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《哈尔滨工业大学》 2007年
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激光加工数控系统及状态监测技术研究

吕善进  
【摘要】: 激光加工技术以其广泛的材料适应性、高度的柔性、高效率高精度等优点,在航空航天、造船、模具等领域的关键性零部件加工中得到了广泛的应用。目前,激光加工数控技术正朝着开放化、多轴化、组合化、自动化、智能化等方向发展,激光束与材料之间的相互作用机理和激光加工过程监控技术已成为当今国际上激光加工领域研究的热点问题。 我国的激光加工技术与国际先进水平(主要是美国、日本和欧洲)存在着较大的差距。西方发达国家在先进的高精度激光加工系统方面对我国实施了长期的技术封锁和战略禁运。利用当前流行的开放式运动控制技术和先进的软件技术,开发拥有自主知识产权的高性能激光加工数控系统,有助于推动我国的激光加工产业和装备制造业,进而推动我国航空航天、国防和民用工业的发展。基于以上原因,本文将开展激光切割数控系统、状态监测技术以及关键航空材料加工等方面的研究。 本文首先给出了激光加工数控机床的组成和结构形式,在分析了基于PC的开放式数控系统的三种实现形式的基础上,确定了具有较好开放性和可靠性的“NC嵌入PC型”数控系统实现方案,利用工控机和可编程多轴运动控制器PMAC构成了上下位机式并行双CPU数控系统,由PMAC实施前台实时控制,由工控机实现后台管理和人机接口界面。然后,分析了基于组件对象模型(COM)实现开放式数控软件的可行性,将数控软件划分为设备层、功能层和应用层,研究了数控软件的组件模块划分,并实现了基于COM的层次式体系结构数控软件,保证了数控软件的开放性。最后,开发了激光器远程控制接口电路和激光器远程控制组件模块,实现了数控系统与激光器的协同控制。 激光切割过程中的过程信号直接或间接地反映着过程稳定性和切割质量,通过对其进行监测和分析,可以在切割过程不稳定时采取相应措施,以避免切割质量的恶化。本文分析了激光切割过程中声音信号的产生机理,采用了小波分析和平滑伪Wigner-Ville时频分布对Nd:YAG脉冲激光切割过程中的脉冲作用声进行了消噪和分析,研究了脉冲作用声在时频平面上的能量密度分布随脉冲激光切割参数的变化规律;研究了脉冲作用声的统计特征与切缝底部毛刺形态之间的关系,发现脉冲作用声的标准偏差能够反映毛刺的高度信息;通过对完全切透和未切透两种状态下脉冲作用声的特征进行分析和比较,发现了两种状态下脉冲作用声在持续时间和标准偏差方面的差异,提出了基于声音信号的脉冲激光切割过程监测方法。 针对某型航空发动机环形零件的叶形孔加工,本文进行了钛合金和高温合金薄板的Nd:YAG脉冲激光切割实验,深入分析了切割参数对钛合金热影响区、表面形貌和抗腐蚀性能的影响,研究了切割参数对高温合金重铸层的影响。最后,利用前文开发的激光加工数控系统,完成了多种型号环形零件的叶形孔加工,获得了很好的加工质量。复杂形状二维汉字字符轮廓和三维叶形孔的高质量加工,表明该激光加工数控系统工作稳定可靠,具有良好的性能。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG665

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张志强;王太勇;;多轴模块化开放式激光切割机床数控系统软件开发[J];组合机床与自动化加工技术;2010年01期
2 庞国安;岳喜顺;;基于PC/104的激光极耳成型机控制器设计[J];组合机床与自动化加工技术;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李灵;水导激光微细加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 庞国安;基于Linux的动力锂离子电池激光切割控制系统设计[D];华南理工大学;2011年
2 韩善果;开放式精密激光切割数控系统研究[D];华南理工大学;2011年
3 林凯宏;动力锂电池激光切割控制系统设计[D];华南理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨红俊,胡伦骥,王春明,胡席远;激光切割实时监测系统研究与设计[J];电焊机;2002年08期
2 殷浩澍;高新切割技术在我国造船业中的应用及发展趋势[J];电焊机;2004年02期
3 王文平;基于PC的激光切割数控系统的开发研究[J];电加工与模具;2004年03期
4 朱国力,段正澄;基于运动控制器的开放式激光焦点位置控制系统[J];锻压机械;2000年01期
5 陈树明,赵志超;高性能数控激光切割机设计要点[J];锻压装备与制造技术;2003年01期
6 朱赫;激光材料加工的最新进展[J];光机电信息;2005年02期
7 谭平,韩江,何凯,夏链,何高清;NC嵌入PC型开放式网络化数控系统的研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年02期
8 陈光;航空发动机发展综述[J];航空制造技术;2000年06期
9 颜鸣皋,吴学仁,朱知寿;航空材料技术的发展现状与展望[J];航空制造技术;2003年12期
10 杜翔,彭新建,段爱琴,祁开桃;航空发动机叶形孔的激光切割方法[J];航空工艺技术;1995年S1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
2 郑德星,谷凯;基于职业教育的数控技术教学的探讨[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
3 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 高清维,程玉林,明军;信号子带分解和重构的小波滤波器系统及边界处理[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年04期
5 段文亮 ,刘涤尘;发电厂暂态电磁环境的小波分析法[J];安全与电磁兼容;2005年04期
6 邹俊峰;两种感受性声波干涉的方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年02期
7 徐春鹰;石岩;张宏;;纯Cr粉末激光熔覆层组织分析[J];兵器材料科学与工程;2008年04期
8 常青松;罗杰;;微波组件产品的激光密封焊接技术[J];半导体技术;2011年05期
9 谢永乐;李西峰;;模拟集成电路参数型故障定位方法[J];半导体学报;2008年03期
10 田芬,李开成;MEM在铁路UM2000轨道电路信号接收中的应用[J];北方交通大学学报;2003年03期
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1 焦宇;郑晓琳;;518例噪音接触工人的纯音测听结果分析[A];吉林省医学会第九次耳鼻咽喉—头颈外科学术会议论文汇编[C];2011年
2 黄民;郝静如;张艳军;曾新海;;排水管道内壁的多波束声纳检测方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 鄂治群;周远波;;半消声室声学特性仿真研究与实验[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
5 薛旭瑞;曾向阳;王海涛;;不同激励条件下的舱内声场分布规律研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
6 杨亮亮;王保强;李永红;;超声对昆明小鼠学习记忆行为的影响[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
7 刘振君;陈庆瑞;陈光华;张睿;;一种水下无线对讲机用宽带换能器[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
8 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
9 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
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1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
10 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
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1 余兴强;铸态TB6钛合金的加工图及其锻造工艺优化[D];南昌航空大学;2010年
2 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
5 郭晓斌;罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
6 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
7 何敬玉;罗茨鼓风机振动噪声分析与数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
9 丛景彬;新型多脉冲YAG激光器在打孔上的实验与研究[D];长春理工大学;2010年
10 石琢;纤维/颗粒—树脂基层合复合材料的吸声性能研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 赵定远;;嵌入式技术发展及产业链结构[J];成都大学学报(自然科学版);2009年01期
2 程琤;几种硬件描述语言HDL的现状与发展[J];重庆工业高等专科学校学报;2004年05期
3 胡绍杰,徐保伯;锂离子电池工业的发展与展望[J];电池;2000年04期
4 杨林;中、日、韩三国锂离子电池发展概况[J];电池工业;2003年03期
5 寇越峰,赵宇东,赵玉霞;基于工业PC的数控系统平台中主机与PLC通信的实现[J];电工电能新技术;2000年02期
6 龙绪明;张文娟;姚舟波;牛晓丽;王李;;基于LabView SMT视觉检测系统[J];电子工业专用设备;2008年09期
7 郎鹏;任剑;;发展我国锂离子动力电池关键工艺设备思考[J];电子工业专用设备;2009年11期
8 王磊;;紫外激光在半导体芯片切割中优势的研究[J];电子工业专用设备;2010年04期
9 王振龙,夏良俊,赵万生;半导体硅材料的电火花加工技术研究[J];电加工与模具;2004年01期
10 马星辉;高国富;赵波;董小磊;;精密微小孔加工技术进展[J];电加工与模具;2008年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 倪晓昌;飞秒激光微精细加工理论与实验研究[D];天津大学;2004年
2 杨立军;不锈钢薄板激光诱导无模成形技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 马雄波;基于PC机的开放式多轴软数控系统关键技术研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2007年
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1 张学成;基于PMAC运动控制器的开放式数控系统研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 高超然;电能质量监测仪中基于Qt/Embedded的图形用户系统研究与实现[D];湖南大学;2005年
3 李春江;晶圆处理预对准系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 周文聘;激光切割机控制系统软件的研究与开发[D];华中科技大学;2007年
5 贾春艳;贴片机研究与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 张廷海;基于PMAC五轴激光加工系统的研究[D];沈阳工业大学;2009年
7 周丹;基于PMAC卡的雕刻机控制系统研究[D];武汉工业学院;2009年
8 吴毅;激光演示系统软件部分的设计与实现[D];北京邮电大学;2009年
9 王娟;SMT模板的自动影像检测系统的研究[D];华南理工大学;2010年
10 林凯宏;动力锂电池激光切割控制系统设计[D];华南理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨超翔;许波;邓琦林;;柔性光纤激光熔覆加工研究[J];电加工与模具;2012年S1期
2 张华德;乔凤斌;张松;林永勇;;平面二维搅拌摩擦焊设备的系统设计与分析[J];机床与液压;2013年02期
3 赵维刚;张松;乔凤斌;范振昌;;长铝板专用搅拌摩擦焊接机床的系统设计与分析[J];组合机床与自动化加工技术;2012年08期
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1 王玉魁;费翔;迟关心;王振龙;单德彬;;微冲压模具冲模的微细电火花加工方法[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 杨超翔;许波;邓琦林;;六轴柔性控制激光加工机开发研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
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1 王世勇;高性能激光加工控制关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 庞国安;基于Linux的动力锂离子电池激光切割控制系统设计[D];华南理工大学;2011年
2 余毅权;激光脉冲电解射流复合加工技术试验研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 韩善果;开放式精密激光切割数控系统研究[D];华南理工大学;2011年
4 黄博才;基于机器视觉定位的高速丝印机控制系统的研究与开发[D];华南理工大学;2012年
5 李旺;动力锂离子电池激光切片机系统设计与实现[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
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1 李敬勇;对线性调频脉冲压缩雷达干扰的时域分析[J];电子对抗技术;1998年03期
2 纪跃波,秦树人,汤宝平;Wigner分布干扰项抑制及其算法[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年04期
3 江海河;激光加工技术应用的发展及展望[J];光电子技术与信息;2001年04期
4 孙孔峰,皇甫堪;线性核时频信号表示及其仿真[J];国防科技大学学报;1997年03期
5 张善文,甄蜀春,赵兴录;强线性调频干扰下雷达目标的识别方法[J];航天电子对抗;2000年04期
6 张善文,甄蜀春,赵兴录;编队目标架次的识别[J];航天电子对抗;2001年01期
7 周祖德,朱国力,雷冬冬,刘强;多维激光切割机控制系统[J];华中理工大学学报;1992年S1期
8 王双庆,邢建春;OPC——现代工业控制软件互操作标准[J];测控技术;2000年03期
9 程振彪;激光技术在汽车制造上的应用[J];中国机电工业;2002年05期
10 周岩,刘晓胜,陈向阳,杨乐民;石英晶体激光切割参数建模[J];激光技术;2000年02期
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1 孙国军;;激光切割的数控应用实践[J];金属加工(热加工);2011年06期
2 杨晓宇;激光切割成为工业加工的主流[J];光机电信息;1999年12期
3 段黎明,王延伦,张荣;基于COM技术的开放式数控系统插补组件分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年10期
4 华林,王华昌;激光切割和水切割技术[J];机械制造;1996年02期
5 朱金山,袁国定,胡晓峰,林爱顺,潘殿生;激光切割Cr12模具钢的试验研究[J];江苏理工大学学报;1997年05期
6 吴毅雄;;船舶建造切割趋势技术——气体激光切割[J];机械工人(热加工);2007年06期
7 李宇顺;;激光切割石油割缝筛管[J];金属加工(热加工);2008年20期
8 巢济龙;大面积样板NC加工系统[J];航空精密制造技术;1995年05期
9 ;气焊及切割工艺与设备[J];机械制造文摘(焊接分册);2006年01期
10 唐西明;采用激光切割改善冲压工艺劳动条件[J];劳动保护;1991年10期
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1 段正澄;;高功率激光切割、焊接加工技术与装备[A];“中国创新论坛”之“走进山东”系列活动主题报告[C];2010年
2 袁建文;陈继民;牛奔;张强;;激光切割不锈钢金属丝网的研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
3 过卫;黄永仁;;液体强耦合体系多脉冲作用的计算问题[A];第五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1988年
4 敖朝华;王小旭;邓仁明;;基于OPC的实时动态数据交换技术相关问题讨论[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
5 李小庆;许彦明;马玉书;;基于组件对象模型的Web数据库开发[A];第十七届全国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2000年
6 司立众;;激光切割钢板效率研究 (Ⅰ)缩短打孔时间[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
7 李适季;吴学礼;贾辉然;孟华;孟繁华;;基于COM/DCOM技术的管控一体化系统的开发[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
8 杨永强;李林;郑启光;;硅酸铝短纤维强化铝基复合材料的激光切割[A];湖北省激光学会论文集[C];2000年
9 李文;白焰;梁庚;;基于FF现场总线的新型软件组件互联技术——OFC剖析[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
10 孟凡昌;;关于“激光切割质量”的浅论[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
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1 通讯员 钟威;武汉一激光切割设备出口达200万美元[N];中国知识产权报;2011年
2 本报记者 方言;化木为梁 积水成川[N];机电商报;2009年
3 ;大族激光(002008) 大功率激光切割即将发力[N];中国证券报;2007年
4 记者 谢慧敏 实习生 江婷;“追光人”孙文[N];湖北日报;2006年
5 徐明天;8年面壁造出一把“激光刀”[N];深圳商报;2006年
6 龙跃;大族激光(002008)有望维持高成长态势[N];中国证券报;2008年
7 记者 王国英 红艳;“高源激光”填补西北地区激光切割空白[N];内蒙古日报(汉);2010年
8 董锐;技术创新成为主要驱动力[N];中国包装报;2006年
9 黄磊;打造国内激光产业旗舰[N];湖北日报;2007年
10 记者 魏劲松 实习生 柳洁;华工科技打造完整激光产业链[N];经济日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕善进;激光加工数控系统及状态监测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 孙维堂;基于开放式数控平台的复杂曲面加工研究[D];东北大学;2008年
3 张永强;激光切割质量同轴视觉检测与控制的研究[D];清华大学;2006年
4 何东野;发动机缸体主轴承座裂解加工技术与装备研究[D];吉林大学;2009年
5 高丽君;具有Markov切换的跳跃系统稳定性分析[D];曲阜师范大学;2007年
6 于歌;发动机缸体主轴承座裂解加工关键技术研究[D];吉林大学;2012年
7 池方萍;线型分子在半圈激光脉冲作用下的过场取向[D];吉林大学;2006年
8 宗广灯;切换混合动态系统的分析与控制器设计[D];东南大学;2005年
9 余云燕;回传射线矩阵法分析埋置框架的瞬态动力响应[D];浙江大学;2004年
10 李梅芝;LDMOS功率器件的电热效应研究[D];电子科技大学;2007年
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1 孟庆轩;气熔比法铝合金薄板激光切割试验及数学模拟[D];大连理工大学;2010年
2 张卓贤;中厚板氧化助熔激光切割辅助气体流场分析[D];上海交通大学;2012年
3 刘坤阳;激光切割辅助气体数值模拟及切割状态监控若干问题研究[D];燕山大学;2012年
4 陈晓川;激光切割陶瓷切缝表面质量的行为分析及其控制研究[D];北京工业大学;2012年
5 苏日华;开放式数控示教平台研制[D];南京航空航天大学;2010年
6 张小伟;光纤激光切割低碳钢板切口质量研究[D];华中科技大学;2009年
7 王赛飞;开放式数控焊接系统的开发与应用[D];华东理工大学;2013年
8 丁俊勇;基于激光切割的虚拟制造系统的研究[D];江苏大学;2003年
9 秦丰栋;大功率激光切割不锈钢板关键工艺参数研究[D];重庆理工大学;2012年
10 王小焕;铸铁件裂解槽激光切割温度场有限元数值模拟[D];吉林大学;2010年
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