金属表面激光着色质量评价及彩色条码标刻技术研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wkxhm123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属表面激光着色是通过激光辐照金属表面,在金属表面产生不同颜色的一种新兴的着色工艺。激光着色不需要专门的涂料,具有无接触、加工灵活等优点,近年来受到广泛的关注。尽管如此,要实现金属表面激光着色的工业化应用仍有很长的路要走,这是因为在激光和金属材料的相互作用产生颜色的过程中,着色效果对激光参数和材料特性极为敏感,均匀性和稳定性一直以来都还是激光着色领域的两大挑战性课题。为此,本文选择Ti-6Al-4V合金作为加工对象,利用Nd:YAG纳秒激光器进行激光着色研究,主要研究了影响激光着色稳定性和不均匀性的主要因素、基于热物理场探索激光着色不均的原因并提出改进措施、实现彩色二维条码的激光标刻等内容,具体内容如下:研究了影响激光着色稳定性和均匀性的主要激光参数。提出了基于HSI(Hue-Saturation-Intensity)颜色空间的激光着色评估方法,通过分析激光着色样本在HSI颜色空间中的分布,确定其主要颜色的值及主色占比,作为描述样本稳定性和均匀性的评价指标。研究了激光电流、重复频率、扫描速度和线间距等参数对钛合金表面激光着色效果的影响。试验结果表明,在钛合金表面,激光能够稳定形成黄、橙、红、紫、蓝、灰等多种颜色,以橙、红、蓝三种颜色为例分析了它们的稳定性和均匀性;低重复频率和高电流下形成的颜色均匀性较好。建立了激光和材料相互作用的理论和计算仿真模型,对激光着色中不均匀样本产生的原因进行了分析。基于热传导理论,建立激光和金属相互作用的理论模型,并基于COMSOLMultiphysics多物理场有限元分析软件,建立了计算机仿真模型,得到激光辐照材料表面所产生的温度场分布。通过分析温度场的分布特点及比对不均匀样本的颜色分布情况,发现着色不均现象主要是受不同激光扫描轨迹的热影响区累加形成的最高温度影响。相同的原因,加工参数不变的情况下,改变加工区域尺寸也会使着色效果发生变化。为了改善着色中出现的不均匀现象,设计了加工前预热和规划扫描路径两种改进措施,通过试验证明方法有效。研究了基于彩色二维条码的直接零件标识激光标刻技术,成功实现了彩色直接零件标识的加工。基于Data Matrix码,通过二进制信息转化为四进制信息,设计了一种基于四进制的彩色二维条码。选取Ti-6A1-4V合金表面激光着色试验研究中稳定性、均匀性较好的橙、红、蓝三种颜色,加上钛合金的底色,共四种颜色作为彩色二维条码的四种彩色单元,用于表达四进制信息,形成彩色二维条码。加工时,因钛合金表面不同颜色的着色参数不同,根据彩色二维条码不同颜色单元的分布情况建立了多个标刻文件,分别调用进行标刻作业。针对多模块着色过程中可能会出现的颜色稳定性问题,设计了改进工艺。为了检验彩色二维条码的激光标刻质量,进一步对标刻彩色二维条码样本进行了信息提取试验。采集样本图像后,对图像进行二值化、数学形态学处理、边缘提取、角点检测、投影变换矫正,彩色单元聚类等操作,成功实现了彩色二维条码四进制信息的提取。进一步通过二进制转化还原为黑白Data Matrix码,经与原始的Data Matrix码比较,内容一致,证明了激光着色用于彩色二维条码是可行的。针对现有激光标刻系统尚无彩色二维条码标刻软件的问题,设计了一种彩色二维条码激光标刻辅助软件,将各类金属在激光作用下可形成的彩色信息存入数据库。标刻作业时,将需要标刻的内容生成相对应的彩色二维条码,并根据颜色进行拆分,同时调取数据库中存储的相应颜色的加工参数,生成不同颜色单元的标刻文件,以供激光标刻作业时选择使用。此软件的设计,操作简便,有助于形成完整的彩色激光标刻系统。
其他文献
针对现阶段灰色经济预测方法在实际应用时的千变万化的情况,结合实际调查和预测经验,提出了一种基于灰色理论和线性回归理论的模型--灰色线性回归模型.给出了灰色-线性回归模
随着社会经济的日益增长,世界各地每年都有数量惊人的橡胶轮胎需要报废,如何处理这些废弃轮胎,已经成为各国十分关注的问题。本文简要介绍了橡胶粉改性沥青的基本原理及试验
在网络逐渐普及的情况下,网络传播对新闻传播产生了巨大的影响,赋予了新闻传播新的内涵。本文从线索获知途径、新闻价值取向、新闻传播方式、舆论导向、新闻语言等几个方面,来阐
厚度小于1.5mm的超薄规格热轧产品可以实现“以热带冷”,具有巨大的经济效益。常规热连轧超薄带钢生产技术一直是热轧生产技术研究的重点。全面分析了常规热连轧超薄规格带钢
介绍了大冶诺兰达炉系统中渣缓冷场的工艺,关键设备及对生产工艺条件的改进。
本文针对企业项目管理知识体系的定义、特征、构建进行分析,并提出了现代企业项目管理知识体系的现状、发展趋势、研究目的和意义。
玉璧是中国玉器中出现最早并在后代一直延续,它自新石器时期至清代,己走过五千年的历史,是中国古代玉器发展的一个缩影。1982年考古发现马家冢子汉墓因发现“宜子孙”玉璧而
报纸
日本鳗鲡是一种广泛分布的降海洄游性鱼类,营养价值丰富,由于长期捕捞,生存环境的恶化,其数量正逐年下降。目前,日本鳗鲡的人工繁殖、育种仍有许多重难点未被突破。在近几年
文章以2002~2005年上市公司披露的非经常性损益为研究对象,对非经常性损益与股票价格、投资回报率之间的关系进行研究,检验其信息噪音。在借鉴价格模型和收益模型的基础上,通过加