激光微加工同軸監(jiān)測系統(tǒng)的研制.pdf

1、隨著激光加工技術(shù)自動化、智能化的發(fā)展，激光加工監(jiān)測系統(tǒng)逐漸成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。在激光加工設(shè)備中引入監(jiān)測系統(tǒng)，對加工的過程進(jìn)行監(jiān)測，可以有效的提高激光加工的可控性，改善加工質(zhì)量。
　　 結(jié)合實驗室激光微加工技術(shù)——激光微熔覆技術(shù)，本論文研究了適用于激光微熔覆設(shè)備的同軸監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)工件表面激光微加工狀況的同軸監(jiān)測。該系統(tǒng)主要由激光器、鍍膜反射鏡、激光聚焦鏡（同時也是成像物鏡）、成像目鏡、變焦透鏡、CCD傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及

2、計算機(jī)等部件組成。它的光學(xué)系統(tǒng)主要分為激光聚焦光路和可見光成像光路兩部分，不但能夠?qū)⒓す馄靼l(fā)出的激光光束聚焦于工件表面用于加工，同時也可以實現(xiàn)工件表面加工狀況的可視化監(jiān)測和定位。
　　 文中重點(diǎn)研究了同軸監(jiān)測系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)部分。以設(shè)計要求和像差理論為依據(jù)，選取膠合透鏡作為光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，并確定了光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)（包括透鏡的曲率半徑、厚度與間隔等結(jié)構(gòu)參數(shù)），然后利用CODE V光學(xué)設(shè)計軟件對初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬與分析，并根據(jù)系統(tǒng)像差

3、的大小對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解。最后將加工好的膠合透鏡按照同軸監(jiān)測系統(tǒng)光路的要求在光學(xué)平臺上搭建光路，并對激光聚焦鏡的聚焦性能以及工件表面可見光成像性能進(jìn)行了測試，驗證了作者所設(shè)計的膠合透鏡適用于激光聚焦和工件表面可見光成像，滿足實驗室激光微加工技術(shù)的要求。
　　 上述研究為激光微熔覆設(shè)備提供了可行的同軸監(jiān)視和定位系統(tǒng)，提高了設(shè)備的性能。同時，可根據(jù)激光微加工、機(jī)械結(jié)構(gòu)要求將本系統(tǒng)改進(jìn)后用于其他激光微加工設(shè)備（例如