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原文传递激光长距离焊接变焦距的研究

论文题名：	激光长距离焊接变焦距的研究
关键词：	汽车工业;激光焊接;光纤激光器;变焦距控制;光斑变化量
摘要：	随着科技的进步和人类生活水平的提高,汽车逐渐成为人们出行必不可少的交通工具。人口的快速增长必然带动汽车加工业的飞速发展。其中,激光在汽车行业中的应用愈加明显,例如,激光焊接。在焊接过程中,由于汽车配件的多样化,工件表面会起伏不定,会使聚焦系统的焦点发生漂移,即焦点不在工件表面上,从而会影响焊接工艺。同时,工件起伏的变化会使焊接的光斑大小发生变化,而光斑的大小是激光焊接工艺好坏的关键因素。本论文主要讲述了在长距离焊接过程中,当工件表面发生起伏时,通过使透镜移动较小的位移来改变组合系统的焦点,同时,分析了激光聚焦光斑在透镜移动较小的位移时的光斑的变化量,并对光斑变化量进行了优化。　　本论文首先对激光焊接以及激光焊接中必不可少的组成部分-激光器进行了简单介绍。目前,光纤激光器以它无比的优越性获得了飞速的发展,在焊接中的应用越来越广泛,本论文也是基于波长为1.06 m?的光纤激光器进行的分析研究。由于在激光焊接过程中,激光头伸入到焊接头中,需要对激光器射出的光进行准直、聚焦,对此,本论文进行了单一透镜聚焦和双透镜聚焦系统的比较分析,得出双透镜聚焦系统的优越性。其次,本论文运用光学成像原理,推导出工件起伏与焦距变化的关系式,即通过改变两透镜间的距离,来实现聚焦系统焦距的变化。之后,本论文对聚焦光斑随着透镜的移动进行了详细的研究分析,推导出当透镜移动时,光斑变化量与透镜位移量的关系,并根据已知满足的条件进行了优化。最后,运用ZEMAX软件对聚焦系统的光斑进行了模拟分析。　　本论文在透镜发生较小位移时,对光斑变化量作了详细的研究,并最终在满足已知的条件下进行了优化,得出在已知条件下,存在唯一的一组聚焦系统,使得光斑变化量最小,即两聚焦透镜的焦距满足特定的关系时,光斑的变化量达到最小。
作者：	徐尚华
专业：	光学工程
导师：	程愿应
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文