时间：2022-10-16 19:26:06
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇激光技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
0引言
激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[1~3]。如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。
激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本,节约贵重稀有金属材料，因此,世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视[1-2、5-7]。
1激光熔覆技术的设备及工艺特点
目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究[1]。近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷[1]。YAG激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。
同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]
激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。
激光熔覆具有以下特点[2、9]：
(1)冷却速度快(高达106K/s),属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。
(2)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控;
(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。
(4)粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;
(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,
(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;
(7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;
(8)工艺过程易于实现自动化。
很适合油田常见易损件的磨损修复。
2激光熔覆技术的发展现状
激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出,并于1976年诞生了第一项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代,激光熔覆技术得到了迅速的发展,近年来结合CAD技术兴起的快速原型加工技术,为激光熔覆技术又添了新的活力。
目前已成功开展了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金表面钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件。钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件。陶瓷涂层在高温下有较高的强度,热稳定性好,化学稳定性高,适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性的零件。在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损严重的条件下,纯的镍基、钴基和铁基合金粉末已经满足不了使用工况的要求,因此在合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层已经成为国内外学者研究的热点,目前已经进行了钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究[1、10]。
3激光熔覆存在的问题
评价激光熔覆层质量的优劣,主要从两个方面来考虑。一是宏观上,考察熔覆道形状、表面不平度、裂纹、气孔及稀释率等;二是微观上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要求的性能。此外,还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布,注意分析过渡层的情况是否为冶金结合,必要时要进行质量寿命检测。
目前研究工作的重点是熔覆设备的研制与开发、熔池动力学、合金成分的设计、裂纹的形成、扩展和控制方法、以及熔覆层与基体之间的结合力等。
目前激光熔敷技术进一步应用面临的主要问题是:
①激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中,加热和冷却的速度极快,最高速度可达1012℃/s。由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,可能在熔覆层中产生多种缺陷,主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度[1]。
②光熔敷过程的检测和实施自动化控制。
③激光熔覆层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍[1、11]。目前，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究[1]，但控制方法方面还不成熟。
4激光熔覆技术的应用和发展前景展望
进入20世纪80年代以来,激光熔敷技术得到了迅速的发展,目前已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益,广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海[12]与航天和石油化工等领域。
目前激光熔覆技术已经取得一定的成果,正处于逐步走向工业化应用的起步阶段。今后的发展前景主要有以下几个方面:
(1)激光熔覆的基础理论研究。
(2)熔覆材料的设计与开发。
(3)激光熔覆设备的改进与研制。
(4)理论模型的建立。
关键词:激光技术;激光三维雕刻;点云数据;正投影图形
中图分类号:TG665文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)27-0013-02
0引言
雕刻是指在双色板、金属、木材、石头、玻璃以及塑料等材料上刻出文字及图形装饰等,用以满足相关特定的要求。从方法上,雕刻可以分为手工雕刻、机械雕刻和激光雕刻。手工雕刻劳动强度大,生产效率低,精度差,成本高,生产周期长,无法进行批量生产,但全自由度空间雕刻目前只能依靠手工雕刻;机械雕刻中的数控雕刻主要以金属材料和有机玻璃等为主,雕刻精度受到铣刀尺寸限制;激光雕刻嫩能够雕刻任何材料,雕刻精度高,雕刻速度快,尤其是激光三维雕刻,能够在空间曲面或斜面上雕刻复杂图案,这对于复杂零部件的表面纹理图案雕刻是相当有益的,但激光雕刻目前国内还主要是用于二维雕刻,对于三维雕刻报道甚少。本文提出一种新的激光三维雕刻技术,利用雕刻表面点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,配合两维高速扫描振镜进行扫描加工,从而在曲面或斜面上雕刻出需要的文字或图形。
1激光三维雕刻原理
激光雕刻的基本原理是激光束经过导光聚焦系统后射向被加工材料,利用激光和材料的相互作用,将材料的指定范围除去,而在未被激光照射到的地方材料保持原样,使材料表面留下有规律的具有一定深度、尺寸和形状的凹点和凸点,这些凹凸点的组合就是所要雕刻的图案。
不同于三维切片雕刻,本文提出的激光三维雕刻技术关键在于利用雕刻表面的点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,使两者进行高度匹配,赋予投影图形高度值,再通过X、Y两轴工作台精确定位,结合Z轴移动机构和两维高速扫描振镜,并且利用聚焦激光束的焦深特性,逐点扫描加工投影图形,则在曲面或斜面上雕刻出了所需图形,激光三维雕刻原理图如图1所示:
2关键文件获取方法
本文提出的激光三维雕刻技术中需要获取的两个关键文件就是雕刻曲面或斜面的点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,这两个文件是雕刻过程中保证高加工精度和高加工效率的必备条件。
2.1点云数据的获取
对于存在实物的曲面或斜面,可以通过三坐标测量机获得点云数据,而对于存在3D模型的曲面或斜面,只需通过CATIA软件即可得到所需点云数据,获取的点云数据文件如图2所示,这里只对后者进行阐述。获取点云数据的步骤为:
首先,打开CATIA软件,进入“机械设计”模块,选择“Wireframe and Surface Design”命令,绘制曲面或斜面,或者是打开已经存在的模型文件;
其次,进入“加工”模块,选择“STL Rapid Protyping”命令,再选择工具栏里的“Tesselation”命令,把曲面离散化,在弹出的对话框里“Sag”参数不用改变,只需设置“Step”参数,即为离散点之间的间距值,再保存文件为stl格式;
然后,进入“形状”模块,选择“Digitized Shape Editor”命令,再选择工具栏里的“Import”命令,导入刚保存的stl文件,比例因子设置为1,根据需要选择不同的单位,选择刚才离散化的曲面或斜面,点击“确定”按钮;
最后,再选择“Export”命令,导出为ASCⅡ文件,将文件格式改为txt,用记事本打开即可看到点云数据。
由图2可以看到,导出的点云数据文件包括各个点的三坐标值以及点的总数,根据不同需要,改变“Step”参数,即可调整点间距和点的总数。
2.2正投影图形的获取
对于曲面或斜面的三维雕刻图形的正投影图形,通过CATIA软件获取的步骤为:
首先,打开CATIA软件,同样进入“机械设计”模块,选择“Wireframe and Surface Design”命令,绘制曲面或斜面,或者是打开已经存在的模型文件;
其次,在曲面或斜面上绘制三维雕刻图形,然后选择工具栏上的“Projection”命令,在弹出的对话框里选择投影类型为“normal”,即为正投影,再选择要投影的图形以及投影平面,点击“确定”按钮,则将三维雕刻图形正投影到平面上;
最后,通过输出工程图的方式或者通过UG软件,将投影图形保存为DXF格式,即可用AUTOCAD软件打开投影图形。
利用CATIA软件得到的正投影图形如图3所示:
3实验设备与结果
实验所用设备为实验室自主研发的激光切割机,X-Y两轴直线电机工作台和Z轴伺服电机移动机构,组成一个三维联动定位机构,加上两维高速扫描振镜,组成一个“3+2”轴联动激光精密加工系统,激光器为全固态三倍频调Q开关Nd:YOV4激光器,主要参数见表1:
表1激光器主要参数
激光参数 参数范围
波长 / nm 355
功率 / W 0～9
重复频率 / kHz 10～100
脉冲宽度 / ns 10～60
脉冲能量 / J 0～0.36
能量密度 / (J/cm2) 0～208
实验中,利用自设简易夹具,调整斜面倾斜角度,在一块6061铝合金平板斜面上雕刻文字,结果如图4和图5所示:
从图4和图5可以看到,利用本文提出的激光三维雕刻技术成功地在倾斜平面上雕刻出了文字图案,证明了这种新的激光三维雕刻技术是可行的。
4结论
本文提出了一种新的激光三维雕刻技术,相比机械雕刻,具有雕刻精度高和雕刻速度快的优点,而且不需要根据不同字体或图形更换刀具,不会出现断刀及过切现象,工艺简单,雕刻文字图形美观。
参考文献
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[7] 王秀丽.激光雕刻切割机对焦系统的研究[D].大连:大连理工大学硕士学位论文,2007.
关键词：激光加工，农业机械制造
1.激光加工技术概述
激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术, 它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果, 技术涉及范围广。激光加工技术是指各种以高能密度激光束为手段, 通过激光束与材料之间的物理和化学等作用, 实现改变物质形态或性质的先进材料加工技术。激光加工涉及激光物理、材料、电子、机械和工程传热等多门学科, 综合了激光、制造、控制和计算机应用等多项技术, 已成为多学科交叉和多技术综合的一种典型的先进制造技术。激光加工具有非接触、无污染、热影响区域小、加工精度高以及可选区加工等特点, 而且在特定的加工情况下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技术在许多行业中都得到了重要而广泛的应用。由于其独特的性能在农业领域得到广泛应用, 在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。
2.激光加工技术在农机制造中的应用
21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代, 我国农业只有加快现代化进程, 才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持, 制造技术成为其重要的组成部分。当前农业机械由于其自身应用的特点和工作对象的复杂性, 尤其是农机制造行业的设计加工手段比较落后, 使其创新少, 新产品开发周期长, 成本高,制造质量比较粗糙, 产品寿命相对较短。免费论文参考网。为了大力提高农机的制造技术, 并与其他机械制造业平行发展, 必须加大激光等先进制造技术在农业制造中的应用力度, 提高农机制造企业的现代生产技术水平。
2.1激光快速成型技术在农机制造中的应用
快速成型技术即直接根据CAD模型快速生产样件或零件的技术总称。它集成了技术、数控技术、撒光技术和材料技术等现代科技成果, 是先进制造技术的重要组成部分 。其原理产品三维CAD模型一分层离散—按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。它能根据CAD模型电子模型自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件, 解决了从设计到制造的快速对接问题。因此, 该技术可以对产品设计进行快速评价及修改, 有效地缩短了产品的研发周期, 降低了开发成本, 满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求, 提高了产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。其中, 激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。这种制造方法具有成型速度快、精度高、表面质量好、后置处理简单和省时等特点, 是一个具有生命力的技术, 为制造技术的发展创造了一种新方法。
农业机械生产过程具有特殊性。零件多具有较复杂的形状, 如耕地机械、整地机械和收获机械等。此外, 复杂曲面较多, 如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮和送料螺旋等, 而且根据具体的生产情况不同, 其形状还需相应调整。因此,利用传统的机械加工方法研制这种农业机械零件, 不仅研制开发时间长, 加工工艺复杂, 而且很难达到理想的效果。运用先进的激光快速成型集成技术, 不仅大大缩短新产品的开发周期, 降低开发成本, 而且制造质量也优于传统制造方法。
2.2激光表面强化与热处理技术在农机制造中的应用
激光表面强化与热处理技术是一种新型的材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时, 其表面迅速奥氏体化, 然后急速自冷淬火, 金属表面迅速被强化川。激光热处理是传统热处理技术的发展和补充, 它可以解决其他表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后, 可以提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能, 延长其使用寿命。总之, 激光表面技术对于提高零部件的表面综合机械物理性能, 改善产品的性能、使用寿命,增强产品的竞争能力起着至关重要的作用。
农业机械量大面广, 种类繁多, 每年由于表面破坏和失效带来的损失非常巨大。资料表明, 农机产品的失效破坏,约60%有是由零件表面的腐蚀和磨损造成的。如耕作、播种和收获机械的许多零部件, 直接与土壤接触, 其腐蚀和磨损相当严重, 导致故障增多、生产率下降, 作业成本明显上升。免费论文参考网。农用动力中的气缸、气门、曲轴, 因磨损和腐蚀常会导致功率下降, 污染增加。各种农用泵、风机和叶片在表面磨损后, 工作性能下降, 寿命降低。因此, 在农机行业中大力推广先进、实用的表面技术, 可显著提高零部件的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性能, 能最大限度地延长农机具的使用寿命己对于已损坏的产品, 采用表面修复工艺, 可大大节省资金,经济效益十分显著。
此外, 激光热处理技术在农业机械制造行业应用极为广泛, 在许多关键零件上如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、农技服务年阀座或活塞环等几乎都可以采用激光热处理。在农业生产中, 机器的工作条件是多种多样的, 有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作, 使许多零件磨损很快。免费论文参考网。另一方面, 为了获得足够的强度, 机器的材料用量较大,不仅浪费材料, 而且显得笨重。对于此类零件, 激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根据要求选择加人新材料, 形成以基材为基础的新合金层,以获得满意的性能。此外, 由于处理后性能的提高, 可以选用低性能的基材, 从而减少了基材的质量。
2.3激光技术在农机零件修复中的应用
激光技术在农机零件修复中主要是应用激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术, 是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化, 并快速凝固后形成稀释度极低, 与基体成冶金结合的表面涂层, 显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法, 从而达到表面改性或修复的目的, 既满足了对材料表面特定性能的要求, 又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比, 激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。
因此, 激光熔覆技术可以提高材料表面的耐磨与耐蚀等性能, 主要用于零件磨损后的修复及增强新制造零件的性能。对于重要零件如农机中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高温、高压、侵蚀以及不同程度的摩擦, 其磨损量是很大的, 零件需要定期报废和更换。对于耕地机械、整地机械和收割机械如犁、中耕机、播种机和收割机,作业时局部磨损很快, 零件报废是因为局部的损坏。为了提高零件的使用寿命, 修复工作有着极大的意义。激光加工具有选区作用的独特优点, 而且激光熔覆可以方便地修复磨损部位, 使零件不因为局部损坏而报废, 提高了零件的可靠性和使用寿命,在投人费用最小的情况下重新达到更佳的性能要求。此外,用激光对模具进行修复, 可以大大提高模具的寿命, 又不受形状和尺寸的限制, 在农机制造中也应大力推广和采用。
3.激光加工技术在农机制造中应用现状及前景
3.1激光加工技术在农机制造中的应用在我国尚不普遍, 主要是该行业对激光技术的应用还存在不同程度的神秘感和偏见。另外, 对激光技术的宣传也不够, 缺乏实践。因此, 农机企业应尽快引进吸收工业生产中成熟的科研成果,利用好工业中已建立的多功能激光加工中心, 使其为更多的农机企业服务。
3.2激光加工技术的引人可以大幅度提升农业机械的制造水平。但对加工类型的选择及激光器的使用, 要从基础做起, 只有在充分掌握这种先进加工方法的情况下, 才能更好地改进传统工艺, 发挥新技术的优势。激光加工技术集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。因此, 农机企业在上激光制造项目时, 一定要分析企业自身条件和需求, 向其他机械企业咨询, 看准方向, 找到结合点, 循序渐进地进行。
3.3近年来, 大功率激光器和辅助设备的制造技术日益提高, 其基础理论及生产技术日益成熟, 与其他加工设备相比, 大功率激光器的价格也不是很高。因此, 激光加工技术
在农业机械制造中的应用具备了一定的外部条件。另外, 随着农业工业化的决速发展, 农业制造企业的实力明显增强, 对产品质量的要求越来越高, 为激光加工技术在农业机械制造中的应用提供了内部动力和条件。因此, 目前激光加工技术在农业机械制造中的应用具备了条件。从农机应用领域来看,快速成型、熔覆及热处理是激光加工技术应用的主要内容。
【关键词】GPS定位技术工程测量加护分析数字化 摄影测量
中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：
一．引言。
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。
二．工程测量实施的阶段性分析。
1.规划设计阶段。
主要是提供大比例尺地形图。采用的方法主要有地面人工测图和摄影测量成图两类。
（1）. 地面人工测图。是根据由总体到局部的原则，先在测区内建立平面和高程控制网点(见工程控制测量)，然后根据控制点测绘地物、地貌。近年来，随着电子速测仪和机助制图系统的发展，可以应用多功能整体式或组合式的电子速测系统取得地物和地貌特征点的三维坐标数据，输入制图系统自动成图。
（2）. 摄影测量成图。是对地面进行摄影，对像片加以判读、量测和处理，以获得所需资料。最先应用的是地面摄影测量，即在地面上用摄影经纬仪摄取测区的像片，据以成图。后来发展为航空摄影测量，它已成为目前测绘地形图的最主要、最有效方法。
近年来,随着摄影器材和测图仪器的改进,除了模拟测图方式以外，发展了解析测图方式，即利用立体坐标量测仪对像片量测进行解析处理，获得地形的数据资料。解析测图仪除了与一般模拟立体测图仪一样测图外,还可进行区域网点加密和数字化测图,获得数字地图。地面形态的数字表达称为“数字地面模型”，它可用来解决工程设计中绘制断面图、计算土石方量等问题。
2.施工阶段工程测量工作。
主要是按照设计和施工的要求，先建立施工控制网点,然后根据控制网点,在实地上以适当的精度放样出建筑物与生产设备各部分的位置，作为施工和安装的依据。放样工作包括平面位置放样和高程放样。平面位置放样通常采用极坐标法、直角坐标法以及交会法等。高程放样通常是根据高程控制网点用水准测量方法进行。近年来，已在施工测量中应用了激光测量仪器，例如：激光准直仪、激光垂线仪、激光平面仪、激光经纬仪、激光水准仪等（见工程测量仪器）。这不仅提高了测量的精度和速度，而且有助于实现自动化。
3. 经营管理阶段的工程测量工作。
主要是为了监视工程建筑物的现状，保证安全运营所进行的建（构）筑物变形观测。包括垂直位移（沉降）、水平位移、倾斜、挠曲，以及风振、日照等变形观测项目，其特点是要求建立较高精度的变形观测控制网和稳固的基准点。对于观测的精度要求与所采用的方法，因各项工程的要求不同，差异较大。野外观测工作完成以后，经过平差计算和初步整理，应用统计检验的方法来分析变形观测成果的可靠性，应用回归分析的方法探讨变形的规律性。垂直位移（沉降）观测，通常采用精密水准测量方法。使用液体静力水准测量法，可将液面的高程变化转换成电感输出，有利于实现观测自动化。建筑物的水平位移观测，由于它本身受力条件的不同，位移的方向不同，观测方法也就不同。对于任意方向的位移观测，常采用角度前方交会法，对于发生在某一特定方向的位移观测常采用基准线法。基准面的建立，可应用经纬仪的视线、拉紧的钢丝或者激光束。观测点相对于基准面的偏离值，可以用人工观测，也可以利用光电传感技术，实现自动化。建筑物的位移、倾斜、挠曲和瞬时变形观测，除了采用大地测量方法外，也可以应用近景摄影测量技术。
三．工程测量技术的现状。
1. 地面测量仪器。
20 世纪 80 年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.GPS定位技术。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
在我国 G P S 定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 G P S 技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 G P S 技术。随着D G P S 差分定位技术和 R T K 实时差分定位系统的发展和美国 A S 技术的解除，单点定位精度不断提高，G P S 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
3. 数字化测绘技术。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和 GEOMAP 系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。
4. 摄影测量技术。
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。
六．结束语
在人类活动中，工程测量是无处不在、无时不用，只要有建设就必然存在工程测量，因而其发展和应用的前景是广阔的。
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关键词：电感耦合等离子体质谱，激光剥蚀，硫磺，微量元素
0前言
质谱分析法是利用点电感耦合等离子体（ICP）和质谱（MS）技术的联合是80年代分析化学领域最成功的一次创主。从1980年由美国Lowa大学Ames实验室的Houk和Fassel等人及英国Surrey大学的Gray等联名发表文章以来,ICP-MS已经迅速发展成为一种广泛应用并受到高度评价的新技术。
ICP-MS以灵敏度高，检出线低，分析速度快，动态线性范围宽和干扰少，多元素同时检测等优点而著称。近年来，各种新型号的ICP-MS仪器不断出现与分析功能的日趋完善进一步推动了ICP-MS的发展和应用。该分析已广泛的应用于地质，冶金，环境，医学，材料和司法鉴定中。论文参考网。
本文用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪进行了刑侦案例中硫磺样品的检测,对送检的样品进行了前处理,精确测定了样品中的微量元素,对送检的嫌疑样品和现场的取样进行了对比,为公安司法部门提供有力的鉴定佐证。
1.实验部分
1.1仪器与试剂
1.1.1仪器
Agilent 7500a电感耦合等离子体(Agilent TechnologiesCo.Ltd,USA)质谱仪, 激光系统：GeoLas2005,Milli-Q超纯水系统(Millpore,Bedford MA).
1.1.2试剂与样品
硫磺及采集地: 案发现场(江苏),其他周边县镇;
成分分析标准物质:国际标准物质NIST610; BHVO-2;
5%HNO3标准溶液系列:由标准储备液逐级稀释而成;
去离子水(18.2MΩ·cm):由Milli-Q超纯水系统(Millpore,BedfordMA)制得;
1.2仪器工作参数
仪器工作参数见表1。
表1 仪器工作参数
【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。
近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便
光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。
1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。
1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：
（1）激光技术
1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。
2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。
4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。
（2）传感检测技术
1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。
3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
（3）激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
（4）光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）
[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）
[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）
论文导读：选择性激光烧结（SLS）是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优点在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用。本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的“绿件”，经过两次烧结→熔渗的后序处理，使原型件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。用金相显微镜观察试样熔渗前后的组织，并测其孔隙度。
关键词：快速成型,激光烧结,熔渗
选择性激光烧结（SLS）是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优点在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用。但是由于受到设备激光功率的限制，烧结材料多采用低熔点的石蜡、环氧聚脂等，直接烧结高熔点的金属材料很难实现。目前国内对烧结金属材料的尝试是以低熔点的材料作为粘结剂，将金属颗粒嵌接到一起，金属颗粒未有真正意义上的烧结。这种烧结件强度低、精度一般，表面相当粗糙，只能作为外观评估的模型。
本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的“绿件”，经过两次烧结→熔渗的后序处理，使原型件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。
1 实验方法
1.1 原料
试验采用–200目的还原铁粉，用环氧聚酯和少量的固化剂对其进行包衣处理，以不同的体积比混合，配比如表1。。熔渗材料为300目的铜粉，在100吨压机上压制成与试样同直径的压坯，压坯重量由试样所需的最终密度决定（本试验最终理论密度为8.7g/cm 3 ）。
表1试样组分比
组分 试样 还原铁粉 环氧聚酯 固化剂 V/V 1# 45% 45% 10% 2# 56% 33% 11% 3# 59% 35% 6% 4# 67% 16% 17% 5# 80% 14% 6%
这是一种尴尬，且并不少见——
基础研究领域，中国的SCI论文数已经排在世界第二位，却至今未能夺得一项自然科学领域的诺贝尔奖；工业技术领域，前有神九嫦娥上天、蛟龙深潜入海等国防科工领域的新闻频频爆出，后却有航空发动机、汽车关键零部件仍靠舶来品供给的警钟不停敲响……
这同样是一种昭示，在偌大的中国，一些关键的科技难点尚未有足够的人力、物力去攻克。解决问题尚且如此，提出一个新的问题则变得更难。其背后的真正问题在于，当中国的科学家们抱怨论文数量崇拜造成一堆学术垃圾，工程师们对关键性工艺技术的改进又无法被纳入学术成果时，我们长期沿用的英美模式的论文评价体系仍在继续。
要打翻身仗，让中国的技术追赶不再尴尬，出路到底在哪里？
宏大命题的背后，总有小的切入点。就好似在战场上，我军从正面攻击，敌人跑了，如果两者速度相差无几，照着原路追永远追不上，只有包抄才有希望，科技界同样如此。靠什么包抄？基础研究，因为你永远都不知道知识创新中有多少灵感、多少顿悟可能出现。
要高速发展，工业、制造业的成长至关重要。但当前信息化大潮来袭，把中国工业化打了个措手不及。
传统制造变成了数字化制造，包括计算机辅助设计、辅助工程分析、辅助工艺规划和辅助生产加工等；传统的产品生产，也成了产品智能化，从家电、汽车到飞机都在越来越多地运用自动控制和人工智能技术。
这些新事物的不断涌现依靠的多是科学上的积累，而这也正是中国高校、科研院所乃至军事研发部门不愿放弃，并一直努力“包抄”的领域——基础研究。
“为什么不公开反对论文崇拜，因为我们还需要它！”程基伟说，我们在知识创新、科学探索上的欠账是历史造成的，后来人需要做的就是不断地积累，不否认在积累的过程中会冒出一些垃圾，却也在所难免。
科学决定着人类的认知，也决定了技术的发展空间，而技术却决定着人类能否改变以及改变这个世界的程度。
科学与技术是相融相生的关系，如同中国科技命题的两部分。盛产论文还是升级技术，这并不是非黑即白的问题。
国家最高科学技术奖得主王选研制汉字激光照排系统的经历就是一个直观的例子。西方国家用了40年的时间，才从第一代照排机发展到第四代激光照排系统，而我国却从落后的铅字排版一步就跨进了最先进的技术领域，使我国印刷业的发展历程缩短了近半个世纪，并且使印刷行业的效率提高了几十倍。
这对中国来说，是一次成功的技术“追赶”，并由此引发了我国印刷出版业的产业革命。早在2006年，汉字激光照排系统就已占据了中国报业99%、海外中文报业80%的市场份额。
但另一方面，汉字信息处理及电子照排机的研制，实际上已超出工业化的范围。比如，用计算机自动生成精确的各种字体的汉字，并自动排版，要处理的信息量非常大，必须靠基础学科尤其是数学的方法才能解决。王选毕业于北京大学数学系，他研究出一套新的算法，才使得计算机能处理如此庞大的信息量。从这个意义上来说，汉字激光照排系统又是基础研究领域“包抄”的成果。
庆幸的是，在基础研究这条包抄创新路上，不管是科学家持续增强的自觉性，还是舆论上不断高涨的呼声，都让人欣喜。然而，对于技术追赶，这堂课补起来却没那么容易。
早在10年前，程基伟在英国伦敦大学材料系留学期间发现，一般认为不会腐蚀的玻璃钢，在一些特殊的环境下仍然会应力腐蚀开裂，这引起他的兴趣，为此，他以玻璃钢的应力腐蚀为题做了研究。
回国后，他想继续做下去，却在申请科研经费时被泼了一盆“冷水”。反对的意见是“玻璃钢是传统材料，研究没有太多新意。”直到今天，玻璃钢的应力腐蚀在国内仍鲜有人关注。
该现象一直延续至今，且在国家层面的科研项目里，其评价指向对此十分吝啬。
于是在资源投放方面，有学者呼吁，应增加国家设立的重大科技专项的覆盖面和数量，并增设一般科技专项系列，将长期未能实现国产化的民用技术和产品列入其中，并在社会上以公开招标的方式征求研发者。他们的理由很简单，当今中国之所以在军工、航天、农业科技不至于“落后”，恰是因为国家在这些领域还担当着需求者的角色。
关键词 激光熔覆；注塑模具；性能
Abstract：In this paper, YAG solid-state laser on the injection mold steel 2738 for cladding repair test. Experimental results show that the pre-wire-type cladding repair injection molds is entirely feasible, select the appropriate process parameters in the premise, to be uniform microstructure, defects minimal cladding layer and the substrate to form a good metallurgical bonding, cladding layer after the repair of the highest hardness: 388.72HV. Wear performance testing shows that this type of repair method meet the requirements of injection mold repair.
Keywords：Laser cladding; injection mold; performance
前言
制造业的飞速发展，使得注塑模具在塑料加工中扮演的角色越来越重要，注塑模具产品的产量也是逐年的增加。注塑模具由于单件生产，所以对模具的要求是较高的，而且有些注塑模具结构比较复杂，使得模具的设计制造周期较长而且造价也较高。模具在使用过程中还会有各种各样的失效形式，例如：磨损、疲劳失效、划痕、沟槽和腐蚀等等，造成整个模具无法使用，这样无疑是一种资源的浪费，不利于可持续发展的主题。那么对注塑模具的修复就显得至关重要了。当前大多数企业修复模具采用的方法有很多，总结起来大概为：软氮化、热喷涂、电刷镀、微脉冲MIG焊等 [1] 。以上这些注塑模具修复手段虽然在一定程度上发挥着积极作用，也给企业带来了可观的经济效益，但随着注塑模具向着小型化、精密化、复杂化方向的发展，再加上这些传统技术的缺陷，已使它们不能满足日益发展的注塑模具的修复需求了[2]。为此需要寻找一种全新的修复手段，激光熔覆修复技术是一种先进的、高效的修复手段，在航空、机械、建筑及国防工业等部门有望得到广泛应用[3]。与其他传统修复手段相比，激光熔覆修复具有以下一些特点：①熔覆层晶粒细小、结构致密、化学组织均匀；②能够较容易实现对模具的精密修复，修复后热影响区较小，能够与基体形成很好的的冶金结合，结合强度较高；③熔覆材料的选择较为广泛，一些镍基、钴基和铁基合金都可作为熔覆材料；④激光的光斑可以进入特别细小的区域或是其他技术手段难以接近的区域，而且材料的消耗较少，具有优良的性价比；⑤熔覆过程是可以通过计算机来控制的，易于实现激光熔覆工艺参数的智能化和工艺过程的自动化[4]。
1实验材料及方法
1.1实验材料
注塑模具（即基体）材料规格为10mm×10mm×50mm的矩形块，实验前用砂纸将表面氧化皮去除干净，熔
丝材料规格为0.5mm×500mm。本篇论文所选基体材料和熔覆材料同为2738钢，成分见表1。
表12738钢的化学成分
元素 C Cr Mn Mo Ni Fe
含量（wt%） 0.37 2.0 1.1 0.4 1.0 Bal
1.2实验方法
将熔丝平整地固定在基体表面上，作单道单层熔覆试验。按照设计好的工艺分别做不同的试验研究，试验完成后，总结熔覆后的宏观表面形貌特点，然后沿横断面将熔覆后的试样切开，在金相显微镜下对熔覆层微观形貌进行观察，得出熔覆效果最佳的工艺参数为：单脉冲能量为15J，重叠率为85%，从而进一步对其进行性能分析。实验采用激光器为：脉冲Nd：YAG固体激光器。
2 实验结果
2.1 显微组织和硬度检测结果
在最佳工艺参数下获得的熔覆层沿横断面的显微组织如图1。形成的熔覆层形貌较好，热影响区较窄而且对称性好，无宏、微观缺陷。
熔覆层及基体的显微硬度按图2所示的测试点进行测量，测试点分别为1、2、3、4、5且测试点间有一定的距离间隔，每个测试点的硬度值为该点水平面上不同三个位置硬度的平均值[5]，显微硬度曲线如图3所示。显微硬度计的加载砝码为200g、加载保持时间15s。
图2 显微硬度测试点
图1 熔覆层光学显微形貌100X图3 显微硬度值曲线
2.2扫描电子显微分析
在最佳工艺参数下修复后的熔覆层、结合区及基体的扫描电子显微组织如图4所示，从图中可知熔覆层组织致密、均匀，无宏、微观缺陷，结合区与基体的为良好的冶金结合。
图4熔覆层、结合区及基体扫描电镜形貌2000X
3 分析与讨论
3.1最佳工艺参数对显微硬度的影响
熔覆层的硬度与修复后的质量有着密切的联系，硬度的好坏直接影响着材料本身的性能，它是材料能否具有优良性能的保障。从图3显微硬度曲线可知从测试点1到5硬度的变化趋势为：先增大再减小。
首先，由于激光的功率较大，熔覆表面是激光光斑最先达到的地方，能量的损失还不是很多，这使得表面上熔点较低的元素烧损严重，致使涂层的硬度稍低一些。之后随着距表面距离的增加硬度先是上升，在下降。这是由于激光作用在熔覆材料上时产生很高的热量，热量的传送形式主要是通过热传导的方式进行的，传导的方向是从熔覆层向基体方向，那么就存在着温度梯度，而且温度梯度从测试点1到3是逐渐增大的，温度梯度越大造成的组织越粗大，温度梯度越小组织越细密，所以从测试点1到3硬度是逐渐增大的，从图3中可以看出测试点3处的硬度最高为：388.72HV。出现这一现象的原因主要是与熔池的冷却有关，此处的温度梯度和过冷度都较大，因此最先开始凝固，随后熔池的表层（即测试点1和2的位置）处的热量开始向外或沿着与基体接触的次表层（即测试点3的位置）传导，这样次表层处相当于重新承受了热量而历经组织的转变，相当于淬火的过程，所以此处的硬度值最高。从图1中可以看到从熔覆层到基体之间还存在着一个过渡的区域，我们把这一区域叫做热影响区，在激光熔覆的过程中基体会对热影响区有一个稀释的作用，部分基体溶入其中导致结构的变化，使得显微硬度增加，所以此处的硬度高于基体的硬度。那么基体的硬度为最低：342.74 HV。
3.2最佳工艺参数对摩擦磨损性能的影响
试样是在M-200磨损试验机下进行快速磨损，加载载荷为10Kg，时间为5min。首先取三个未经熔覆处理的试样进行实验，测得的这三个试样磨损前后质量差的平均值为：0.00497Kg。然后取三个经过熔覆处理的试样进行试验，同样测得的这三个试样磨损前后质量差的平均值为：0.01313Kg。
通过熔覆前后的质量差的对比可知，同种条件下参与熔覆修复试样的磨损量要远大于未参与熔覆修复试样的磨损量。得出这样的结论正是符合实际要求的，因为我们修复的是注塑模具，塑料制品不同与金属，倘若修复后的磨损性能远远好于未修复前的，那么会在成型的塑料制品上有所体现，在修复的位置所对应的塑料制品处往往会不同与其他地方，这样就造成产品的不合格，这应该是我们要避免的。
4 结论
1）从测试点1到5硬度的变化趋
势为：先增大再减小，在基体接触的
次表层（即试点3处）的硬度最高为：388.72HV，基体（即测试点5处）的硬度最低为：342.74 HV。
2）同种条件下参与熔覆修复试样的磨损量要远大于未参与熔覆修复试样的磨损量，符合注塑模具的修复要求。
3）在做磨损试验过程中采用的摩擦副为金属，而不是塑料，据此我们还可得出修复后的注塑模具不宜做金属模具。
参考文献
[1]林占光. 表面工程技术在塑料模具修复中的应用[J].模具技术，2006年第3期，37-38.
[2]常明,张庆茂,廖健宏,等.塑料模具精密修复技术的评述及展望[J].金属热处理，2006，31(7).
[3]王秀彦,安国平,林道盛,王秀凤. 激光模具表面强化的应用研究[D]. 中国科学院博士论文，2000.
关键词：注塑模具；激光熔覆；修复
Abstract：In this paper, YAG solid-state lasers for cladding of 2738 steel mold repair test process parameters studied. For optimal repair process, and on this basis, changes in process parameters, and then come to the macro and micro organizational changes in morphology and hardness variation.
Keywords: injection mold; laser cladding; repair
前言：
随着数控加工装备水平的提高，我国注塑模具的发展速度越来越快，它已渐渐成为模具品种的“新星”。注塑模具在整个模具行业中所占的比重也伴随着中国汽车、电子通信、建筑材料业的快速发展而逐年提高，而且发展速度是其他模具难以企及的。例如：注塑模具在汽车行业的广泛应用，汽车作为现在交通的重要工具，其市场自然是巨大的，十分有潜力的[1]。近年来，随着塑料产品的需求越来越多，对注塑模具的要求也就越来越高。因此，精密、大型、复杂、长寿命注塑模具的发展将会高于总量发展速度 [2] 。
注塑模具作为一种长期性工作的工具，必然也会产生模具本身的失效，由于一些较为精密、复杂的注塑模具生产周期较长、制造费用较高，所以失效后对其进行修复就成了重中之重的问题。而且文献[3]中已明确表明传统的修复模具手段，如：热喷涂、电刷镀、微脉冲MIG焊等已经不能满足那些精密程度高、复杂程度深的模具修复要求了，为此激光熔覆修复技术受到了人们的广泛关注。较其他传统修复手段相比，激光熔覆修复具有以下特点：
（1）激光熔覆可以再低熔点的工件上熔覆一层高硬度的熔覆层，从而大大提高工件表面硬度，这样实现了利益的最大化，而且熔覆层可与基体形成优良的冶金结合，微观结构细密，热影响区小。
（2）在操作过程中可实现对工艺参数的自动化，使得整个过程简单、快捷。熔覆过程中不产生有害气体或物质，防护也很容易 [4] 。
（3）激光的光斑可较容易进入特别细小的区域或是其他修复手段难以接近的区域，而且材料的消耗少，具有很高的性价比 [5] 。
激光熔覆过程是一个极其复杂的过程，而对工艺参数准确的控制更是获得良好修复质量的保障。本文就从
工艺参数的角度出发，得出了熔覆修复注塑模具的最优工艺参数，并在此基础上对工艺参数进行改变，进而得出宏、微观形貌组织变化及硬度值的变化规律。
1实验材料及方法
1.1实验材料
本次试验采用预置丝式熔覆修复注塑模具试验，注塑模具（即基体）材料规格为10mm×10mm×50mm的矩形块，熔覆材料规格为0.5mm×500mm。本篇论文所选基体材料和熔覆材料同为2738钢，成分见表1。
1.2实验方法
首先，根据文献[6]，引入单脉冲能量（W）定义：单脉冲能量是指脉冲激光器输出单个脉冲激光的能量，这部分能量主要用来熔化熔覆材料和基体材料形成熔池。单脉冲能量的方程式为：W=UIτ×3%。W为激光的单脉冲能量，单位为焦耳(J)；U为激光器的外接电压，单位为伏特(V)；I为通过激光器的电流，单位为安培(A)；τ为激光器的脉冲宽度，单位为秒(s)；3%为激光器的总光电转化率。
在引入重叠率的定义：重叠率(OL)定义为前一个脉冲光斑的直径和紧接它后的一个脉冲光斑直径的重叠长度与激光光斑直径(D)的百分比。重叠率的方程为：
其中V为激光的扫描速度(mm/min)，f为激光的脉冲频率(HZ)，D为激光光斑直径(mm)。
方程单脉冲能量和重叠率分别将三个参数的影响归结为一个参数的影响，这样简化了工艺参数，有利于工艺参数的调整。为确保基体与熔覆层形成较好的冶金结合，单脉冲能量是保证，而重叠率是得到平整、光滑、均匀熔覆层的前提。单脉冲能量和重叠率相结合，相互制约，当取得最佳值时，就能获得理想的熔覆层。
1.3实验结果与分析
1.3.1最优工艺参数的选取
在熔覆过程中，以单脉冲能量和重叠率为变量，通过一些列实验设计，最后得出最佳工艺参数。工艺参数及熔覆层修复质量见表2。
根据经验当单脉冲能量的值小于7.5 J时无论重叠率的值选取多少都不能保证熔覆层成型，所以说单脉冲能量是成型的重要保障。
工艺由1到3可知：单脉冲能量继续增大，重叠率过大时，显微组织观察都未能形成良好的热影响区，而工艺2由于重叠率过低使得形成的熔覆层不太理想。工艺4和5表明所形成最优熔覆层的要求是：单脉冲能量为：15J，重叠率为：85%。工艺由6到11，表明由于单脉冲能量继续增大，超过了最优值后，熔覆层或是热影响区都不能很好地匹配起来。
综上所述，当单脉冲能量为：15J，重叠率为：85%时，可获得良好的熔覆质量，它们即为该实验熔覆修复注塑模具最优工艺参数。
1.3.2 以单脉冲能量为参数改变电流和脉冲宽度实验结果与分析
当U=380V、f=12Hz、V=79.5mm/min、D=0.5mm在最优工艺的基础上，通过适当地调节激光器电流I和脉冲宽度τ，观察熔覆层宏、微观变化情况并得出硬度值变化规律。变化参数后宏观熔覆形貌如图1所示。
1：I=160A τ=8.7ms 2：I=170A τ=8.6ms
3：I=180A τ=8.5ms 4：I=190A τ=8.4ms
图1 不同参数下熔覆层宏观成型图
由图1可知，在最佳工艺的基础上，适当地改变激光器的电流（依次增大）和脉冲宽度（依次减小），对熔覆层的宏观形貌影响不大，进一步研究变参数后熔覆层的微观组织结构及显微硬度变化规律。最优工艺参数下（记为0号）及变化参数后试样2和4熔覆层在扫描电镜下的微观形貌如图
2所示。
图2 扫描电镜下熔覆层的微观形貌2000X
分别将变参数后的试样1、2、3、4及取得最优工艺参数的试样的熔覆层沿垂直方向将它们切开，研磨、抛光后，在各个试样的熔覆层的相同位置选取一点，用 FM700显微硬度计测量熔覆层上的每个点的硬度，加载砝码为0.2kg、加载保持时间15s。显微硬度曲线如图3所示。
图3 熔覆层显微硬度曲线
由图3可知，熔覆层的硬度值变化规律是：先下降，然后在一定范围内趋于稳定，最后急剧下降。
由图2试样熔覆层扫描电子显微图片观察可知，随着激光器电流的增大，脉冲宽度的减小，熔覆层的微观组织结构逐渐从均匀、细密向针状、粗大的方向发展。当到达一定的界限后，硬度值开始急剧下降。这一过程主要是由于电流起着决定作用，当电流增大时，输入的能量就越高，使得熔覆层温度过高造成组织长大倾向过大，从而形成了针状、粗大的一些组织，同时电流过大会使得熔覆层组织烧毁严重，这些都将会造成显微硬度值得下降，工作中我们应该避免，积极地寻求各参数间的最优配比。
2结论
（1）激光修复注塑模具最佳工艺参数
为：单脉冲能量为：15J，重叠率为85%。
（2）在最佳工艺基础上，适当调节电流和脉宽，对熔覆层的宏观形貌及尺寸的影响不大。
（3）在最佳工艺基础上，适当增加电流值和减小脉宽值后，熔覆层的硬度值先下降，然后在一定范围内趋于稳定，最后急剧下降，电流升高越多，最后硬度的下降就更加越明显。
参考文献
[1]王孝弟.塑料模具成为诱人的“奶酪”[J].中国化工报,2007,第005版.
[2]金陵,杨峤.未来塑料模具将向大、精、长寿命发展[J].中国化工报,2003.
[3]常明,张庆茂,廖健宏,刘颂豪.塑料模具精密修复技术的评述及展望[J].金属热处理,2006,31(7).
[4]周杰.CO2激光熔覆修复冷作模具表面的组织及性能研究[D].吉林大学硕士学位论文,2010.
[5] 张光钧,吴培桂,许佳宁,等.激光熔覆的应用基础研究进展[J].金属热处理，2011，36(1).
关键词: 三维激光扫描、误差来源、精度
中图分类号：O343.2文献标识码： A 文章编号：
一、引言
地面三维激光扫描技术是继GPS技术后测绘领域的又一次革命，传统的单点测量已无法满足现代测绘对目标真实情况反映的要求，而三维激光扫描技术以其非接触性、高效率、高精度、主动性的优点被不断应用到更多的领域之中。
二、地面三维激光扫描仪的原理
从工作方式上地面三维激光扫描仪可以看做一台高速运转的自动测角、测距的无棱镜全站仪[1]。一般包括扫描仪、控制系统和供电系统。扫描系统主要包括激光测距系统、激光测角系统、仪器内部控制校正系统和CCD相机。三维激光扫描仪通过仪器内部伺服马达系统精密控制反射棱镜的快速转动，发射并接收物体反射的激光脉冲，测量每个激光脉冲传播的时间（或相位差）并以此来计算扫描仪到被测目标的距离，同时角度编码器记录扫描瞬时的水平角、垂直角、目标的反射强度信息I。由测得的水平角、垂直角和距离根据公式（2.1）就可计算出目标点的空间三维坐标(X,Y,Z)[2]。
图2.1地面三维激光扫描仪原理
(2.1)
三、地面三维激光扫描仪的误差
与其他测量仪器相同，受扫描仪器本身构造缺陷、外界环境等其他各种因素的影响，地面三维激光扫描仪在扫描作业的过程中不可避免的存在误差。
根据误差的来源不同可将地面三维激光扫描仪误差分为4类：与仪器相关的误差、与被测物体有关的误差、与操作有关的误差以及与环境因有关的误差。
1、与仪器相关的误差：该误差主要是由于仪器本身的性能缺陷造成的，主要包括激光测距误差，测角误差。激光测距信号处理的各个环节都会带来一定误差，主要是光学电子电路中激光脉冲回波信号处理引起的误差。测距误差的综合体现为测距中的固定误差和比例误差，可以通过仪器校检来确定它们的大小；测角误差主要有水平角测角误差和竖直角测量误差，该误差主要是因为扫描镜的微小震动、伺服马达的不均匀转动等综合因素引起的。
2、与被测物体有关的误差：由于地面三维激光扫描仪需要接收被测物体反射的激光信号来计算坐标。因此，目标表面的反射特性对观测结果有很大影响。不同距离、颜色、材质、粗糙度以及不同倾斜角度的物体反射率都不相同。距离的远近影响时接收到的反射信号强度，距离越近信号越强，反之，信号越弱；不同颜色的光谱特性也不相同，对激光的吸收和反射强度都不相同，一般情况下，浅色物体的反射率大，深色物体的反射率小；目标表面粗糙时能产生更多的漫反射从而有更多的信号返回；当物体倾斜时，物体表面切平面法向量与激光束方向不重合，导致激光光束返回不能被完全接收，对测距、测角都有影响[3]。因此，要根据测量目标的不同合理设置测站的位置，以减小测量物体的反射特性对测量结果的影响。
3、与操作有关的误差：操作人员的熟练和细心程度不同会引起地面三维激光扫描仪在对中、整平、目标框选以及各种扫描参数设置等各方面中产生相应的误差。对于这些误差，应认真按照规范对中、整平，根据不同的条件合理设置扫描间隔、温度、湿度、大气压强等参数以减小这些人为误差的影响。
4、与环境有关的误差：不同的温度、气压、磁场、天气状况会对地面三维激光扫描仪的内部精密部件和其发射的电磁波在空中的传播路径产生一定的影响，特别对于，大雾、阴雨天气更会影响电磁波的传播。对此，应该选择合适的天气保证在扫描仪在一定的温度、气压和磁场环境范围内工作并设置相应环境下的扫描仪参数。
四、总结
地面三维激光扫描仪以高效率、高采样率、高精度、非接触性、主动性等优点在地形测量、变形监测、逆向工程、考古、医学，公安等方面都有广泛的应用空间。但由于各种误差的存在，在利用三维激光扫描仪扫描数据的时候应该注意：
选择合适的天气条件进行扫描作业，特别温度应介于在0-40°之间；
根据不同的扫描目标，合理布设测站位置，使扫描距离一般不超过70m，特殊情况下不超过90m；
扫描时严格按照测量规范操作，精确对中整平仪器；
扫描时根据不同的外界环境设置相应的扫描参数；
参考文献：
[1]官云兰.地面三维激光数据处理中的若干问题研究[D].同济大学博士论文，2008
[2]郑德华，沈云中，刘春.三维激光及测量误差影响分析.测绘工程，2005，31（2）：32-34
关键词 ：三维激光扫描仪；误差测定；影响因素；
中图分类号： R814 文献标识码： A 文章编号：
引言
三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术。又称为“实景复制技术”，主要面向高精度逆向工程的三维建模与重构。它可以高效地采集大量的三维点。少则几万个，多则几百万个。它可以深入到复杂的现场环境中进行扫描，将各种大型的、复杂的、不规则的实景三维数据完整地采集到电脑中，从而快速重构出目标的三维点云模型。此外，它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作，如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等。这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等是非常重要的。这种逆向工程的数据获取方式目前在我国还是个薄弱的领域。
一、三维激光扫描仪的概念
三维激光扫描技术是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。三维激光扫描仪通过高速激光发射器运用激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
二、地面型三维激光扫描系统工作原理
三维激光扫描仪运用了激光的方向性、单色性、高亮性、相干性等特点，实现了测量速度快，操作简单，测量精确度高等目的。对地面三维激光扫描仪来说，采用的是仪器坐标系统，即所采集到的物体表面点的空间信息是以其自身的坐标系统为准的。系统以激光束发射处为坐标原点；Z轴位于仪器的竖向扫描面内，向上为正；X轴位于仪器的横向扫描面内；Y轴位于仪器的横向扫描面内且与X轴垂直，如图1-1，由此可得点坐标的计算公式：
图1采用脉冲测距法的三维激光点坐标 图2 目标物体倾斜引起测距偏差
二、点云数据的误差来源及分析
从误差理论来分析，径向扫描系统测量误差可分为系统误差和偶然误差。系统误差引起三维激光扫描点的坐标偏差。可通过公式改正或修正系统予以消除或减小。测量系统的偶然性误差是一些随机性误差的综合体现。
三维激光脚点测量误差的影响因素较多。大致可分为三类：仪器误差、与目标物体反射面有关的误差、外界环境条件。仪器误差是仪器本身性能缺陷造成的测量误差，包括激光测距的误差、扫描角度测量的误差；与目标物体反射面有关的误差主要包括目标物体反射面倾斜的影响和表面粗糙度的影响；外界环境条件主要包括温度、气压等因素。
2.1激光测距的影响
激光测距信号处理的各个环节都会带来一定的误差，特别是光学电子电路中光脉冲回波信号处理时引起的误差，主要包括扫描仪计时的系统误差和测距技术中不确定间隔的缺陷引起的误差。脉冲计的系统误差造成循环、混淆现象与测距的凸角误差相类似，测距技术中不确定间隔更可能造成数据突变，目前，可运用一些较好的技术（如频率倍乘、微调作用）处理这些突变的误差。激光测距误差综合体现为测距的固定误差和比例误差，可以通过仪器检定确定测距误差的大小。
2.2扫描角的影响
扫描角的影响包括水平扫描角度和竖直扫描角度测量的影响。扫描角度引起的误差是扫描镜的镜面平面角误差、扫描镜转动的微笑震动、扫描电机的非均匀转动控制误差等因素的综合影响。目前扫描角测量可达到很高的精度，如徕卡的HDS2500三维激光扫描仪的扫描角精度达到±0.5″。
2.3目标物体反射面倾斜的影响
激光扫描测距系统中激光测距单元由激光发射头和激光接收器两部分组成。用于加工发射和接受窗口的孔径直径有一定的大小。由于激光发射哈接受共用一条光路，且激光光束具有一定的发散角，扫描到目标物体表面形成激光角点光斑。激光角点光斑的大小d、激光发散孔径D和激光光束发散角y存在如下关系：
（2）
式中，S为激光发散点到物体表面上激光角点中心之间的距离。
当扫描目标物体倾斜时，则出现扫描目标物体表面法线与激光光束方向不重合。当表面切平面法线与激光光束方向的夹角为α，根据图2，存在如下几何关系：
（3）
则引起激光角点的位置的最大偏差ds
（4）
由于y/2很小，则siny/2=y/2，所以
（5）
2.4目标物体反射表面粗糙程度的影响
三维激光扫描点云的精度与物体表面的粗糙程度有密切关系。由于三维激光回波信号有多值性特点，有些三维激光扫描系统只能处理首次反射回来的回波信号，有些三维激光扫描系统只能处理最后反射回来的回波信号，也有一些三维激光扫描系统能够综合处理首次和最后反射回来的回波信号。以处理首次反射回来激光回波信号为例（如图3所示），目标物体表面粗糙程度引起激光角点位置的偏差ds，接近于物体表面粗糙极值的1/2.
2.5温度、气压等外界环境条件的影响
温度、气压等外界环境条件对激光扫描的影响主要表现为温度变化对精密机械结构关系的细微影响、扫描过程中风的震动、激光在空气中传播的方向等。较差的外界环境条件对三维激光扫描数据的影响也较大。
径向三维激光扫描仪测量的主要误差来源于测距误差或扫描角误差。由于测距误差包含固定误差和比例误差两部分，其影响具有一定是规律性。如HDS2500仪器的测距误差在50m以内为6mm，超过50m后仪器测距误差随距离线性增加，在200m时达到42mm.扫描角的误差是一种与距离有关的误差，扫描角对扫描点的影响随距离增大而增大。
目前，基于TOF测距技术的三维激光扫描仪已经成为测绘领域的一个新的研究热点，但是，对三维激光扫描仪的仪器设备及测量误差的研究还很少。本文在对三维激光扫描仪的分类基础之上，对径向三维激光扫描仪器的测量误差影响因素进行了较为全面地理论分析，并指出了测距误差和扫描角误差是三维激光扫描误差的主要误差源之一。
结束语
现今，人类社会已经进入了高度文明的时代，各行各业都在寻求更好的发展途径，三维激光测量技术的应用越来越广泛，在今后的发展中，我国必定会不断完善测量技术，为相关领域的稳定收益保驾护航。三维激光扫描仪目前广泛应用于各个领域，是研究的热点。本文主要研究了三维激光测量误差来源――仪器误差、与目标物体反射面有关的误差和外界条件影响。通过实验得知了仪器Trimble GX200的测距精度和扫描精度。
参考文献
[1] 马立广. 地面三维激光扫描测量技术研究[D]武汉:武汉大学硕士论文.2005.
[2] 杨伟,刘春,刘大杰.激光扫描数据三维坐标转换的精度分析[J].工程勘察,2004.
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