光學加工技術范文

導語：如何才能寫好一篇光學加工技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：脈沖激光；分子動力學模擬；表面加工；微納尺度

中圖分類號：TH20 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0210-02

Abstract：The process of picosecond pulsed laser ablation of metal copper were investigated by molecular dynamics simulation， get the motion and position information of atoms and the morphological changes of surface during the ablation process. The physical quantity of the whole process are compute by statistical physics program. Finally， the dynamic characteristics and defect control for laser ablation of metals are discussed.

Key words：pulse laser； molecular dynamics simulation； surface process

前言

隨著新型激光器的飛速發展，激光加工開辟出了眾多新的領域。由于具有極高的實驗價值及技術意義，高能短脈沖激光對金屬材料的燒蝕以引起了學者們極大的興趣[1]。還有學者對激光輔助在材料內部制作三維結構進行了深入研究。對于特定的工程應用，激光對材料造成的粒子高度聚集和結構損傷對產品應用有極大危害；另一方面，激光加工對材料結構的破壞又會產生獨特的熱力學性能[2]。因此，迫切需要對激光燒蝕過程中材料形態及相態變化進行深入研究，從而有效控制激光加工過程，優化加工工藝[3]。

1 物理模型

本次分子動力學模擬采用最常用的電子電氣金屬材料單晶銅作為靶材，為了更好地觀察激光加工過程中材料內部的形態以及各項參數變化，靶材模型設定為施加了周期性邊界條件的薄板，可得到類似剖面圖的觀察效果。本次模擬建立的物理模型如圖1所示：采用的單晶銅材料尺寸為361.5×361.5×36.15（單位為，1=0.1nm），激光經透鏡聚焦后從Z軸正方向射入薄板中。

在模擬建立的模型中，402000個金屬銅原子以FCC（面立方）晶格的形式整齊排列于薄板模擬盒子內。原子初始速度由設定的初始溫度85K按麥克斯韋-波爾茲曼分布隨機選取。模擬采用開源軟件LAMMPS進行計算。由于模擬系統中粒子體量極為龐大，因此在X、Y方向施加周期性邊界條件，可在節約計算資源的同時避免邊界效應的影響以保證計算的可信度；同時，在Z方向施加自由邊界條件以觀察燒蝕過程中材料的形變及相變。

2 材料形態變化

本次分子動力學模擬采用脈寬為1ps，波長5320nm，能量密度為78.5J/m2的脈沖激光對單晶銅材料進行燒蝕處理。本次分子動力學模擬研究中，計算輸出的原子運動軌跡文件中包含了銅原子在各個時刻點的速度及位置信息。通過對這些粒子的位置變化我們可以得出靶材在激光作用下其表面形貌的演變過程；通過對各個粒子的速度信息進行計算又可以得到該粒子的動能數據，從而對燒蝕過程激光能量與銅原子的相互作用產生解析作用。

由圖2我們可以看出激光加載4ps后，激光燒蝕點處的粒子振動動能明顯增大，但仍然保持在其平衡位置附近振動，因此靶材表面尚平整，未出現明顯皺褶。隨著激光脈沖能量的持續加入，到8ps時燒蝕點附近的材料中的粒子動能持續增大，超過燒蝕閾值，使得粒子脫離其鄰近粒子及電子云的束縛，此時靶材表面已有少量材料氣化。

在材料表面發生氣化的同時，靶材內部也在發生著熱量的累積。激光照射的過程中，燒蝕點處粒子在平衡位置的劇烈震蕩也會帶動其他粒子進行振動，從而將能量傳遞到更遠處，這個過程就是吸收到的激光能量的傳遞與累積。在這樣的作用下，到了12ps時我們可以發現燒蝕點處大量的材料氣化已經不可抑制，此處粒子的數密度迅速下降，這表明已有大量的氣化現象發生。同時，氣化產生的材料大量向外噴射，這也使得燒蝕點處熔池內的材料受到了強烈的反作用力的擠壓。結合24ps時的材料形態圖我們可以看到：反作用力的強烈擠壓使得熔池內的材料有向左右兩側分開的趨勢，進而在燒蝕點處形成一個“U型”凹槽。

3 溫度分布

在這次溫度分布云圖的繪制工作中，我們選取與形態變化圖保持一致的各個時間點進行分解繪制。從圖3中我們可以看出，在激光燒蝕過程中，激光能量與原子動能的迅速轉換使得系統中燒蝕點附近的溫度急劇升高。在燒蝕點處，從零時刻的初始溫度85K上升到12ps時刻的峰值溫度5589.25K，其升溫速率約為。到24ps時激光能量達到峰值，此時燒蝕點處的溫度也達到最高值5635.89K，在這個過程中我們可以清晰地認識到激光燒蝕過程中能量的累積情況。隨后激光能量逐漸衰減，此時燒蝕點處向周圍傳導的熱量已大于從激光中吸收的能量，因此，燒蝕點處的溫度逐漸下降，材料內部溫度逐漸升高。

與晶體材料的燒蝕過程不同的是，在金屬銅的激光作用過程中，溫度的橫向傳導更加顯著，也可以說激光燒蝕對金屬銅的熱影響區更大。產生這一現象的原因主要包括兩大方面：第一，與晶體材料相比，金屬銅的熔點及沸點均較高（分別為1357.77 K、2835K），因此當激光能量加入到材料上時，晶體材料可以迅速地熔化、蒸發帶走熱量，而金屬銅材料卻不能，其累積的熱量只會向材料內部更深處傳導；第二，金屬材料由于其內部自由電子云及金屬鍵的作用使得其導熱系數（401W/（m?K））更大，熔池內累積的熱量能夠以更小的阻力傳導到材料內部，因此激光燒蝕銅材料的熱影響區比晶體材料更大，這是在實際應用中值得注意的問題。

4 結語

當激光能量加入到靶材表面時，隨著能量的增大，其振動愈發劇烈，達到一定程度后超過其周圍原子及電子云的束縛力，隨即脫離材料表面向環境中逃逸，這就是激光燒蝕過程中的氣化現象。

在溫度傳導方面，金屬銅材料內部自由電子云及金屬鍵的作用使得其導熱系數更大，使得溫度的橫向傳導更加顯著，也可以說激光燒蝕對金屬銅的熱影響區更大。

金屬銅材料由于其結構特殊性導致更高的晶格振動頻率，導致金屬銅中應力波傳播速度極快，遠大于晶體或者高分子聚合物。

參考文獻

[1]Nedialkov N N， Imamova S E， Atanasov P A， et al. Mechanism of ultrashort laser ablation of metals： molecular dynamics simulation[J].Applied Surface Science，2005，247（1-4）：243-248.

篇2

關鍵詞： 中職教育 激光加工技術專業 教材修訂

中職激光加工技術專業是滿足新興加工技術發展需要而派生的新專業，屬于機械加工類（激光精加工方向）。隨著激光技術的不斷發展，激光加工技術以獨特的作用，越來越顯示出其無窮魅力和強大生命力。五年前，在高校激光專家、激光企業行業精英的指導下，筆者有幸參與了來自全國中職院校的部分一線老師組織的激光加工技術專業教材的開發，相繼由中國地質大學出版社出版了《激光原理》、《激光加工設備》和《激光加工工藝》等三本核心教材。同時，還開發了集機械、電工電子、設備控制于一體的八本專業教材，基本滿足了全國兩百多所開設本專業的教學所需。隨著教學教學理念的不斷完善和教學設備的不斷更新，專業教材的修訂應是眼下工作的重點。下面，筆者就此提出幾點建議，供同仁們分享。

一、教材的修訂要有針對性

中職激光加工技術專業在全國起步只有短短五年時間，很顯然，專業發展還不夠成熟，甚至略顯稚嫩。盡管第一版共11本教材已經出版發行，并投入使用，但是還沒有完全被教學實踐所檢驗，加上不斷發展的新激光技術，教材的修訂顯得尤為重要。一些教材是盲目地四處抄襲，全然不顧專業的特點、學校、教師和學生的實際，這樣，編寫的教材就失去了應有的作用，達不到預期效果，可能僅僅是為了完成上級任務，應付檢查。原因有兩方面，一是參編人員受到自身條件限制，不能全面與系統地掌握激光加工技術專業知識，不能駕馭整個知識體系，生搬硬套原有的、陳舊的知識;二是往往受到傳統教材模式的影響，不能與時俱進，求新求變，不能把最新職教理念融入到教材編寫的環節里。編者應提高自我修養和水平，汲取激光加工技術專業涉及的豐富的營養，有針對性地挖掘新素材，修訂原版教材，這樣才能更好地為教學服務，為學生服務。

二、教材應以“會用、夠用和實用”為原則

修訂的教材應體現“會用、夠用、實用”的原則。在教學內容上，厘清知識點，把握好知識關聯度，由淺入深，把握分寸，不易過分繁冗;需強化對學生動手實踐能力的提升環節，弱化復雜知識的無謂闡述，簡單明了，喜聞樂見，通俗易懂。

通過幾年的教學實踐，《激光原理》一書中所涉及的幾何光學基礎、激光產生的原理、光學諧振腔、激光基本技術、典型激光器和激光在工程技術上的應用等六大體系，顯然，實用性不強，必須從知識形式、體系和內容上做較大修訂。為此，一是把《激光原理》改成《激光基礎》，二是優化原有六個知識體系，變為光學初步、激光器的光學元件、激光概述、光學諧振腔與典型激光器、激光的基本技術等五個體系，并從內容上做較大程度的變動，最大限度地讓“會用、夠用和實用”落到實處。

三、教材應以培養知識、技術和技能型人才為目標

隨著中等職業教育進入一個強調內涵質量發展階段，結合區域產業結構升級的現實要求，人才的培養通過教材這一載體體現出來，不失為一個主要捷徑。不僅表現在職業素養、職業道德、心理素質、人文科技等方面，還表現在專業知識的攝取、技術的提高和技能的形成上，教材的修訂依然要堅持以市場為導向、以學生為主體、企業行業和學校深度參與。

《激光加工設備》里涉及很多種類的激光器，其中半導體激光器、CO■激光器兩種最具代表性，廣泛運用于常規教學實習和實訓中。教材內容一方面要加強對學生的基礎知識傳授，這是提升學生知識內涵的需要，另一方面更要凸顯對學生技術、技能的培養。原有教材設定的包括激光打標、激光切割、激光焊接、激光內雕等35個實習、實訓項目，通過不斷地調整改良，修訂后變成了28個任務，設計任務目標，多采用理實一體化教學模式，讓學生在兩年內逐一完成，使枯燥乏味的知識在動手操作的過程中，在技術技能的不斷提高中得到進一步消化和鞏固。

四、教材應具有鮮明的時代特點

目前，中職激光加工技術專業所使用的教材包括機械、電工電子和激光加工，三位一體，形成了模塊式、有梯次的理論體系。為了讓課程體系更具有時代特點，體現激光加工這一特色鮮明的新技術，教材的修訂要涉及以下幾個重要方面：

1.理實一體化教學。以與專業系列教材同步配套的《激光加工實訓技能指導（上、下冊）》（華中科技大學出版社出版）為例，按三年制“2+1”模式制訂教學計劃，第一學期進行“鉗工訓練”，三周完成，之后組織參加工具鉗工中級工技能鑒定;第二學期是為期四周的“電力拖動訓練”專題，完成任務后組織電工中級工技能鑒定;第三、第四學期，均安排為期八周的激光加工、工藝和激光器裝調等專題實訓，任務完成后，進行激光器裝調中級工技能鑒定。教學實踐表明，理實一體化教學法，是一種行之有效的好方法。

2.校企合作。“深化產教融合、校企合作”是“決定”中的又一個亮點，對此，修訂的教材必須涉及產教融合、校企合作的理念。一是教材的修訂要邀請行業企業專家廣泛參與，他們最知道學生畢業后做什么，市場需要什么;二是教材要建立健全“工學結合、頂崗實習”的具體內容，不能有名無實;三是教材要體現學生作品、產品和商品這一“三品”遞進的思想，讓學生在參與用激光器加工各類商品的過程中，做準職業人。

篇3

微型化和智能化始終代表著現代工業和科技的主要發展方向。微電子、微機械、微光學等一連串“微工程”的興起和發展，將科學技術帶進了一個全新世界。

進入21世紀，隨著社會的發展和技術的進步，由光學與微電子、微機械、納米技術互相融合、滲透、交叉而形成的前沿學科―微納光學，因其獨特優勢成為目前研究者關注的焦點。

微納光學在基礎研究和設計制造技術方面的進步，變革了傳統光學與技術的發展路線，促進了光學系統微型化、集成化的發展，在生命科學、生化、通信、數據存儲、新能源利用等領域都表現出巨大的應用價值和市場潛力。

電子科技大學物理電子學院教授、博士生導師付永啟，多年從事微納光學研究，在微細加工、納米加工、衍射光學、微光學、表面等離子體光學及近場光學等領域取得了多項研究成果，始終參與和推動著“微世界”中的無限精彩。

立足前沿，引領尖端研究

“微納光學”顧名思義分為微米光學（簡稱微光學）和納米光學兩部分，即微米和納米尺度上的光學研究。”付永啟在接受采訪時，首先談到了微納光學的研究情況。

據付永啟介紹，微光學是基于微細加工技術、研究微米尺度的微光學元器件設計、制作以及應用的學科。而納米光學主要研究光的空間傳播范圍在納米尺度時的倏逝波特性，并通過基于近場光學結構的納米探針來描述和控制的過程及應用。

“在納米光學研究中，作用于近場的光學系統突破了傳統的衍射極限限制，能夠對納米光學結構進行空間分辨率在納米量級的分析；同樣，通過基于亞波長光學結構或器件，能夠實現高密度的數據存儲，不但可以實現微米范圍的成像，也可以實現高清晰度的相位合成、單分子探測以及局部區域光譜分析。”

正是這些獨特的優勢，使微納光學自產生之日起，便始終處于研究者關注的中心，并愈發活躍。

雖然我國在微納光學領域已經取得了一定的成果，但同國際相比，無論在基礎研究還是應用轉化方面都存在一定差距，總的來看原創性技術太少，能夠轉化為產業、推動光電子產業發展的更少。

付永啟認為，要使微納科學與技術為人類造福，必須從基礎研究做起，打下堅實基礎的同時，緊密結合產業領域發展需求，準確把握市場方向，重點攻關，進而帶動全面發展。

而付永啟的研究成長過程，也恰巧暗合了微納光學從基礎研究到產業應用，以點帶面的發展路線。

世界微納光學蓬勃發展的1990年代，付永啟走進了這一領域。

1994年，付永啟在中科院長春光機所研讀博士，“當時是跟導師一起做國家航天‘921’項目中的一個子項目―‘動態目標發生器’的研究，我主要負責曲面光刻的研究。”那是他接觸到微光學并逐漸對微光學元器件的設計制作產生興趣的開始。

在博士后研究階段，付永啟又接著在衍射光學元件的設計制作方面開展了深入研究。隨后為了開闊視野、提升研究能力，付永啟于1998年赴新加坡南洋理工大學精密工程與納米技術中心作研究員，借助當地優越的軟硬件條件繼續深入開展微光學以及后期納米光學領域的研究工作。

在新加坡，通過與科研院所及工業界的合作，付永啟開展了多個橫向和縱向項目研究，接觸到了微電子、微機電系統（MEMS）、微納加工、納米計量、及生化分析等多學科領域的知識，先后完成了多項重大研究課題，并取得了許多創新性成果。

2001年，付永啟將目光專注到了一種新的微納光學元件一步加工制作方法―聚焦離子束制作技術上，經過兩年的反復研究、實驗，終于獲得成功并使技術逐漸成熟。

付永啟利用納米加工技術實現了微光學元件與光電子元/器件的集成一體化，即利用聚焦離子束技術直接一步將微光學元器件甚至納米光子元器件與光電子器件集成于一體，從而達到直接控制光束的目的。這一技術擺脫了傳統的采用離散光學元件對激光束進行準直或聚焦的方法，不但減少了系統元件數，而且節省了空間，更容易實現系統的輕量化和小型化，對微系統的開發具有重要意義。

同時，他還發現了兩種材料，它們在聚焦離子束轟擊下具有材料自組織成型特性，該特性可直接用于微光學元件的結構成型。以該技術為基礎，能夠制作出幾種特定的微光學元件，包括微正弦光柵、微閃耀光柵等。

此外，付永啟還利用聚焦離子束直接寫入法和輔助沉積法成功實現了微光學元件與光電子元/器件的集成一體化，為光學系統的小型化、微型化、平面化提供了制作技術保障。該集成一體化元/器件已經廣泛應用于生命科學、生化、通信、數據存儲等領域，至今仍在應用，還沒有其他方法能夠替代。

值得一提的是，聚焦離子束技術在微電子行業的廣泛應用，大大提高了微電子工業上材料、工藝、器件分析及修補的精度和速度，目前已經成為微電子技術領域必不可少的關鍵技術之一。同時，由于它集材料刻蝕、沉積、注入、改性于一身，有望成為高真空環境下實現器件制造全過程的主要加工手段。

毅然回國，助力產業發展

2007年，付永啟放棄國外優越的待遇和生活，帶著累累碩果和先進理念回國，受聘于電子科技大學物理電子學院。9年的國外工作和生活經歷，使付永啟真正體會到“國家”二字的含義，而回國發展也正是其心之所向。

隨著科技的進步和需求的轉變，目前國內微納光學技術研究主要集中在基于特異性材料的微波天線、隱形技術、納米光刻等幾部分，研究趨勢也朝著更加實用性發展，包括軍用和民用。而在產業方面，付永啟認為應重點結合能源和生命科學等熱門領域的需求，積極探索，主動推進，研發出具有代表性的產品，如高效率光伏電池、光熱療法治療癌癥、多通道微型生化傳感器等。

在學校和所在團隊的支持下，付永啟在納光子結構、元器件及其應用方面取得多項國家自然科學基金項目的資助，目前主要在納光子結構的精細聚焦及成像研究，包括基于納光子結構的超分辨聚焦成像、負折射材料的制備及應用、近場表征等方面開展進一步的深入研究，并推進其盡快走向應用。

多年從事理工科學研究的付永啟，處處透著濃郁的人文氣息。他看重學生的做事態度勝過考試成績，鼓勵學生積極與其他學科的人員交流，在學科交叉中探尋思維方式的改變和新的研究切入點。

他認為創新更加需要自由開放的教育環境和多維度的思維模式，有源之水才能長久，有本之木才會繁茂。

他喜歡歷史、地理、天文、攝影等偏重人文的內容，注重精神層面的豐富與充實，并認為這才是人做事的動力和源泉。

篇4

【關鍵詞】 高職教育；工程光學；教學改革；考核方式

【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）33-0-02

武漢軟件工程職業學院激光加工技術專業是國家骨干高職院校的重點建設專業，《工程光學》作為該專業的一門專業基礎課程，掌握好這門課程的基礎知識和實踐技能，對學生后續課程的學習和未來的工作，將起到非常重要的作用。但在這門課程的教學過程中，往往很難達到理想的教學效果，分析其主要原因有兩點：一是教學內容與企業對高職學生所要掌握的基本技能有一定的差距；二是教師在教學方法和教學內容上往往沿用本科院校的教學方法。因此，加強對高職工程光學基礎課程的教學研究，使之適應高職教學要求，充分調動學生的學習積極性，提高教學質量十分必要。筆者結合實際教學經驗，提出從教學內容、教學方法、教學手段和考核方式等幾個方面進行教學構建。

一、明確培養目標

高職院校光電類專業是面向社會實際需求，培養德、智、體、美全面發展，適應生產、建設、管理和服務的第一線需要，掌握光伏太陽能、光電器件、光電儀器等方面的專業理論知識，從事光電子產品的裝配、調試、檢測、維護等工作的高素質技能型專門人才。

目前，高職院校在《工程光學》課程教學中普遍存在的問題是：高職《工程光學》的通用教材不夠完善，很少有與實際工程問題相聯系的例子[1]，缺少生動性、趣味性和啟發性的教學內容；在總課時的分配上，理論課時較多，實踐應用課時較少；課程考核方式上，理論比重考核大而實踐考核少，導致培養的學生所掌握的基本技能與企業對學生所要掌握的基本技能相差較大。因此，在教學中應重新構建如何使高職院校的工程光學課程的設置適應企業對人才的培養目標需求，如何使專業基礎理論與后續課程設計銜接、過渡與鋪墊，培養學生過硬基本功。

二、改革教學內容

課程教學要以培養學生的綜合職業能力、創新能力和高新技術應用能力為抓手。從職業能力培養的角度來分析，確定教學的要求、突出課程的基本內容，這是對課程教學的普遍要求。而落實到《工程光學》這門課程，總體要求是掌握光學的基本概念、基本原理，使學生能根據所學的專業知識來解決工程中的一些實際問題[2]。因此，在教學內容方面筆者根據對人才培養的要求作了如下調整：

（1）重視基礎知識和基本原理，適當減少繁雜的數學推導

根據學院國家骨干高職院校的建設方案，以及借鑒兄弟院校的教學經驗和企業對人才的需求，完善人才培養方案，重新明確了教學內容和教學要求[3]，《工程光學》屬于專業基礎課，高職學生一般在大一就開始了該課程的學習。因此，教師應將《工程光學》教學內容緊密、巧妙地融合于各門專業課程中，為學生后續課程的學習打下基礎。在理論課程的講授過程中，由于工程光學課程要求學生具有較扎實的高等數學知識，這恰恰是高職學生的短板。因此，在教學中保證夠用的原則下，應注重基本原理、定律的復習引導，適當減少繁雜的數學推導，強調概念的物理意義及其應用，同時既要涉及到相關原理的擴展應用，又要注意把握擴展的深度，這樣在學習過程中就可以做到事半功倍，學生學起來也會相對輕松。

（2）根據市場需求，調整教學內容，深化教學改革。

由于《工程光學》課程涉及的內容非常廣泛，在保證系統講授工程光學基礎知識的前提下，將生產一線涉及到的新技術、新工藝、新產品、新設備等相關的研究前沿和研究成果融入課堂教學中，同時根據人才培養方案的要求，來選取不同的教學內容。如：激光加工技術專業的學生通過學習幾何光學、物理光學的基礎知識，光學儀器使用及調試等基本知識從而使之掌握基本光學儀器測量技術，基本光路及光學現象的分析，激光光學器件調試技能，光學零件檢測、特性分析等基本技能；光電子技術專業的學生必須具備光學元件的加工與檢測，光學元器件的特性分析及調試，光電子設備和精密儀器的光學成像和測量系統分析。

（3）教學內容分理論、實驗、實訓三大模塊有序開展。

理論教學指導實驗、實訓教學；反過來實驗教學有利于對理論知識的理解，實訓教學有利于對理論知識的升華。然而傳統的實驗教學通常在課堂時間內安排一些驗證理論知識的實驗內容，較少運用理論知識去解決實際問題，而且由于受課時的限制，學生只能做事先安排好的實驗，幾乎沒有選擇的余地，這種實驗教學模式不利于發揮學生的學習積極性、不利于拓寬學生的知識面、不利于培養學生的工程意識及解決實際問題的能力。結合我院實際，對工程光學課程的實驗教學進行了改革，將工程光學實驗設置為一門單獨的實驗課程，制定獨立的實驗教學大綱，將課程學時數提高到48學時，系統地安排實驗，在實驗教學內容方面本著“逐步引導、循環上升”的原則[4]開展教學，在完成教學大綱規定的教學任務之余，實驗室還面向學生開放，學生不受學時限制，可根據自己的時間來預約實驗時間和內容，管理員只需準備好相應的實驗器材，在實驗過程中出現的問題，主要依靠學生自行解決，教師進行適當的指導，這樣極大的鍛煉了學生解決實際問題的能力。

實訓教學實行“項目型教學”，使學生真正體驗“學習的內容是工作，通過工作實現學習”，采用基于工作過程的光學零件加工工藝的實訓課程，《光學零件CAD與加工工藝》是一門理論與實踐結合緊密的實訓課程，是光電儀器設計、光電器件、光學檢測技術、光通訊等專業課程的重要聯接紐帶，是光學工程師和光電儀器工程師所必備的專業基礎知識。通過實訓使真正實現教室—車間，學生—員工，教師—師傅的轉變，在整個實訓過程中，分綜合型和設計型兩部分來安排實訓教學內容：

1）綜合性實訓是通過理論與實踐相結合的方式，幫助學生深入理解課程內容。實驗內容中包含了“光學零件的上盤、下盤技術”、“光學零件加工工藝流程”、“光學零件加工質量檢驗技術”、“光學零件的鍍膜和膠合工藝”等綜合實驗。“光學零件的上盤、下盤技術”主要是針對光學零件生產過程中所必需的加工夾具進行設計；“光學零件加工工藝流程”要求學生掌握光學零件的粗磨成型工藝、細磨工藝、拋光工藝、定心磨邊工藝和檢測的全套生產流程；“光學零件加工質量檢驗技術”要求學生會對加工工件的表面質量檢驗、面形檢驗、棱鏡的角度檢驗、幾何尺寸的檢驗；“光學零件的鍍膜和膠合工藝”主要訓練學生掌握光學零件特種工藝中薄膜設計和按一定技術進行結合的基本能力。

2）設計性實訓是結合課程教學或獨立于課程教學而進行的，實訓內容具有一定的綜合性、探索性。要求學生根據所掌握的Zemax等相應的光學設計軟件在電腦上對所設計的產品進行仿真，著重培養學生獨立解決實際問題能力和創新能力。

三、改革教學方法和教學手段

教學方法的變通，有利于學生對教學內容的理解，從而提高教學效果。結合實際情況，在授課過程中主要從以下幾個方面進行了教學方法和教學手段的改革。

1、利用現代化的教學手段，提高學生的學習興趣

工程光學課程圖多、知識面廣、公式推導復雜且具有一定抽象性。應用多媒體課件借助顏色、圖像、動畫等多種技術將授課內容圖文并茂的展示給學生，加深學生對課堂內容的理解，提高學生的學習興趣，而且可以大幅度擴展授課信息量，收到事半功倍的效果。另外，精心設計的多媒體課件，包括一些典型例題、習題的講解、現代光學的實際應用，甚至一些光學知識專題講座，用于課堂教學，同時上傳到校園網上，供學生課后學習，以適用于不同要求、不同程度學生的需要。在講授一些抽象的知識點時，使用多媒體課件能將單調、枯燥的理論知識變為生動、形象的動態畫面，易于學生理解和吸收[5]；同時節約了大量的作圖時間，有效提高課堂效率，從而解決了課程容量大與有限學時的矛盾。

（2）多做課堂演示實驗，多設光學實驗選修課程，激發學生的學習激情

課堂講解與演示實驗相結合，學生觀看教師的實際操作，更有利于定理、定律的理解，有利于提高教學效果。充分利用已有的示教儀器和設備，適當增加演示實驗教學。部分簡單的光學演示實驗可帶到課堂上，對于一些比較復雜的光學儀器如邁克爾遜干涉儀等設備，可以在實驗室進行理論教學，在講到顯微鏡結構和物鏡類型的時候，可將顯微鏡和物鏡拿到課堂上，對著實物逐個部分講解，再結合書上的光路圖，學生就很容易記住顯微鏡的結構形式和性能參數。在全校大力宣傳每年在武漢舉辦“中國光谷”光博會等重大活動，組織學生到光博會現場參觀和學習，同時面向全院增設一些交叉性較強的光學實驗公選課，內容向普及性、趣味性方向轉移，以激發學生的學習激情。

（3）重視互動教學，創新教學模式，鼓勵學生深度學習

為了提高學習效果，采用互動教學法，互動主要包括學生-老師互動、學生-學生互動、學生-內容互動等幾種形式。運用互動教學能激發學生在學習上的興趣，同時鼓勵學生深度學習。結合筆者的教學經驗：在講授課程時，要在教學實施方案中設有交流、討論專題，一般先由教師提出討論題目、要點、閱讀書目，學生可據此進行準備。討論前可將全班同學分成幾個學習小組，組內的每位同學分別承擔不同的任務，通過討論讓學生交流各自的學習情況，使學生能相互啟發、相互促進，從知識運作、技能訓練、語言表達、歸納總結等方面得到充分的鍛煉。在討論過程中，教師可根據學生表達的不同觀點，對每個小組的結果進行考評。因此，每個小組成員不但期望自己同組的同學努力，而且自己也會加倍努力，這樣大大刺激了學生的學習積極性，有效地幫助師生完成教學任務，同時使師生之間、學生之間的交流更加密切，整個學習過程是通過“組內合作，組間競爭，課堂內外結合[6]”來完成。使同學思維更加活躍，培養了學生探究問題的興趣、自學能力和獨立思考的能力。

四、改革考核方式

課程考核在某種程度上具有導向作用，采取何種形式進行課程考核將關系到教學效果的好壞和教學質量的高低。根據《工程光學》課程內容特點對學生的成績進行評定時，既要包括對基本知識掌握情況的考核，又要包括知識應用能力的考核。學生的總評成績可由以下幾部分[1]構成。

一是課堂表現和出勤情況，占15%。要求學生定期對教師所講的教學內容進行總結，并在課堂上談談自己在學習中遇到的困難以及最終解決這個問題的辦法。

二是知識考試，占40%。轉變傳統的考試觀念，樹立以能力測試為中心的考試制度，同時對考試命題提出較高要求，考題要能體現學生分析問題、解決問題的能力，要有利于學生發散性思維、創造性思維的培養。逐步探索多種考試方式，例如可以實行教考分離，考評主要由企業來完成等。

三是實踐技能考試，占45%。實踐技能主要分實驗和實訓兩部分來進行考核，考核是對學生實踐動手能力的高低進行評價，通過考核促使學生努力提高自己的實踐技能。

五、結束語

工程光學課程是一門理論性和應用性較強的課程，由于現代光學學科的迅速發展，對工程光學課程的教學改革是教學發展的必然要求。實踐證明，通過不斷改進教學內容、教學方法對實現高職《工程光學》教學改革的總體目標和提高學生應用光學的能力很有幫助。

參考文獻

[1]陳秀華.高職《電工技術》教學改革探索[J].職業技術教育.2011（17）：43-45.

[2]劉登飛.高職高專工程光學課程教學改革與實踐[J].教育改革.2011（8）：15-16.

[3]武旭華，肖韶榮，張仙玲.“工程光學”教學改革初探與實踐[J].電氣電子教學學報增刊.2009（31）：35-36.

[4]丁茹，李輝，趙麗，鄭桐.測控專業“光學基礎”課程教學改革探討[C].天津工程師范學院學報

篇5

關鍵詞:激光加工;機械制造;應用;優勢

工業生產加工技術是國家科技發展水平的代表，機械制造業的良好發展能給各行各業帶來積極的促進作用，而如今科學水平和技術水平仍然是我國工業發展的主要制約因素，而我國的工業想要發展就需要制造業開發和引進更多新的先進技術，激光加工技術作為新型加工手段應用于制造業，有利于提高機械制造行業整體的技術水平，給我國的機械設計、制造工藝以及加工觀念帶來巨大的改變，激光加工可以以獨特的方式完成普通機械加工難以完成的成型及精密加工作業，為工業中關鍵精密部件的生產提供了有力支持，將成為未來工業加工技術發展不可或缺的方式。

1使用激光加工機械零件的優勢

在機械加工行業中最常見的加工材料即為鋼材，無論是型材還是板材，采用先進的激光加工技術進行加工都比傳統的機械加工方式有更明顯的優勢，其主要表現如下:(1)采用激光加工所獲得的零件尺寸精度更高，相對于等離子加工或手工加工而言，激光加工能夠快速的獲得需要的零件形狀及尺寸，其尺寸精度能控制在0．1mm以內，且采用激光加工的零件斷面效果好，表面光滑，方便拼接及較精密的配合，而且不需要打磨及其他處理即可進行焊接作業。(2)從長久效益來看，激光加工相對于傳統的機械加工成本更低，盡管購置激光加工機的成本較高，但在后期的使用過程中，激光加工機就會體現出加工速度快、能耗低、零件合格率高，且壽命長、維修成本低的特點，這都是等離子切割機及其他機械加工所難以達到的。(3)激光加工不僅能用于零件的成型加工，其在金屬表面熱處理、金屬激光焊接、金屬表面精加工等眾多方面都發揮著重要且高效的作用，為提高生產效率和生產質量、開發新工藝、提升機械設計能力及創新能力提供了有力保證。

2機械制造中激光加工的形式與種類

激光加工在機械行業中的作用很多，下面主要介紹常見的激光加工及處理方式。

2．1激光切割加工技術

激光切割加工技術是利用聚焦后的高功率密度光束來照射工件，被照射的工件大量的吸收了激光的能量，導致局部溫度快速升高，當材料表面出現了熔化及氣化現象時，將氧氣吹入以起到助燃的作用，此時激光束與工件產生一定速度的相對運動，工件上也就形成了切縫。此外吹氣還能將熔渣除走以起到保護和冷卻鏡頭的作用。為提高工件材料對激光的吸收系數，在激光加工之前應對工件表面涂黑色墨汁進行黑化處理。通過激光切割制作的零件具有切割斷面光潔、表面應力小、熱影響范圍小、加工速度快、易于加工復雜的平面形狀等優點，且能夠切割特脆、特硬以及特軟的材料。

2．2激光熱處理技術

采用激光對零件的表面進行淬火處理，主要是利用激光能夠快速的對需要熱處理的零件表面進行掃描，導致零件表面一定范圍內的極薄厚度層因吸收激光的能量而溫度快速上升，再利用金屬對熱能傳導快的優良特性，表面所吸收的大量熱量會快速的傳導至零件的其他部位，進而在極短的時間內完成零件的自冷淬火，進而達到零件表面硬化處理的目的。此技術在我國主要應用于汽車發動機缸體修復領域，近年來很多激光淬火生產線紛紛建立，但應用的范圍還比較局限，沒有大范圍的發展起來。

2．3激光焊接技術

激光焊接以激光束為焊接能源，光束直接打在焊接接縫處，是熔融焊接的一種。在激光焊接過程中，激光束可以通過鏡子等光學元件進行引導，完成指定路徑后再通過聚焦鏡頭將光束投射到焊縫上。激光焊接屬于非接觸性焊接，在焊接過程中不需要對焊接件施加額外的壓力，但在焊接過程中應使用惰性氣體以防止熔化金屬氧化。激光焊接的特點是能夠將焊接所需要的能量降低到最小值，對被焊接件的金相變化范圍產生的熱影響小，不易產生焊接變形，整個過程對焊接機具的損耗很小。激光束由于可被光學元件引導路徑，因此可將其放置在與工件適當距離之處，通過路徑引導完成一些普通焊接空間上難以完成的任務，激光焊接可加工的材質范圍很大，可以對兩種不同材質的材料進行焊接。

2．4激光珩磨技術

激光珩磨技術主要是應用到汽缸缸體加工領域的一項新技術，它主要是利用高能量的激光束，在汽缸內壁上進行微觀幾何的加工，以達到汽缸內壁性能的要求，以保證在有油的工作情況下，能夠穩定的形成具有一定厚度的動態油膜。激光珩磨技術對零件內壁的加工時間段，工件所產生的熱應力小，且采用非接觸式加工，避免了傳統加工過程中刀具損耗及斷裂等問題，且激光珩磨可以在表面的微觀結構上形成與性能相匹配規則的儲油溝槽，能夠很大程度的延長零件的使用壽命。

3結束語

篇6

1、改良工裝夾具，擴大三片式研磨工藝的應用范圍，提高大中球面鏡片生產效率。

光學鏡片加工生產中，大中球面玻璃鏡片研磨工藝歷來都是單鏡片加工，存在加工效率低，品質不穩定的缺點，同時對操作技能要求又相對要高，隨著員工流動性增加，此矛盾日漸突出。在一次偶然的參觀機會中，××*同志了解到同行有一種多個產品同時加工的工藝。回來后他通過比對、參照設計出能同時研磨三個鏡片的夾具，通過多次修改、試用，開發出可以三個鏡片同時研磨的加工方法。但是隨之而來的問題使這種工裝夾具的加工非常復雜，同時只要有其中一個零件磨損，整個夾具全部報廢。為解決此問題，他對工裝夾具作了再次改良，大大簡化了工裝夾具的設計，同時具有使用方法簡單、加工過程穩定、夾具容易維護、加工費便宜、生產效率高等諸多優點。目前已經實現量產機種26個，完成產量580萬片以上，提高生產效率30%左右，不僅給公司帶來巨大經濟效益，還大大節省了設備和人員投入，為創建節約型企業作出了重要貢獻。

2、突破剛性盤±0.01mm鏡片量產加工工藝，培育鏡片加工核心本文來源：文秘站 競爭力。

光學鏡片加工生產中剛性盤工藝在××*已經導入多年，但對于中心厚度要求特別苛刻的鏡片一般只能采用單個加工，影響生產效率。去年接到國外重要客戶一個大批量訂單，工藝上只能進行剛性盤加工，且厚度規格只有±0.01mm，內部量產過程中由于工藝沒有突破，厚度不良最高達到30%，既無法完成客戶計劃，又使材料報廢導致成本巨大，因此面臨不是公司遭受巨大損失，就是失去這一客戶進而在業界造成不良影響的兩難境地。公司決定短期內突破這一加工工藝，××*同志在接到這一突擊任務后，經過認真分析，他認為剛性盤加工要保證產品品質，關鍵在于工裝精度。為此他遠赴廣東剛性盤工裝加工單位，實地了解工裝加工流程和檢測方法，經過數天實地潛心研究，終于找到了提高工裝精度的關鍵點，最終解決了此問題，使該產品量產厚度不良率控制在6%左右，最終出色地完成了網客戶的出貨計劃。更為重要的是在解決此問題的基礎上，他還對工裝加工基準作了規范（由××*提供基準，供應商按基準加工），同時設立進貨檢測標準及流程，確保工裝精度完全受控。通過以上改善，××*在該項目上的能力已經領先于同行，且同行很難效仿。

3、改善膠合產品光圈變形及斷膠工藝，大大提升膠合產品的檔次。

篇7

1、電子感光元件的生產技術幾乎都被日本廠家把持，其他國家未掌握核心科技；

2、國外在鏡頭的加工技術工業化做的最好，價格便宜且質量較好；

3、新興產業面臨很大壓力，如資金壓力，人才壓力，以及消費者對新品牌的不認可；

4、數碼單反相機的使用人群相對較少，而佳能、尼康在數碼單反相機方面技術成熟，市場競爭比較激烈；

篇8

有機發光二極管（OLED）制造的顯示器可以更大、更薄、更節能，與柔性基板結合，顯示屏可以折疊和展開，甚至可以集成到衣服上。

隨著納米光子學的發展，光刻技術讓芯片體積更小、功能更大。將納米光源、光子回路和電子電路無縫集成，將極大地增強互聯網的信息傳輸和處理能力。未來10年，網絡流量還會增加百倍，高質量的視頻聊天將不再有距離感。數據存儲也許采用光誘導熱輔助磁記錄技術，存儲密度更高。

光伏發電和光伏電池成本降低，會在更大范圍內提供更加廉價的清潔能源，甚至汽車和小型飛機也可以靠光伏動力行駛和飛行。如果激光慣性約束核聚變點火成功，我們就可以人造“小太陽”，一定程度上解決人類面臨的能源危機。

固態照明技術綠色環保，日趨廉價。高效發光二極管和“21世紀燈泡”將會廣泛使用，傳統的燈泡恐怕要到博物館才能看到。

飛秒激光高精度微加工技術已用于半導體、金屬等復合材料的加工，未來在航空航天領域的大型數字化加工和新型紅外隱身微納材料加工中必將大有作為。

先進制造技術的進步，將擴大高精度非球面透鏡的應用范圍，改善光數據存儲、光刻和天文觀察系統的性能。

光學傳感器等傳感系統將成為在情報、監視和偵察領域爭奪主導地位的下一個“戰場”，高性能激光武器將引發新一輪軍事革命，合成孔徑激光雷達將大顯神通。集成光電子電路蓄勢待發，將會為光學系統帶來史無前例的能力提升，光子比電子更抗電磁干擾，更有利于國防應用。

光帶給我們生命，光帶給世界美麗。人類在追問光的本性過程中，發展了光基技術，提高了我們的生活質量，改變了我們的生活方式。人類認識世界的每一次飛躍都不開光學的進步。人類從認識光，到利用光，再到駕馭光，這一過程推動著人類文明向前發展。

縱觀人類文明發展史，科學技術的每一次飛躍都得益于更精密、更靈敏的測量方法的涌現，而光和光基技術在時間、空間、速度、頻譜、強度等多個方面提供了前所未有的極端條件，勢必在信息、能源、健康、先進制造、國家安全、文化生活等重要領域發揮越來越重要的作用。也許在不久的未來，我們就會體驗到以下的技術革新。

21世紀，人們的醫療理念從治病為主轉變為預防為主，疾病的早期診斷尤為重要。新型光源和材料、成像設備、微流體技術和檢測方法將顯著提高生物醫學光學儀器的速度、靈敏度和精確度，造福人類。

單鏈DNA合成過程中的單分子熒光檢測可以在很短的時間內完成30億個堿基對的測序，幫助識別遺傳編碼中的疾病傾向，從而在發生嚴重病變前就采取預防措施。

將高分辨定量熒光顯微鏡和微流控技術與機器人技術結合，采用激光掃描高速分析血清中的特異性蛋白，研究與減緩腫瘤生長藥物的相互作用，有可能極大地加快藥物研發過程并降低成本。

通過雙光子成像探測單個神經元或神經元組，神經科學家可以激活或停用特定的神經回路，觀察整個神經回路對其的響應，從而重建復雜大腦的神經回路。

激光3D打印技術將大行其道，將來有可能打印復雜結構甚至人體器官。

全球定位系統GPS目前幾乎應用于每一部手機中，其定位精度取決于工作在微波頻率的原子鐘計時精度。銫原子鐘的精確度達到2000萬年不差1秒，定位精度將達到厘米量級。如果采用工作在光頻的“光鐘”，計時和定位精度又會提升超百倍。

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關鍵詞：覆蓋件模具；自動化加工；三維檢測；加工編程

引言

中國汽車產業的高速發展帶動了汽車覆蓋件模具業的高速發展。目前，國內主要模具企業在硬件上與國際水平差距正在快速縮小，甚至有一批企業已經達到世界先進水平，技術明顯進步。但是我們清楚的看到，有的模具企業花巨資從國外引進先進設備后，因制造技術未跟上，還是采用原來的加工方法，遲遲用不起來發揮不了應有的作用，只能在接單的時候充充當門面。特別是在模具自動加工方面，國外先進模具企業已經實現了模具自動化加工，我國大部分模具企業還停留在每臺機床必須有人值守的加工方式。本文從模具設計、消失型泡沫制造、鑄件檢測、NC編程以及虛擬加工等方面介紹模具自動化加工的關鍵過程。

1 3D設計

汽車覆蓋件模具3D設計是模具自動化加工的基礎。在2010年以前我國大多數模具企業在模具設計方面都是采取AUTOCAD+UG（CATIA）的模式，在結構設計方面采用AUTOCAD，在模面設計上采用UG、CATIA等3D設計軟件。這種特有的模具設計方式不僅不容易檢查干涉，而且在后續泡沫型制作過程中，鑄件廠只能根據2D圖紙用手工粘接泡沫型。一般情況下，鑄件廠家都會盡量多留點余量，保證后續能加工出產品。這樣既浪費材料，也增加了模具企業的成本，還導致加工環節出現余量不均而造成撞機等設備事故。

近年來，隨著主機廠對模具的要求越來越高和模具企業之間的競爭越來越激烈，模具企業大量引進了如：UG、CATIA等大型三維設計軟件和UG、POWERMILL、TEBIS等高端CAM軟件。三維設計的推廣將設計完成的模具直觀的表述出來，所有數據都可以從數模上直接測量，有效的解決2D設計的不足，為模具自動化加工奠定了基礎。

2 消失型泡沫型的制造

鑄件是汽車覆蓋件模具的基礎，高品質的鑄件不僅要求材料性能達到高水平，還要求鑄件余量均勻、幾何尺寸與數模一致。2D設計時期，消失型泡沫型依靠手工制作。我們都知道，泡沫型和最后的鑄件間存在縮水比例問題，2D圖上的尺寸需要換算才能用于制造泡沫型，由于覆蓋件模具結構復雜，尺寸繁多，多數情況下只依靠老師傅的經驗計算，由計算錯誤而造成模具幾何尺寸超差的情況也是時有發生。隨著3D設計的普及，泡沫型的數控加工已經大量采用，泡沫型制作一般需要如下步驟：

（1）在模型3D設計時將需要加工的位置進行顏色標示處理，以便在后續泡沫模型加工過程中增加余量；（圖2）

（2）對3D設計的數模按照鑄造縮水比例進行縮放，得到用于泡沫型加工的新數模。

（3）整理模型，對設計人員用顏色標示的鑄件上需加工的部位貼量，以保證鑄造出的鑄件有加工量，并且對局部需要工藝處理的部分進行模型修正。

（4）分析模型并合理分層，將數模分層以便于加工。

（5）泡沫型編程加工。

（6）粘接并貼字。

（7）檢測、修正。（檢測方法與下述鑄件的檢測相同）

3 鑄件毛坯檢測

CAM人員和工藝人員編制數控加工程序時完全依據沖壓工藝設計部門提供的CAD數據，完全是理論數據，但操作者調用程序直接加工的對象是鑄件。我們都知道，鑄件和數模不可能完全一致，在理想的狀態下，鑄件與實體之間的差別是：在非加工面上鑄件比數模大或小2～5mm，在加工面上鑄件比數模大10～15mm，但在現實狀態下，因受到鑄造前和鑄造時很多因素的影響，鑄件與數模間的差別極不穩定，有時會差很多，比如鑄造前工藝的更改，就會導致實型型面的更改，凹模和凸模加工量都會變大，并且不均勻。如果鑄件回廠后，加工前不進行檢測直接投入數控加工輕者打爛刀具，重者發生機故，給企業帶來不可估量的損失。就是不發生上述問題，那么也會降低加工效率，并且對機床的損傷也很大。再有就是傳統的編程方式，為了保證加工安全必然會讓空刀多，走刀速度慢。現在模具加工基本不用球刀進行粗加工，而是采用牛鼻刀進行層切，要想實現層切加工必須對毛坯進行掃描，才能保證安全性和盡量減少空走刀。

國際上擁有3D掃描技術的公司很多，如ATOS、海克斯康、敏捷汽車模具三維光學快速檢測等。主要檢測方式有照相檢測和白光掃描兩種方法。

下面介紹TRITOP照相檢測系統的基本操作過程：

（1）根據被測物體情況，對相機進行參數設。

（2）相機掃描。

a.貼點。就是在需要測量的物體上貼上參考點（非編碼點）用于被測物體標定，在其周圍必須放置起輔助作用的編碼點。編碼點的設置對檢測結果的準確性至關重要。b.標尺的擺放。標尺是測量的基礎，通過對標尺的校對可以獲得準確的測量尺寸，標尺擺放可以不管被測物體的大小，標尺的擺放沒有具體要求，模型上或者模型周邊都是可以的，主要是方便后面照片的拍攝。

（3）拍攝照片。由于采用拍照的方式進行數據采集，故對拍照有基本要求，即在照片拍攝過程中，每一個檢測點應該在多個不同的角度進行拍攝，同時，每張照片至少要包含前面照片中的5個點以上，這樣才能保證我們每張照片是有效的，能被軟件識別。在正面和側面交界處應該相對多貼點，保證連接點不會斷開，同時拍照時從不同角度多拍攝幾張照片。

（4）掃描照片導入軟件進行對比。將準備好的模型IGES文件導入到TRITOP軟件中，確定模型的基準與建立的坐標系重合，然后對數模與毛坯面上的非編碼點進行比對，通過公差帶不同的顏色可以大概判斷出非編碼點的差值范圍，然后根據實際需要精確檢測需要的點，如圖6所示。

4 CAM編程事項

要實現自動化加工，我們必須做好如下事項：

（1）將上述毛坯測量數據與數模進行比較，并用作加工毛坯。

a.首先通過照相掃描設備采集點云數據，同時一定要把點云的坐標系和編程坐標系設置在同一位置，以便數模對齊；b.把采集到的點云進行處理，并生成曲面，保存成IGES格式，發送給編程人員，用于毛坯比較，和初加工程序編制，以及加工碰撞檢查。

（2）建立企業的刀具數據庫和加工規范。汽車覆蓋件產品結構復雜，不同產品的模具對加工要求不同，為了提高加工效率和質量，我們應該盡量選用短刀加工產品，以獲得高質量的模具表面，建立企業級的刀具庫數據是編制高質量NC數據的基礎。

（3）建立機床模型，用于虛擬加工，檢查干涉。要實現自動加工，我們就必須在車間加工前就避免機床與工件干涉。現在，幾乎所有的NC編程軟件都自帶仿真加工功能，通過簡單設置我們可以直觀的檢查機床是否會與工件發生干涉。

5 結束語

隨著我國汽車行業的高速發展，模具行業也步入了高速發展期，汽車覆蓋件模具自動化加工技術是模具業發展的必經之路，我們應該緊抓行業發展的機遇，不斷探索，提高我國模具制造業的技術水平。

參考文獻

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關鍵詞 傳感器技術；機電技術；不足；作用；應用

中圖分類號 TU85 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0072-01

傳感器技術的應用很廣，其在機電技術中具有不可或缺的作用，是實現機電設備的自動化的關鍵。傳感器的技術水平越高，所能實現的機電設備的自動化水平也就越高。隨著我國社會對科學技術的大力倡導和支持，我國的各行各業都在開始朝著自動化方向發展，大大提高了社會生產效率和人民的生活質量水平，同時在現階段，以傳感器為關鍵技術核心的現代化自動化技術已經滲透到和應用到社會的各個行業，從機械制造領域、醫療衛生領域、化工等到環境監測系統以及航空航天領域等，到處都離不開傳感器技術，傳感器技術的快速發展是未來的人工智能技術的福音，為其發展提供了有利的條件。如果在社會各行業中沒有傳感器技術的存在，那么機電系統的許多必要功能將無法快速準確的實現。本文就傳感器技術在機電一體化技術中的應用展開簡單的分析和介紹。

1 國內傳感器技術的不足

我國的研究院所是我國研究先進技術的集中場所，因此也是我國傳感器技術研究集中的場所，我國的傳感器技術與國外先進的技術在模擬和設計方法上有一定的差距，另外，在高端的制造設備以及微細精微加工技術上同樣也存在差距。這兩方面不足嚴重阻礙了我國高端傳感器的研究和生產，因此，我們需要認清楚我們與外國存在的差距，了解到我們存在的不足，堅持不懈攻克難題，突破高精尖技術，促進我國的傳感器技術更進一步的發展，為將來的人工智能技術打下深厚的基礎。

2 機電設備中傳感器技術的應用

傳感器技術的出現和發展并且運用到機電技術中，使得機電技術的發展邁進一個新的臺階，促進了機電自動化和一體化的快速發展。一方面提高了機電技術的可靠性，還很大程度上提升了機電技術的靈敏度和精確度，從而使得光學技術、通信技術能夠滲入到機電技術中去，促進機電一體化和自動化的實現。在精細加工技術中，由于傳感器技術具有很高的可靠性，使得加工^程中的抗干擾能力得到了較大的提升；另一方面，傳感器技術應用在機電技術中能讓非接觸型檢測在一定程度上得以實現，由于傳感器技術能夠將人工智能、神經網絡技術以及光學技術這3種先進的技術融合到傳感器原件中，直接促進了微電子技術的進步和信息化設備的快速出現。傳感器技術為現代化的機電技術注入了新的活力，為機電技術的發展開拓了視野，因此，為實現人工智能化和機械設備的使用自動化，我們需要堅持提升傳感器技術的可靠性和準確真實性，從而在最大程度上保證信息的接收和輸出穩定可靠，并通過相關科研單位深入研究解決在實際運用過程中出現的干擾等問題。

3 傳感器技術在機電技術中的應用

3.1 傳感器技術在機器人中的應用

機器人之所以能夠實現準確無誤的操作，就是因為機器人的內部充滿了各種系統的傳感器原件，這些傳感器原件保證了機器人能夠感知自身動作、感知操作對象以及感知工作環境等，這些都需要有機器人內部的傳感器來獲取相應的位置、移動、速度等，從而實現對自身動作、操作對象以及工作環境的感知從而反饋出來，指導機器人做出正確、準確無誤的動作。

3.2 傳感器技術在機械加工過程中的應用

1）在機械加工的切削過程和機床運行過程中傳感器技術占據著非常重要的地位，在機械加工的切削過程中因為加入傳感器技術使得其能夠實現加工生產效率和工業制造成本的最大優化，從而幫助我們來選擇最為合適的材料去除率，同時，傳感器技術還能夠幫助機械加工的切削力度、狀態以及厚度等，從而方便我們進行機器控制。在機械加工的機床運行過程中，傳感器技術為軸承回轉體系、動力系統、工作環境以及安全的運行過程提供信息監測，從而保障機床運行的停留時間、被加工材料的表面光潔程度、加工精密度在合理科學的標準范圍之內。

2）在機械加工的工件過程中傳感器依然發揮著不可或缺的作用。在機械加工的實際操作工作當中，工件所需要做的傳感器監測工作是最多的，因為機械加工的切削和機床運行中傳感器監測相比，機械加工過程的工件傳感器監測的主要是要通過傳感器監測來保證工件加工過程的質量可靠，確保加工出來的工件符合使用標準。傳感器技術在工件監測中的運用使得加工工序和零件加工標準更加配套，監測和分辨工件是否是將要加工的工件。同時傳感器技術在機械加工的工件監測過程中還能夠是被處工件的安裝和加工完成之后的工件的表面是否和規定以及是否還有加工余地。這些傳感器技術發揮出來的作用是在機械加工的工件加工過程中不可或缺的，能夠幫助我們實現更為準確、科學合理的加工程序。

3）傳感器技術在機電自動化中的應用。傳感器技術的出現極大地促進了機電自動化的實現，是機電自動化進程中一項不可或缺的技術。眾所周知，汽車已經步入我們千家萬戶，汽車的駕駛過程也越來越安全，這些都是傳感器技術在發揮著重要作用。汽車內部的機電自動化和一體化需要智能控制系統來實現，而不是傳統的機械控制，汽車性能的不斷增強、汽車的人機工程和人性化的不斷進步、汽車的燃油消耗控制系統、汽車的尾氣排放控制系統、安全駕駛系統、汽車安全駕駛輔助系統等系統都需要傳感器技術的支持。正是因為傳感器技術的支持，才使得這些我們對汽車最為關注的幾個方面不斷的進步，不斷的人性化、智能化、自動化。

4 結論

傳感器技術在機電技術中的應用大大促進了機電的一體化和自動化，為我們的生產生活提供了巨大的便利。同時，傳感器技術一定會成為一項火熱的研究項目，其發展的方向和趨勢會向著先進的計算方法、高端精微加工技術、先進封裝技術以及可靠性研究等方面發展，傳感器技術一定會成為機械、機電加工過程、人工智能過程以及社會各個生產過程的一項不可或缺的技術。我們的研究院所的不斷研究和探索，一定會使其向著我們人民生活更加便利的方向發展。

參考文獻

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