激光沖擊強(qiáng)化控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、利用強(qiáng)激光誘導(dǎo)的沖擊波來強(qiáng)化金屬表面的新技術(shù)稱為激光沖擊強(qiáng)化(LSP)技術(shù)，該技術(shù)被美國研發(fā)雜志評為全美100項(xiàng)最重要的先進(jìn)技術(shù)之一。本文分析了激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的機(jī)理，系統(tǒng)論述了激光沖擊強(qiáng)化的物理過程，激光沖擊波的產(chǎn)生及其力學(xué)效應(yīng)，探討了強(qiáng)化過程中的涂層、約束層、激光參數(shù)等主要影響因素。
　　 根據(jù)激光沖擊強(qiáng)化試驗(yàn)平臺(tái)的要求，詳細(xì)分析了該平臺(tái)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了以PC+運(yùn)動(dòng)控制器為核心，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了相關(guān)的數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由

2、四部分組成，分別是自主開發(fā)的上位數(shù)控系統(tǒng)、激光器模塊、四坐標(biāo)工作臺(tái)和輔助功能模塊。深入研究了固高GT-400-SV運(yùn)動(dòng)控制器的工作原理和庫函數(shù)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)編寫了數(shù)控系統(tǒng)的界面和各相關(guān)功能的程序；對高功率脈沖激光器的組成和控制原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，激光器模塊的控制功能通過運(yùn)動(dòng)控制器附帶的串口和I/O口控制激光器疝燈的脈沖信號(hào)，調(diào)Q觸發(fā)脈沖信號(hào)和充電電壓等信號(hào)，并給出了實(shí)現(xiàn)該功能的程序；給出了四坐標(biāo)工作臺(tái)的參數(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)格和實(shí)

3、現(xiàn)五軸加工的數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)單元的接口線路；輔助功能模塊負(fù)責(zé)現(xiàn)場輸入輸出信號(hào)的處理，開發(fā)了相關(guān)的程序。
　　 在對整個(gè)平臺(tái)和開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中，發(fā)現(xiàn)針對不同試驗(yàn)參數(shù)和不同金屬材料下激光沖擊強(qiáng)化效果難以預(yù)測的問題。因此，提出了以激光沖擊參數(shù)、金屬材料力學(xué)特性為輸入，以表面殘余應(yīng)力為輸出，建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的金屬材料表面殘余應(yīng)力的優(yōu)化控制模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和控制系統(tǒng)符合要求，所建立的模型可以為激光噴丸強(qiáng)化