割工艺可视化设计
        5.2.1 工艺缺陷的可视化设计
        5.2.2 碰撞检测的可视化设计
        5.2.3 过渡轨迹的可视化设计
        5.2.4 尖角工艺处理
    5.3 加工代码生成
        5.3.1 加工代码形式
        5.3.2 加工代码的输出流程
    5.4 本章小结
第六章 系统开发与实验验证
    6.1 引言
    6.2 系统开发
        6.2.1 软件系统开发环境
        6.2.2 软件系统结构设计
        6.2.3 软件系统功能实现
    6.3 实验验证
        6.3.1 实验条件
        6.3.2 实验方案及步骤
        6.3.3 实验结果分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 课题总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简介

(7)LY12铝合金光纤激光切割工艺实验研究与仿真(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光切割的国内外研究状况
    1.3 激光切割加工技术的发展趋势
    1.4 课题的提出及研究意义
    1.5 本文主要研究内容及工作
2 激光切割的综述
    2.0 激光切割的加工原理
    2.1 光纤激光器
    2.2 激光切割的种类
    2.3 激光切割的特点
    2.4 激光切割的影响因素分析
    2.5 激光切割质量的评价指标
        2.5.1 切割面粗糙度
        2.5.2 切缝宽度
        2.5.3 挂渣
        2.5.4 切口热影响区
        2.5.5 切割面倾角
    2.6 小结
3 试验设计
    3.1 试验目的
    3.2 试验设备
    3.3 测量仪器
    3.4 试验材料
    3.5 试验操作及数据获取
    3.6 试验设计
        3.6.1 单因素试验设计
        3.6.2 正交试验设计
    3.7 小结
4 试验结果处理和分析
    4.1 单因素试验结果分析
        4.1.1 激光功率对切割质量的影响
        4.1.2 切割速度对切割质量的影响
        4.1.3 氮气气压对切割质量的影响
    4.2 激光切割正交试验结果的分析
        4.2.1 激光切割正交试验的结果
        4.2.2 数据分析
        4.2.3 切割质量多指标优化
    4.3 小结
5 激光切割工艺仿真
    5.1 人工神经网络
        5.1.1 人工神经元模型
        5.1.2 神经网络的结构
        5.1.3 神经网络的学习
    5.2 BP网络对激光切割工艺的仿真预测
        5.2.1 BP神经网络模型
        5.2.2 网络样本获取及预处理
        5.2.3 BP网络的设计
        5.2.4 BP网络的训练和结果分析
    5.3 GA-BP网络对激光切割工艺的仿真预测
        5.3.1 遗传算法理论
        5.3.2 遗传算法与BP网络的融合
        5.3.3 遗传算法优化BP网络的算法实现
        5.3.4 GA-BP网络的MATLAB程序设计
        5.3.5 GA-BP网络的训练和测试分析
    5.4 两种网络模型的对比分析
    5.5 小结
6 结论与展望
参考文献
附录 仿真程序
攻读硕士学位期间发表论文及专利
致谢

(8)一种新型激光切割头的研制(论文提纲范文)

0 引言
1 高性能激光切割头
2 板材切割对比试验
3 结语

(9)铝合金薄板激光切割工艺研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 激光的产生
        1.1.1 激光产生的背景
        1.1.2 激光产生的原理
    1.2 激光加工中激光束参数
        1.2.1 激光模式
        1.2.2 激光输出功率
        1.2.3 激光偏振
    1.3 激光切割技术概述
        1.3.1 激光切割的特点
        1.3.2 激光切割技术的应用、发展现状及趋势
    1.4 课题的提出和研究意义
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 研究意义
    1.5 研究内容
        1.5.1 主要内容
        1.5.2 技术路线
第2章 激光切割原理
    2.1 激光切割的机理、分类及能量分析
        2.1.1 激光切割机理
        2.1.2 激光切割的分类
        2.1.3 激光切割过程的能量分析
    2.2 激光切割工艺分析
        2.2.1 打孔点位置和穿孔技术
        2.2.2 辅助切割路径
        2.2.3 激光切割优化排样及其路径选取
    2.3 激光切割质量的评价指标
        2.3.1 切缝宽度
        2.3.2 切割面粗糙度
        2.3.3 挂渣
        2.3.4 切口热影响区
        2.3.5 切割面倾角
    2.4 激光切割质量的影响因素
        2.4.1 激光功率
        2.4.2 切割速度
        2.4.3 辅助气体种类及其压力
        2.4.4 焦点位置
    2.5 小结
第3章 试验分析因素影响规律
    3.1 实验装置
        3.1.1 ByJin3015基本组成
        3.1.2 ByJin3015技术参数
        3.1.3 ByJin3015激光切割机的编辑特性
    3.2 试验方案
    3.3 最大切割速度的计算
    3.4 激光切割质量单因素影响规律
        3.4.1 激光功率对切割质量的影响
        3.4.2 切割速度对切割质量的影响
        3.4.3 氮气气压对切割质量的影响
    3.5 激光切割质量的正交试验研究
        3.5.1 三因素正交试验设计
        3.5.2 切割质量试验结果的极差分析
        3.5.3 方差分析
        3.5.4 切割质量多指标优化
        3.5.5 一次回归正交设计
    3.6 小结
第4章 结合遗传算法的人工神经网络试验分析
    4.1 基于正交试验建立人工神经网络
        4.1.1 人工神经网络概述
        4.1.2 BP神经网络数学模型
        4.1.3 建立BP神经网络
        4.1.4 BP神经网络模型验证
    4.2 遗传算法优化
        4.2.1 遗传算法概述
        4.2.2 遗传算法模型建立
    4.3 小结
第5章 遗传算法深度优化及试验验证
    5.1 遗传算法深度优化
    5.2 试验验证
    5.3 小结
结论及展望
    主要结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢

(10)电容式激光切割头高度跟随控制系统的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究概况
    1.3 技术要求
    1.4 本文的章节安排
2 激光切割头高度检测技术概述
    2.1 常用高度检测传感器介绍
    2.2 传感器类型比较
    2.3 集成式微电容测量芯片
    2.4 本章小结
3 激光切割头高度跟随系统硬件设计
    3.1 硬件整体设计
    3.2 喷嘴结构设计
    3.3 电容传感器电路设计
    3.4 主控制器电路设计
    3.5 本章小结
4 激光切割头高度跟随系统软件设计
    4.1 软件整体设计
    4.2 触摸屏消息处理
    4.3 传感器数据处理
    4.4 主控制器状态管理
    4.5 电机运动控制
    4.6 本章小结
5 系统性能测试
    5.1 前期测试
    5.2 测试平台搭建
    5.3 电容测量测试
    5.4 电容标定测试
    5.5 高度跟随测试
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献
附录 1 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

四、激光切割中的焦点位置检测方法研究(论文参考文献)

  • [1]钛合金蒙皮激光切割质量及力学性能影响分析[D]. 吴辰. 陕西理工大学, 2020(11)
  • [2]基于ADRC的激光切割随动系统控制研究[D]. 吴昊. 上海交通大学, 2020(01)
  • [3]基于机器视觉的激光切割质量检测及评价研究[D]. 胡志强. 中国矿业大学, 2020(04)
  • [4]CFRP层合板光纤激光切割热损伤及其对力学性能影响研究[D]. 李硕. 湖南大学, 2019(07)
  • [5]离轴式激光切割机理及焦点控制磁力驱动系统研究[D]. 佟玲. 沈阳工业大学, 2018(08)
  • [6]多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发[D]. 陈更明. 东南大学, 2018(05)
  • [7]LY12铝合金光纤激光切割工艺实验研究与仿真[D]. 王志鹏. 西华大学, 2017(01)
  • [8]一种新型激光切割头的研制[J]. 彭涛,陶晔,刘爱伟,欧阳斌,顾春,岳俊强. 机械工程师, 2016(11)
  • [9]铝合金薄板激光切割工艺研究[D]. 张晖. 陕西理工学院, 2016(08)
  • [10]电容式激光切割头高度跟随控制系统的研究与实现[D]. 王海. 华中科技大学, 2016(01)

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激光切割焦点位置检测方法研究
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