Обработка информации в лазерных технологических процессах при их диагностике в реальном времени с помощью оптического усилителя яркости

• Автор: Данилов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Информационные основы лазерных технологий. Обзор литературы.

1.1. Современное состояние лазерных технологий. Основные задачи

1.2. Методы и пути решения задачи сбора информации и управления лазерными технологическими процессами.

1.3. Лазерный монитор на основе оптического усилителя яркости

Выводы по главе 1

Глава 2. Информационные составляющие изображения области лазерного воздействия на вещество и анализ информационных каналов

2.1. Пространственное распределение яркости изображения

2.2. Временное развитие картины неустойчивостей

2.3. Анализ информационного канала лазерного монитора при регистрации изображения

2.4. Компьютерная обработка изображения
Выводы по главе 2.
Глава 3. Система обработки информации и управления лазерным
технологическим процессом с использованием лазерного монитора
3.1. Автоматизированный сбор информации при воздействии лазерного излучения на поверхность материала.
3.1.1. Измерение и контроль параметров лазерного усилителя в реальном масштабе времени
3.1.2. Измерение температурной зависимости поверхности
нагретого тела по интенсивности отраженного излучения
3.1.3. Измерение частотных характеристик процессов, индуцированных лазерным излучением в веществе
3.2. Управление процессом лазерной обработки поверхности материала.
3.2.1. Система автоматизации процесса лазерной обработки
3.2.2. Алгоритм работы системы автоматизации
3.2.3. Контроль пространственного положения объекта.
3.3. Оптические схемы визуального контроля.
Выводы по главе 3
Глава 4. Диагностика в реальном времени динамических процессов при лазерной обработке поверхности материала. Экспериментальные результаты
4.1. Характеристики лазерного монитора при визуализации обрабатываемой поверхности.
4.2. Оптические схемы визуального контроля
4.3. Измерение температурной зависимости поверхности обрабатываемого объекта по интенсивности отраженного излучения
4.4. Измерение частотных характеристик процессов, индуцированных
лазерным излучением на поверхности вещества
Выводы по главе 41
Заключение.
Литература


Информация об управляемом объекте является необходимым элементом лазерного управления. Но помимо информации о пространственноструктурных свойствах твердого тела (тип решетки, расположение и взаимодействие дефектов, напряжений) существует и информация о тех или иных характеристиках, получаемая с помощью датчиков — температура, скорость движения расплава и т. Такая информация может обрабатываться и использоваться для управления процессом обработки материала в данный момент времени (принцип обратной связи). Такое управление подразумевает понимание степени влияния изменений вносимых з систему на ее общие характеристики. Понимание этих особенностей открывает возможности получения структур с заданными свойствами. Для установок такого типа применяют термин "intelligent” []. Наиболее полную информацию о физических процессах на поверхности вещества можно получить с помощью визуального наблюдения за обрабатываемой поверхностью в процессе обработки материала. Изображение обрабатываемой поверхности в процессе обработки материала несет в себе огромный объем информации о физике протекающих процессов, и анализ данной информации позволит осуществлять управление самим процессом обработки. Однако визуальный контроль при помощи обычной оптической системы (при условии, что удается осуществлять визуальный контроль), когда оператор следит за процессом обработки глазами или на экране монитора не дает возможности осуществлять управление т. Кроме того, получению информации, которую дает изображение области лазерного воздействия, препятствует плазменный факел, образующийся в зоне взаимодействия лазерною излучения с веществом. Передача на управляющий лазерной системой компьютер информации, полученной в реальном времени с датчиков процесса обработки материала и информация об изображении поверхности, а также последующий анализ этой информации и выработка решения об изменении управляющего воздействия позволят значительно продвинутся в управлении лазерными технологическими процессами. Разработать систему диагностики в реальном времени и обработки информации получаемой при проведении лазерного технологического процесса. Разработать алгоритмы обработки информации в процессе управления лазерными технологическими процессами. Разработать методику управления лазерным технологическим процессом на основе лазерного монитора. Рассмотрим основные лазерные технологии и факторы взаимодействия лазерного излучения с веществом, анализ которых позволит управлять лазерным технологическим процессом. В основе общей схемы процессов [], происходящих в твердом теле при воздействии лазерного излучения лежит последовательное рассмотрение поглощения излучения и теплоотдача в глубь среды. Р-сг-х-ДГ + й, (1. А1, (1. С - теплоемкость, х * коэффициент теплопроводности, (2 -плотность источников тепла в твердом теле, А - поглощательная способность твердого тела. Воздействие лазерного излучения при резке [] характеризуется поглощением и отражением излучения, распространением поглощенной энергии по объему материала за счет теплопроводности и др. Особенностью лазерной сварки [] является широкий диапазон варьирования режимов, обеспечивающих не только возможность сварки различных материалов, но и осуществления принципиально различных механизмов проплавления. Этими режимами возможно управлять, изменяя как энергетические, так и временные характеристики излучения. Кроме того, как при лазерной резке, так и при лазерной сварке важен . Промышленные установки используют в основном пассивные методы контроля [, ] (подборка режима по результатам предыдущей обработки), но очевидно, что лучшие экономические характеристики имеют активные методы контроля []. Активные методы контроля включают в себя визуальный контроль, обработку полученного изображения и формирование управляющих команд с целью корректировки пространственного положения детали непосредственно в процессе лазерной обработки. Таким образом, любой технологический процесс лазерной обработки материалов требует активного управления в реальном времени для улучшения качества обрабатываемой поверхности.