激光在表面处理及三维建模中的应用

90年代初，随着微机械制造技术和微型机电系统MEMS（Micro Electric Mechanical System）的研究与应用，激光加工的新兴分支，“激光微加工”正在蓬勃的兴起。激光微加工一般是指特征尺寸小于100μm的加工，是微机械制造的一种主要加工技术。
激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化，使其达到加工的目的。激光微细加工工艺既能加工出较为复杂的微型结构，且所要求的条件又不像异性刻蚀和LIGA技术那么苛刻，在实验室和工厂较容易实现，又由于激光具有高时间及高空间分辨率，使之有可能在需要高精密加工的场合（如电子、半导体、通讯等行业）得到进一步推广和应用，所以激光微细加工向普通微机械加工提出了巨大的挑战。
6.激光在物体三维建模及智能识别方面的应用
现代化高新技术产业中，无人化生产线（简称Line）上的元件，诸如电子元件、电子插接件、金属零件及非金属零件，特别是一些具有放射性或有毒的元器件，通常需要对其进行在线实时动态识别或检测、判定其形状、状态、精度。利用激光及动态定位技术则可以很容易的实现以上功能。
激光三维信息的采集方式是利用激光照射扫描Line元件，通过两个以上摄象机配之以瞬时动态定位系统，按Line元器件特点，采用特征识别模式方法建立编制智能识别软件，利用模糊数学原理编制数据处理及建模，编辑智能示教软件，根据Line元件形状复杂程度，相应增加摄象机及激光扫描器的数量，最终实现激光动态识别Line元件的形状及状态。 
Line元件的瞬时动态定位原理，在Line上设定识别区，当元件运行进入识别区时瞬间发指令，激光器开始扫描采集元件的形状信息，优先遴选元件的基本定位特征数据及尺寸，确定瞬间定位“线”或“面”，最有效的选法是以Line元件的外廓的最长线作为定位线，以Line元件的外廓的最大面积作为定位面，以此作为二次瞬时采样时的定位基准，为元件的三维形状及状态的动态在线采集与识别提供了前提条件。
激光扫描物点三维坐标数学模型，有效地解决了Line元件三维信息获取问题。瞬时动态定位方法的应用，较好的实现了Line元件的动态在线采集与识别。特征识别模式的建立，为Line元件形状及状态的视觉识别提供了新途径，它使识别软件容易实现而成为实际应用系统。
7.激光在快速成型制造技术中的应用
快速成型是制造技术的一次飞跃，以其特有的快捷性，敏捷性和低成本等特点迅速推广开来，已在工业及医疗领域得到了广泛的应用。
激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。该技术采用逐层材料添加的原理，首先对三维实体模型进行切片分区处理生成激光烧结的扫描路径，然后通过X-Y激光扫描仪使激光束沿扫描路径扫描，逐层烧结固化固体粉末材料，如塑料粉，尼龙粉，蜡，陶瓷或金属与粘结剂的混合粉，金属粉等经过预热，经层层叠加后，最终形成所需的三维工件。
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、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个新方法。
8.结论
激光热处理技术解决了其它表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题，激光三维建模技术有效地解决了无人自动化生产线上元件三维信息的获取问题，另外，激光在智能识别、快速成型、焊接、熔覆涂层、微加工中也得到了广泛的应用。随着激光技术的进一步发展和市场的不断扩大，激光技术必将在更宽更广的领域中得到更充分的应用。
作者单位：
1(河北工业大学机械学院，天津 300130)
2(天津大学精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所光电信息技术科学教育部重点实验室. 天津 300072)