1、激 光 技 术 在 木 材 工 业 中 的 应 用摘 要 ： 本 次 毕 业 设 计 的 内 容 主 要 是 进 行 激 光 切 割 与 雕 刻 技 术 在 木 材 加 工 中 的 应 用 与 实 验 研 究 ，通 过 实 验 得 出 激 光 切 割 不 同 种 类 的 木 质 材 料 的 最 佳 的 加 工 条 件 和 加 工 工 艺 参 数 ； 其 次 是 分 析 研 究激 光 检 测 技 术 在 木 材 加 工 装 备 中 的 应 用 ， 收 集 相 关 的 数 据 资 料 了 解 激 光 检 测 技 术 的 原 理 及 其 目 前 在木 材 加 工 企 业 中 的 应 用 情 况 ，
2、分 析 激 光 检 测 技 术 的 优 缺 点 并 提 出 自 己 的 建 议 。关键词：激光切割；激光检测；激光扫描The application of Laser technology in wood industryAbstract: the graduation design is the main content of the laser cutting and sculpture technology in wood processing the application and experimental research, through experiment laser cutt
3、ing different kinds of woodiness material processing conditions and the best of the processing parameters; Next is the analysis study laser detection technology in the application of wood processing equipment, collect the relevant data about the principle of laser detection technology and is current
4、ly in the application of wood processing enterprise, analyzes the advantages and disadvantages of laser detection technology and put forward its own proposals. Keywords: laser cutting; Laser detection; Laser scanning 1 前言激光技术是 60 年代初发展起来的影响了人类生活方方面面的一门新兴科学,由于激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好等特点,在先进制造技术领域得到了广泛的
5、应用,大大推动了制造业的进步。目前在制造业中广泛应用了激光层析成像、激光无损检测技术和激光振动测量。激光快速成型技术、激光焊接技术、激光切割技术、激光打孔技术、激光标记技术、激光热处理技术和激光内腔加工技术,对提高产品质量、提高劳动生产率、减少材料利用率有重要意义,也为实现自动化、无污染制造提供了技术基础。作为 20 世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到世界先进国家的高度重视。激光加工是国外激光应用中最大的项目，也是对传统产业改造的重要手段，主要是 kW级到 10kW 级 CO2 激光器和百瓦到千瓦级 YAG 激光器实现对各种材料的切割、焊
6、接、打孔、刻划和热处理等。据 19971998 年的最新激光市场评述和预测，1997 年全世界总激光器市场销售额达 32.2 亿美元，比 1996 年增长 14，其中材料加工为 8.29 亿美元，医疗应用 3 亿美元，研究领域 1.5 亿美元。1998 年总收入预计增长 19，可达到 38.2 亿美元。其中占第一位的材料加工预计超过 10 亿美元，医用激光器是国外第二大应用。 激光加工应用领域中，CO2 激光器以切割和焊接应用最广，分别占到 70和 20，表面处理则不到10。而 YAG 激光器的应用是以焊接、标记（50）和切割（15）为主。在美国和欧洲CO2 激光器占到了 7080。我国激光加
7、工中以切割为主的占 10，其中 98以上的 CO2激光器，功率在 1.5kW2kW 范围内，而以热处理为主的约占 15，大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高，故有很大的市场前景。近 年 来 ， 激 光 在 木 材 加 工 中 日 益 得 到 广 泛 应 用 。 在 木 材 工 业 中 并 不 一 定 需 要 大 功 率激 光 装 置 ， 而 且 由 于 木 材 相 对 激 光 源 具 有 非 常 好 的 加 工 性 ， 所 以 随 着 工 厂 自 动 化 要 求 的提 高 ， 木 材 工 业 被 认 为 是 最 容 易 应 用 激 光 技 术 的 领 域 之
8、 一 。 前 人 已 经 做 过 有 关 激 光 技 术在 木 材 切 割 中 的 应 用 ， 激 光 技 术 在 木 材 无 损 检 测 中 的 应 用 ， 木 质 材 料 雕 刻 技 术 等 方 面 的研 究 ， 已 有 人 通 过 实 验 得 出 较 好 的 加 工 条 件 和 加 工 工 艺 参 数 并 且 已 经 应 用 到 实 际 的 生 产中 。 但 在 国 内 木 材 加 工 实 际 的 生 产 过 程 中 ， 激 光 技 术 并 没 有 得 到 很 好 的 推 广 ， 仅 有 少 量大 型 的 企 业 应 用 了 激 光 技 术 ， 就 目 前 而 言 应 用 最 多 的 是
9、 激 光 切 割 技 术 和 激 光 检 测 技 术 ，加 大 对 激 光 技 术 的 应 用 研 究 ， 对 于 提 高 整 个 木 材 加 工 行 业 的 自 动 化 和 机 械 化 水 平 ， 提 高木 材 的 利 用 率 和 和 劳 动 生 产 率 有 重 大 意 义 。2 激光技术在木材加工技术和装备中的应用2.1 激光切割与雕刻技术在木材加工中的应用激光切割与激光雕刻技术是激光技术中应用最多的，广泛应用于航空、冶金、汽车工业、医疗、非金属工业加工等领域。在木材工业领域中，激光切割与激光雕刻主要应用在木材的切割、高档家具的加工和图案雕刻等方面。近年来，有关激光切割与激光雕刻的研究你较
10、多，主要是对激光切割的最佳工艺条件的研究，对激光切割优越性的分析等。本次毕业设计主要通过收集相关的文献资料，了解激光切割与雕刻技术的加工原理，了解一些目前企业中常用的一些激光切割与激光雕刻的设备，了解其加工参数、加工特性、加工特点，另外就是收集目前国内外的激光切割和激光雕刻技术的应用范围，特别是在木材工业中的应用情况。2.2 激光无损检测技术在木材加工装备中的应用无损检测，又称非破坏性检测，是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各种缺陷的测量。无损检测的最大
11、特点是既不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生产效率，有利于作出正确的决策。木材无损检测技术经过50多年的发展，已取得很大的成就，在木材分等、木材水分测定、干燥控制、温湿度测定、强度与弹性模量、木材缺陷的检测等方面得到了广泛的应用。目前最新的激光无损检测主要有激光全息、激光散斑、激光超声等无损检测新技术，这些技术由于其在无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。它们应用于木材的无损检测也将是木材无损检测技术的发展方向。2.3 激光扫描技术在原木端面轮廓扫描中的应用在人造板生产中对原木进行旋切时需要先进行定心，传
12、统的定心方法主要靠人的经验或光学成像的知识，对原木的利用率不高，并且对一些比较弯曲的原木更不易确定圆心，通过激光扫描木段的端面，然后在计算机上模拟出木段端面的形状。在一些大型的人造板企业中已经使用了激光扫描进行木段定心，大大提高了木材的利用率，也提高了木材加工设备的自动化水平。3 国 内 外 激 光 技 术 的 发 展 趋 势 和 存 在 的 问 题激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力，经过几十年的发展，激光技术已经广泛应用到各行各业，成为现代工业不可或缺的技术手段。展望激光技术的发展前景，应该有以下三个趋势：一是：激光器技术开发向高功率、高光束质量、高可靠性、高智能化和低成本方向发
13、展。 二是：激光器研究向固态方向发展，半导体激光器和光纤激光器成为激光器发展方向的代表。三是：激光技术与其他学科结合，不断拓展新兴应用领域，比如激光化学、激光医疗等，特别是精密和微细加工领域的应用是激光加工的重点应用方向，在高度精密加工的场合得到进一步推广和应用，如电子、半导体、通讯、光存储、医疗仪器、微机械制造、生物、环境等行业。然而，激光技术的发展也存在一些问题。大型的激光设备价格昂贵，维护成本也较高，对操作工人的要求很高，因此激光加工设备很少有中小企业使用，到目前为止国内仅有少数的大型企业在使用，如何降低激光设备的成本，成为未来激光技术进一步推广使用的巨大障碍。 4 激光技术在木材加工领
14、域进一步应用的探讨由于激光技术的特点，其在木材工业中得到越来越广泛的应用，目前激光切割和激光雕刻已经在许多木材加工企业得到利用。在未来的发展过程中，激光技术一定会在更多的木材行业得到应用，就目前而言，激光技术已经在高档家具的雕刻装饰、复杂形状的装饰品、特殊木材激光热处理等方面有更多的应用。文献资料:1 N.Naderl,preliminary investigations of ultrafast intense laser woodprocessingJ. Forest Products Journal,1999,9：72-762 Yuko Fujiwara,Yoshihisa Fujii,
15、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 闫正航，秦卫阳，任兴民等, 激光在无损检测中的应用与发展, 机械科学与技术，2000（9）4 孙玲芳，严椿绶，激光技术在木材切割中的应用，林业机械与木工设备，2005（5）:11-
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