基于機(jī)器視覺(jué)路徑識(shí)別的激光加工系統(tǒng)的研制

楊全利

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，天津 300222）

激光加工技術(shù)產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)，發(fā)展勢(shì)頭良好且具有巨大的商業(yè)潛力和價(jià)值。這項(xiàng)技術(shù)歷經(jīng)多年更新?lián)Q代與發(fā)展，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)做出了巨大貢獻(xiàn)。它自身的優(yōu)勢(shì)和特性促使其在材料加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

1 激光加工技術(shù)的原理

所謂激光加工是利用激光作為熱源來(lái)熱加工部件。其主要內(nèi)涵為：用激光束照射部件表面，達(dá)到激觸的效果，消除摩擦產(chǎn)生的阻力，因此這種技術(shù)的加工速度是同類(lèi)其他技術(shù)無(wú)法比擬的，并且這種技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響小，甚至運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的聲響。

2 激光加工技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 受加工材料的限制小

激光加工技術(shù)可適用于各種金屬和非金屬材料的處理，尤其是在堅(jiān)硬的非金屬材料中應(yīng)用非常廣泛。

2.2 制作的產(chǎn)品質(zhì)量上乘，更為精準(zhǔn)

由于激光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速加工，降低了部件扭曲變形的可能性，因此可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升速度，操作效率是其他措施望塵莫及的。

2.3 對(duì)加工熱加工后產(chǎn)生的影響范圍較小

激光加工只是對(duì)產(chǎn)品的部分區(qū)域有影響，雖然升高了加工部位的溫度，釋放了一些熱量，但在每一區(qū)域加工的時(shí)間都很短，產(chǎn)生的熱量對(duì)周?chē)挠绊懯怯邢薜摹?/p>

2.4 操作靈活、便利

激光加工技術(shù)產(chǎn)生的光束在聚焦、發(fā)散和指導(dǎo)方向等方面效率非常高，可以在短時(shí)間內(nèi)就得到數(shù)據(jù)，例如長(zhǎng)短不一的光斑尺寸和大小不同的功率，為不同類(lèi)型的產(chǎn)品做準(zhǔn)備。而且在操作過(guò)程中與機(jī)器人進(jìn)行配合，形成不同風(fēng)格的加工機(jī)制，以應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

3 重點(diǎn)研究和發(fā)展領(lǐng)域及措施

3.1 利用激光進(jìn)行高速塑形

激光高速塑形技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)就發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，發(fā)展?jié)摿σ琅f巨大，在制造業(yè)和加工業(yè)都有非常大的影響力。多年來(lái)我國(guó)研究人員為了使其進(jìn)一步發(fā)展，成功創(chuàng)新出許多新型加工方式，形成了較為完備的操作系統(tǒng)。如近年來(lái)興起的輪廓失效快速成型法，該方法是利用的高能激光束對(duì)物品進(jìn)行灼燒，進(jìn)而使產(chǎn)品顯形。通過(guò)該方法的啟迪，很多企業(yè)將原有設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)和替換，充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值。為縮短該技術(shù)的操作時(shí)長(zhǎng)、提高整體流水線的效果和效率，可以發(fā)揮機(jī)器視覺(jué)路徑識(shí)別的作用，將加工完畢的產(chǎn)品按照固定路線運(yùn)輸回倉(cāng)庫(kù)，降低工作人員的工作壓力。

3.2 利用激光進(jìn)行焊接

利用這種技術(shù)進(jìn)行焊接時(shí)，由于其操作速度快、不與部件直接接觸等優(yōu)點(diǎn)，在電子、軍事、手表等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分普遍。目前，企業(yè)可以在產(chǎn)品分類(lèi)這一方面運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)路徑識(shí)別這一技術(shù)，告別人工分揀的時(shí)代，并且在配備移動(dòng)機(jī)器人為不同產(chǎn)品打上不同顏色的包裝，更容易區(qū)分，提高分裝和運(yùn)輸?shù)乃俣群托省?/p>

3.3 利用激光進(jìn)行打孔

利用激光打孔的技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)，目前已在制造業(yè)占據(jù)一席之地，在這個(gè)領(lǐng)域探究的人才不計(jì)其數(shù)。在武漢理工大學(xué)的優(yōu)秀案例中看出其重要性，研究人員對(duì)一種激光打孔機(jī)床的橫梁進(jìn)行了研究，并分析了操作時(shí)車(chē)間的溫度對(duì)打孔的準(zhǔn)確度之間的聯(lián)系，有助于機(jī)床的完善。與此同時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向激光束的脈沖寬度、空間分布等因素在產(chǎn)品質(zhì)量提升中的應(yīng)用，有利于研發(fā)部門(mén)提升這項(xiàng)激光加工技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

此類(lèi)激光加工技術(shù)已在新世紀(jì)蓬勃發(fā)展，方興未艾，給眾多工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)了發(fā)展的新渠道、新理念。因此，必須大力提升這種技術(shù)的先進(jìn)性，增加其應(yīng)用范圍，結(jié)合機(jī)器路徑識(shí)別等高科技不斷實(shí)踐、創(chuàng)新，不斷提升這種技術(shù)在世界的影響力和作用。讓科技服務(wù)人民的日常生活，服務(wù)于企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，為國(guó)家社會(huì)的長(zhǎng)治久安和中國(guó)夢(mèng)的建設(shè)作出貢獻(xiàn)。