激光加工在线监测技术研究进展

论文摘要

激光加工技术是一种非接触式先进加工技术,主要利用激光与物质相互作用过程中产生的光物理、光化学反应对物质进行加工.现阶段,激光加工技术在航空航天、汽车制造、医疗卫生、仪器仪表和核工业等领域有着极为重要的应用价值.随着该技术工业化程度的不断加深,对其加工效率和加工质量提出了越来越高的要求.相比于使用成本较高的超短脉冲激光器实现这一目标,使用监测技术对加工过程进行观察和调控是更为合理的手段.传统的离线监测技术采用先加工后分析的方式对激光加工进程和加工缺陷进行监测,这种方法往往伴随着较差的时效性和较低的工作效率,在面对工况复杂多变、工件结构和组分多样化的实际工业生产时无法大规模应用.因此,在线监测技术作为一种必要的辅助手段,目前逐渐被广泛地应用到激光加工过程中.本文首先从时间尺度上分析了激光与物质相互作用的机理,阐述了不同脉宽激光加工时的一系列物理现象,明确了在线监测系统工作的切入点.针对国内外在激光加工过程中应用的在线监测技术进行了系统综述,详细分析了由声学传感器、光谱仪、光电二极管、视觉传感器和温度传感器等单一传感器构成的在线监测技术各自的工作原理、系统组成以及优缺点,同时阐述了这些传感器之间相互复合以及将传感器与新兴的人工智能技术结合的在线监测技术的应用现状,并基于现有在线监测技术的不足对其未来的发展趋势进行了展望.

论文目录

• 1 引言
• 2 激光与物质相互作用的机理
• 3 基于各类传感器的激光加工在线监测技术
•   3.1 基于声学传感器的在线监测技术
•   3.2 基于光谱仪的在线监测技术
•   3.3 基于光电二极管的在线监测技术
•   3.4 基于视觉传感器的在线监测技术
•   3.5 基于温度传感器的在线监测技术
• 4 激光加工在线监测技术的改进
•   4.1 多种传感器的复合
•   4.2 传感器与人工智能的结合
• 5 激光加工在线监测技术的发展趋势
•   5.1 激光加工深度方向的在线监测技术
•   5.2 更高工作频率的在线监测技术
•   5.3 更加智能的在线监测技术
• 6 总结

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 丁烨,薛遥,庞继红,杨立军,洪明辉

关键词: 激光加工技术,在线监测,传感器,人工智能

来源: 中国科学:物理学 力学 天文学 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室,新加坡国立大学电子与计算机工程系,温州大学激光与光电智能制造研究院,温州大学机电工程学院

基金: 国家重点研发计划(编号:2018YFB1107600),国家自然科学基金(编号:71671130),留学基金委员会资助项目

分类号: TN249

页码: 60-78

总页数: 19

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