激光技術(shù)在木材工業(yè)中的應(yīng)用

1、激光技術(shù)在木材工業(yè)中的應(yīng)用摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是進(jìn)行激光切割與雕刻技術(shù)在木材加工中的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出激光切割不同種類的木質(zhì)材料的最佳的加工條件和加工工藝參數(shù)；其次是分析研究激光檢測(cè)技術(shù)在木材加工裝備中的應(yīng)用，收集相關(guān)的數(shù)據(jù)資料了解激光檢測(cè)技術(shù)的原理及其目前在木材加工企業(yè)中的應(yīng)用情況，分析激光檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)并提出自己的建議。關(guān)鍵詞：激光切割；激光檢測(cè)；激光掃描the application of laser technology in wood industryabstract: the graduation design is the main content of th

2、e laser cutting and sculpture technology in wood processing the application and experimental research, through experiment laser cutting different kinds of woodiness material processing conditions and the best of the processing parameters; next is the analysis study laser detection technology in the

3、application of wood processing equipment, collect the relevant data about the principle of laser detection technology and is currently in the application of wood processing enterprise, analyzes the advantages and disadvantages of laser detection technology and put forward its own proposals. keywords

4、: laser cutting; laser detection; laser scanning 1前言激光技術(shù)是60年代初發(fā)展起來(lái)的影響了人類生活方方面面的一門新興科學(xué),由于激光具有強(qiáng)度高、單色性好、相干性好和方向性好等特點(diǎn),在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,大大推動(dòng)了制造業(yè)的進(jìn)步。目前在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用了激光層析成像、激光無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和激光振動(dòng)測(cè)量。激光快速成型技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光標(biāo)記技術(shù)、激光熱處理技術(shù)和激光內(nèi)腔加工技術(shù),對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少材料利用率有重要意義,也為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無(wú)污染制造提供了技術(shù)基礎(chǔ)。作為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志

5、和現(xiàn)代信息社會(huì)光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進(jìn)國(guó)家的高度重視。激光加工是國(guó)外激光應(yīng)用中最大的項(xiàng)目，也是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段，主要是kw級(jí)到10kw級(jí)co2激光器和百瓦到千瓦級(jí)yag激光器實(shí)現(xiàn)對(duì)各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據(jù)19971998年的最新激光市場(chǎng)評(píng)述和預(yù)測(cè)，1997年全世界總激光器市場(chǎng)銷售額達(dá)32.2億美元，比1996年增長(zhǎng)14，其中材料加工為8.29億美元，醫(yī)療應(yīng)用3億美元，研究領(lǐng)域1.5億美元。1998年總收入預(yù)計(jì)增長(zhǎng)19，可達(dá)到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預(yù)計(jì)超過(guò)10億美元，醫(yī)用激光器是國(guó)外第二大應(yīng)用。 激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，

6、co2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70和20，表面處理則不到10。而yag激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記（50）和切割（15）為主。在美國(guó)和歐洲co2激光器占到了7080。我國(guó)激光加工中以切割為主的占10，其中98以上的co2激光器，功率在1.5kw2kw范圍內(nèi)，而以熱處理為主的約占15，大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸套。這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益都很高，故有很大的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，激光在木材加工中日益得到廣泛應(yīng)用。在木材工業(yè)中并不一定需要大功率激光裝置，而且由于木材相對(duì)激光源具有非常好的加工性，所以隨著工廠自動(dòng)化要求的提高，木材工業(yè)被認(rèn)為是最容易應(yīng)用激光技術(shù)的領(lǐng)域之一。前人已經(jīng)做過(guò)

7、有關(guān)激光技術(shù)在木材切割中的應(yīng)用，激光技術(shù)在木材無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用，木質(zhì)材料雕刻技術(shù)等方面的研究，已有人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出較好的加工條件和加工工藝參數(shù)并且已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中。但在國(guó)內(nèi)木材加工實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，激光技術(shù)并沒(méi)有得到很好的推廣，僅有少量大型的企業(yè)應(yīng)用了激光技術(shù)，就目前而言應(yīng)用最多的是激光切割技術(shù)和激光檢測(cè)技術(shù)，加大對(duì)激光技術(shù)的應(yīng)用研究，對(duì)于提高整個(gè)木材加工行業(yè)的自動(dòng)化和機(jī)械化水平，提高木材的利用率和和勞動(dòng)生產(chǎn)率有重大意義。2 激光技術(shù)在木材加工技術(shù)和裝備中的應(yīng)用2.1激光切割與雕刻技術(shù)在木材加工中的應(yīng)用激光切割與激光雕刻技術(shù)是激光技術(shù)中應(yīng)用最多的，廣泛應(yīng)用于航空、冶金、汽車工業(yè)、醫(yī)療、非金

8、屬工業(yè)加工等領(lǐng)域。在木材工業(yè)領(lǐng)域中，激光切割與激光雕刻主要應(yīng)用在木材的切割、高檔家具的加工和圖案雕刻等方面。近年來(lái)，有關(guān)激光切割與激光雕刻的研究你較多，主要是對(duì)激光切割的最佳工藝條件的研究，對(duì)激光切割優(yōu)越性的分析等。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要通過(guò)收集相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解激光切割與雕刻技術(shù)的加工原理，了解一些目前企業(yè)中常用的一些激光切割與激光雕刻的設(shè)備，了解其加工參數(shù)、加工特性、加工特點(diǎn)，另外就是收集目前國(guó)內(nèi)外的激光切割和激光雕刻技術(shù)的應(yīng)用范圍，特別是在木材工業(yè)中的應(yīng)用情況。2.2激光無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在木材加工裝備中的應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)，又稱非破壞性檢測(cè)，是利用材料的不同物理力學(xué)或化學(xué)性質(zhì)在不破壞目標(biāo)物體內(nèi)部及外觀

9、結(jié)構(gòu)與特性的前提下，對(duì)目標(biāo)物體相關(guān)特性（如形狀、位移、應(yīng)力、光學(xué)特性、流體性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等）進(jìn)行測(cè)試與檢驗(yàn)，尤其是對(duì)各種缺陷的測(cè)量。無(wú)損檢測(cè)的最大特點(diǎn)是既不破壞材料的原有特性，而且能在短時(shí)間內(nèi)獲得期望的結(jié)果，以便操作人員迅速作出判斷，有利于連續(xù)生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，有利于作出正確的決策。木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，已取得很大的成就，在木材分等、木材水分測(cè)定、干燥控制、溫濕度測(cè)定、強(qiáng)度與彈性模量、木材缺陷的檢測(cè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前最新的激光無(wú)損檢測(cè)主要有激光全息、激光散斑、激光超聲等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)，這些技術(shù)由于其在無(wú)損檢測(cè)方面具有獨(dú)特能力而無(wú)可爭(zhēng)議地成為無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的新成員。它們應(yīng)

10、用于木材的無(wú)損檢測(cè)也將是木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。2.3 激光掃描技術(shù)在原木端面輪廓掃描中的應(yīng)用在人造板生產(chǎn)中對(duì)原木進(jìn)行旋切時(shí)需要先進(jìn)行定心，傳統(tǒng)的定心方法主要靠人的經(jīng)驗(yàn)或光學(xué)成像的知識(shí)，對(duì)原木的利用率不高，并且對(duì)一些比較彎曲的原木更不易確定圓心，通過(guò)激光掃描木段的端面，然后在計(jì)算機(jī)上模擬出木段端面的形狀。在一些大型的人造板企業(yè)中已經(jīng)使用了激光掃描進(jìn)行木段定心，大大提高了木材的利用率，也提高了木材加工設(shè)備的自動(dòng)化水平。3國(guó)內(nèi)外激光技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題激光是本世紀(jì)的重大發(fā)明之一，具有巨大的技術(shù)潛力，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，激光技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，成為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的技術(shù)手段。展望激光

11、技術(shù)的發(fā)展前景，應(yīng)該有以下三個(gè)趨勢(shì)：一是：激光器技術(shù)開發(fā)向高功率、高光束質(zhì)量、高可靠性、高智能化和低成本方向發(fā)展。 二是：激光器研究向固態(tài)方向發(fā)展，半導(dǎo)體激光器和光纖激光器成為激光器發(fā)展方向的代表。三是：激光技術(shù)與其他學(xué)科結(jié)合，不斷拓展新興應(yīng)用領(lǐng)域，比如激光化學(xué)、激光醫(yī)療等，特別是精密和微細(xì)加工領(lǐng)域的應(yīng)用是激光加工的重點(diǎn)應(yīng)用方向，在高度精密加工的場(chǎng)合得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，如電子、半導(dǎo)體、通訊、光存儲(chǔ)、醫(yī)療儀器、微機(jī)械制造、生物、環(huán)境等行業(yè)。然而，激光技術(shù)的發(fā)展也存在一些問(wèn)題。大型的激光設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)成本也較高，對(duì)操作工人的要求很高，因此激光加工設(shè)備很少有中小企業(yè)使用，到目前為止國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)

12、的大型企業(yè)在使用，如何降低激光設(shè)備的成本，成為未來(lái)激光技術(shù)進(jìn)一步推廣使用的巨大障礙。4 激光技術(shù)在木材加工領(lǐng)域進(jìn)一步應(yīng)用的探討 由于激光技術(shù)的特點(diǎn)，其在木材工業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，目前激光切割和激光雕刻已經(jīng)在許多木材加工企業(yè)得到利用。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，激光技術(shù)一定會(huì)在更多的木材行業(yè)得到應(yīng)用，就目前而言，激光技術(shù)已經(jīng)在高檔家具的雕刻裝飾、復(fù)雜形狀的裝飾品、特殊木材激光熱處理等方面有更多的應(yīng)用。文獻(xiàn)資料:1 n.naderl,preliminary investigations of ultrafast intense laser woodprocessingj. forest produc

13、ts journal,1999,9：72-762 yuko fujiwara,yoshihisa fujii,shogo okumura.robust gaussian filter and three -dimensional parameter to evaluate wood surfaceroughness as related to tactile roughness.proceedings of the 16th internationalwood machininseminar,2003;356-360. 3 閆正航，秦衛(wèi)陽(yáng)，任興民等, 激光在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用與發(fā)展, 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2000（9）4 孫玲芳，嚴(yán)椿綬，激光技術(shù)在木材切割中的應(yīng)用，林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2005（5）:11-155 趙靜，錢樺，張厚江，黃晨，激光雕刻木材工藝參數(shù)的研究，2006（6）:15-176 王炳云. 激光切削在木材加工中的應(yīng)用j. 林業(yè)科技開發(fā)，1994，1：25-27.7 曹平祥. 木材激光切割及其影響因素c，第一屆木工機(jī)床科技論文報(bào)告會(huì)征文，1995：1-3.8 張厚江，錢樺，王磊，