激光修復(fù)范文10篇

摘要：利用激光熔敷合金粉末的方法對(duì)模具進(jìn)行了修復(fù)。研究了工藝參數(shù)對(duì)熔敷效果的影響，并對(duì)其修復(fù)過(guò)程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，預(yù)處理、送粉量、激光的掃描速度是決定模具修復(fù)質(zhì)量的關(guān)鍵。通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)、機(jī)體預(yù)熱的方法可以提高模具修復(fù)質(zhì)量。

模具使用壽命取決于抗磨損和抗機(jī)械損傷能力，一旦磨損過(guò)度或機(jī)械損傷，須經(jīng)修復(fù)才能恢復(fù)使用。目前可采用的修復(fù)技術(shù)有電鍍、電弧或火焰堆焊、熱噴涂(火焰、等離子)等。電鍍層一般很薄，不超過(guò)0.3mm，而且與基體結(jié)合差，形狀損壞部位難于修復(fù)，在堆焊、熱噴涂或噴焊時(shí)，熱量注入大，能量不集中，模具熱影響區(qū)大，易畸變甚至開(kāi)裂，噴涂層稀釋率大，降低了基體和材料的性能。

利用激光熔覆的方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的修復(fù)。用高功率激光束以恒定功率P與熱粉流同時(shí)入射到模具表面上，一部分入射光被反射，一部分光被吸收，瞬時(shí)被吸收的能量超過(guò)臨界值后，金屬熔化產(chǎn)生熔池，然后快速凝固形成冶金結(jié)合的覆層。激光束根據(jù)CAD二次開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序給定的路線(xiàn)，來(lái)回掃描逐線(xiàn)逐層地修復(fù)模具。由于激光束的高能密度所產(chǎn)生的近似絕熱的快速加熱，對(duì)基體的熱影響較小，引起的畸變可以忽略，特別是經(jīng)過(guò)修復(fù)后的模具幾乎不需再加工。

1激光修復(fù)系統(tǒng)

激光修復(fù)技術(shù)是集高功率激光、計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、CAD/CAM、先進(jìn)材料、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)。修復(fù)系統(tǒng)主要由硬件設(shè)備和制造過(guò)程軟件組成。硬件設(shè)備包括激光器、數(shù)控系統(tǒng)及工作臺(tái)、送粉裝置、光路系統(tǒng)、水冷裝置、保護(hù)氣系統(tǒng)和在線(xiàn)控制所涉及的數(shù)據(jù)采集裝置。軟件系統(tǒng)包括制造零件成型軟件擻據(jù)通訊和在線(xiàn)控制軟件。激光修復(fù)過(guò)程如圖2所示。CO2激光器發(fā)出的激光經(jīng)CNC數(shù)控機(jī)床Z軸(垂直工作臺(tái))反射鏡后，進(jìn)入三維光束成形聚焦組合鏡，再進(jìn)入同軸送粉工作頭，組合鏡和工作頭都固定在機(jī)床Z軸上，由數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制。載氣式送粉器將粉末均勻輸送到分粉器的同軸送粉工作頭。

模具位于CNC數(shù)控工作臺(tái)X-Y平面上，根據(jù)CNC指令，工作臺(tái)、組合鏡和送粉頭按給定的CAD程序運(yùn)動(dòng)。同時(shí)加入激光和粉末，逐層熔敷。在溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)作用下，使模具恢復(fù)原始尺寸。為保證熔覆材料(金屬粉末)和基體(模具)材料實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，以及模具的尺寸精度、表面光潔度和材料性能，需將φ50mm圓形多模1kW-5kW高功率激光束變換成強(qiáng)度均勻分布的圓形光束，光斑尺寸可調(diào)(光路系統(tǒng))，并配有水冷系統(tǒng)和光束頭氣體保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)需重點(diǎn)考慮同軸送粉裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1激光修復(fù)系統(tǒng)

激光修復(fù)技術(shù)是集高功率激光、計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、CAD/CAM、先進(jìn)材料、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)。修復(fù)系統(tǒng)主要由硬件設(shè)備和制造過(guò)程軟件組成。硬件設(shè)備包括激光器、數(shù)控系統(tǒng)及工作臺(tái)、送粉裝置、光路系統(tǒng)、水冷裝置、保護(hù)氣系統(tǒng)和在線(xiàn)控制所涉及的數(shù)據(jù)采集裝置。軟件系統(tǒng)包括制造零件成型軟件擻據(jù)通訊和在線(xiàn)控制軟件。激光修復(fù)過(guò)程如圖2所示。CO2激光器發(fā)出的激光經(jīng)CNC數(shù)控機(jī)床Z軸(垂直工作臺(tái))反射鏡后，進(jìn)入三維光束成形聚焦組合鏡，再進(jìn)入同軸送粉工作頭，組合鏡和工作頭都固定在機(jī)床Z軸上，由數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制。載氣式送粉器將粉末均勻輸送到分粉器的同軸送粉工作頭。

模具位于CNC數(shù)控工作臺(tái)X-Y平面上，根據(jù)CNC指令，工作臺(tái)、組合鏡和送粉頭按給定的CAD程序運(yùn)動(dòng)。同時(shí)加入激光和粉末，逐層熔敷。在溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)作用下，使模具恢復(fù)原始尺寸。為保證熔覆材料(金屬粉末)和基體(模具)材料實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，以及模具的尺寸精度、表面光潔度和材料性能，需將φ50mm圓形多模1kW-5kW高功率激光束變換成強(qiáng)度均勻分布的圓形光束，光斑尺寸可調(diào)(光路系統(tǒng))，并配有水冷系統(tǒng)和光束頭氣體保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)需重點(diǎn)考慮同軸送粉裝置和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.1同軸送粉裝置

穩(wěn)定可靠的粉末輸送系統(tǒng)是金屬零件修復(fù)質(zhì)量的重要保證。粉末輸送的波動(dòng)將影響修復(fù)的質(zhì)量。激光修復(fù)對(duì)送粉的基本要求是連續(xù)、穩(wěn)定、均勻和可控地把粉末送入激光熔池。送粉裝置由送粉器和同軸送粉嘴組成。在送粉器的粉斗下部，由于平衡氣壓的作用形成氣固兩相流化，并從導(dǎo)管開(kāi)孔，隨載氣輸送粉末。送粉量由輸送氣體的壓力調(diào)節(jié)，拓寬了送粉范圍，實(shí)現(xiàn)從5g/min-150g/min均勻連續(xù)可調(diào)送粉，送粉精度高達(dá)±5。設(shè)計(jì)的載氣同軸粉嘴，消除了氣體壓力波動(dòng)引起的4路送粉不均勻，并使工作距離加大，且連續(xù)可調(diào)。

1.2模具修復(fù)過(guò)程的控制

摘要：簡(jiǎn)述了激光焊的原理、特點(diǎn)，分別從國(guó)內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和修理、飛機(jī)的制造方面，分析和總結(jié)了激光焊在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)激光焊在我國(guó)的擴(kuò)大應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：激光焊；發(fā)動(dòng)機(jī)；飛機(jī)；葉片；焊接

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品不斷的升級(jí)換代，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，制造精度更高，對(duì)制造技術(shù)提出了更高的要求。近年來(lái)，由于激光設(shè)備和工藝的發(fā)展，激光焊在航空制造領(lǐng)域占的份額不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和各大航空制造企業(yè)對(duì)激光焊在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究［1－13］。

1激光焊的原理及其特點(diǎn)

1．1激光焊的原理。激光焊接過(guò)程實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過(guò)程，微觀上是一個(gè)量子過(guò)程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化和汽化等現(xiàn)象。當(dāng)激光光子入射到金屬晶體，光子與電子發(fā)生非彈性碰撞，將能量傳遞給電子，與此同時(shí)電子間也不斷相互碰撞，光子的能量最終轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使材料溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到材料熔點(diǎn)和沸點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生金屬蒸發(fā)并形成壁聚焦效應(yīng)，經(jīng)過(guò)多次反射，能量到達(dá)孔底，隨著工件和光的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能量最終被完全吸收，液體金屬由于傳熱作用，溫度迅速減低，凝固形成焊縫［14］。1．2激光焊的特點(diǎn)。激光焊的優(yōu)點(diǎn)［15］：（1）激光束便于控制，精度高，可減少焊接變形，用于高精尖零件的焊接。（2）激光焊可以不使用電極，避免電極對(duì)焊縫的污染，同時(shí)可以不加焊絲進(jìn)行焊接。（3）激光束不受距離限制，可以使用光纖進(jìn)行傳輸和切換，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（4）可焊接材料廣泛，甚至可以用到異種材料的焊接。激光焊的缺點(diǎn)：（1）對(duì)焊件裝配精度高，受激光光斑直徑限制，對(duì)焊接間隙和錯(cuò)邊量要求也較嚴(yán)。（2）設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用高，前期資金投入大。

2激光焊在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化，當(dāng)下眾多工藝技術(shù)都得到了研發(fā)以及革新，堆焊技術(shù)作為一種新型技術(shù)，其在很多行業(yè)中都展開(kāi)了高質(zhì)量應(yīng)用。大家也了解，這幾年來(lái)我國(guó)冶金行業(yè)以及石油行業(yè)都得到了高質(zhì)量發(fā)展，并且其積極引進(jìn)了堆焊技術(shù)，堆焊技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在冶金機(jī)械設(shè)備的維修當(dāng)中，以下我們以冶金行業(yè)機(jī)械維修堆焊技術(shù)為主體，對(duì)此展開(kāi)詳細(xì)化分析。

關(guān)鍵詞：冶金機(jī)械；設(shè)備維修；堆焊技術(shù)；具體應(yīng)用

堆焊技術(shù)作為一種消耗成本低，操作起來(lái)容易以及施工成本較低的技術(shù)，其在很多行業(yè)中都得到了積極引用，冶金行業(yè)作為當(dāng)下推進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的行業(yè)，內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)是確保冶金業(yè)正常盈利的基礎(chǔ)，而機(jī)械在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下必然會(huì)發(fā)生毀壞，如果不及時(shí)對(duì)設(shè)備展開(kāi)維修，那么冶金業(yè)施工進(jìn)程不僅受阻，其施工效益也有所下降。而當(dāng)下堆焊技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用，大大降低了冶金行業(yè)的經(jīng)濟(jì)損傷，并且，設(shè)備的及時(shí)維修更能有效保障冶金業(yè)工作的正常推進(jìn)，為冶金業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展鋪墊下良好的基礎(chǔ)。

一、堆焊技術(shù)概述

堆焊技術(shù)運(yùn)用通俗的話(huà)來(lái)講就是：對(duì)已經(jīng)損傷的金屬，對(duì)其毀壞處進(jìn)行焊接，在其表層構(gòu)建起一層金屬保護(hù)，堆焊技術(shù)的應(yīng)用不僅有效優(yōu)化了機(jī)械設(shè)備的損失，同樣的，其在機(jī)械表層所構(gòu)建起的金屬保護(hù)層更為延長(zhǎng)冶金業(yè)機(jī)械設(shè)備使用壽命提供了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)下堆焊技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用不僅要求其領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)此多加關(guān)注，更要求冶金業(yè)內(nèi)具有充足的堆焊技術(shù)人才。然而通過(guò)深入到當(dāng)下冶金業(yè)堆焊技術(shù)施工應(yīng)用中，我們明顯發(fā)現(xiàn)：當(dāng)下多數(shù)冶金業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)堆焊技術(shù)保持的關(guān)注度都較低，認(rèn)為是操作起來(lái)復(fù)雜、困難，領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)堆焊技術(shù)的錯(cuò)誤認(rèn)知嚴(yán)重制約了其在冶金業(yè)中的應(yīng)用。除此之外，我們也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下冶金工程中對(duì)堆焊技術(shù)有專(zhuān)業(yè)化掌握的人才數(shù)量也較少，很多時(shí)候，都由于施工人員不深厚的操作技術(shù)而引發(fā)堆焊技術(shù)操作時(shí)質(zhì)量低下，更甚者，其不專(zhuān)業(yè)的堆焊操作更對(duì)施工作業(yè)的安全造成了一定的威脅。由此來(lái)看，堆焊技術(shù)是一種應(yīng)用性強(qiáng)、施工成本低的技術(shù)，當(dāng)下其在冶金行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用要求其領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)此多加關(guān)注，更要注重內(nèi)部專(zhuān)業(yè)化技術(shù)人才的培養(yǎng)在優(yōu)化堆焊技術(shù)施工應(yīng)用的同時(shí)，推進(jìn)冶金行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)化發(fā)展。

二、冶金機(jī)械設(shè)備維修中的堆焊技術(shù)

［摘要］面部掃描儀是一種非接觸式、非侵入式、能對(duì)面部軟組織進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量與三維重構(gòu)的儀器，在人體測(cè)量、刑事偵查、疾病診斷、人類(lèi)學(xué)研究、口腔醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。本文將對(duì)面部掃描儀的類(lèi)型、工作原理及其在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展做出展望。

［關(guān)鍵詞］面部掃描儀；口腔醫(yī)學(xué)；三維重建；人體測(cè)量

口腔醫(yī)學(xué)診療部位涉及頸部以上至發(fā)際線(xiàn)以下的頜面部區(qū)域，該區(qū)域軟硬組織的病變均可能造成軟組織缺損、畸形，影響患者相應(yīng)部位的美觀、功能及心理健康。客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)面部形態(tài)是診治口腔頜面部疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)方法有直接人體測(cè)量法，采用卷尺、游標(biāo)卡尺等工具進(jìn)行測(cè)量，是一種古老、簡(jiǎn)單且低成本的方法［1］。但該方法準(zhǔn)確性較差、數(shù)據(jù)不易保存、可重復(fù)性較差。隨著放射學(xué)的發(fā)展，超聲、磁共振成像、計(jì)算機(jī)斷層攝影、口腔頜面錐形束CT等放射學(xué)檢查手段也逐漸應(yīng)用于面部測(cè)量［2－4］。這類(lèi)方法可以較好地對(duì)面部形態(tài)進(jìn)行三維重建，但存在一定的電離輻射。今天，隨著光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，高精度的面部掃描儀逐漸被用于醫(yī)學(xué)臨床，原始面部信息被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件的編輯、存儲(chǔ)、輸出與后處理，常被用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造（computer－aideddesignandcomputer－aidedmanufacturing，CAD／CAM），在人類(lèi)學(xué)［5，6］、法醫(yī)學(xué)［6，7］、形態(tài)學(xué)［7］、認(rèn)知科學(xué)、人體工程學(xué)和口腔醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有不可或缺的作用。本文將概述面部掃描儀的類(lèi)型、工作原理及其在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展做出展望。

1面部掃描儀的工作原理

三維掃描的關(guān)鍵在于物體三維數(shù)據(jù)測(cè)量，測(cè)量方法分為接觸式和非接觸式兩類(lèi)。接觸式掃描儀如FaroEdge三坐標(biāo)接觸式測(cè)量臂（Faro公司，美國(guó)）、ProceraForte接觸式掃描儀（NobelBiocare公司，瑞典）等，多為機(jī)械三坐標(biāo)測(cè)量，其探頭與物體表面接觸，易使之受壓變形，因此多用于汽車(chē)制造、零件加工、口腔模型數(shù)字化等［8，9］。非接觸式掃描儀的掃描頭則與物體保持了一定的距離，避免劃傷待測(cè)物表面或造成測(cè)量壓迫。由于人體軟組織存在可讓性，且往往存在接觸測(cè)量難以觸及的微小區(qū)域，因此主流顏面部掃描多為非接觸式光學(xué)掃描儀，其工作原理大致可分為3類(lèi)：激光三角測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理和立體攝影測(cè)量原理。精度一般在0．5mm左右，誤差為0．14～1．33mm［10］。激光掃描儀主要有3ShapeR700掃描儀（3Shape公司，丹麥）［11］、NextEngine三維掃描儀（NextEngine公司，美國(guó)）［12］、FaroEdgeLLP線(xiàn)激光掃描測(cè)量系統(tǒng)等。這類(lèi)掃描儀采用可照射皮膚的二類(lèi)激光作為投射光，通過(guò)儀器發(fā)出激光與面部反射激光之間的時(shí)間差，應(yīng)用三角測(cè)量原理來(lái)測(cè)得紅外線(xiàn)的位移即該點(diǎn)的深度信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維重建［13］。激光掃描儀測(cè)量準(zhǔn)確性高，但造價(jià)較高，掃描用時(shí)較久（8～30s），存在眼安全問(wèn)題，同時(shí)對(duì)物體表面粗糙度、過(guò)大角度等較為敏感［9］，因此在臨床上的使用較為受限。應(yīng)用結(jié)構(gòu)光法的面部掃描儀主要有FaceScan三維掃描儀（3DSystem公司，德國(guó)）［9］、3DSS－STD－Ⅱ三維掃描儀（上海數(shù)造科技有限公司，中國(guó)）［14］、EinScanPro三維掃描儀（先臨三維公司，中國(guó)）等。工作時(shí)，這類(lèi)掃描儀的光學(xué)投影裝置會(huì)發(fā)出特定編碼的結(jié)構(gòu)光，投射至面部后產(chǎn)生移相，隨后攝像機(jī)電荷耦合元件（charge－coupleddevice，CCD）同步獲取調(diào)制后的二維光條畸變圖形，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，獲得待測(cè)面結(jié)構(gòu)信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解算二維光條的圖像坐標(biāo)，直接或間接地獲得面部外形［15］。結(jié)構(gòu)光技術(shù)掃描速度快、景深大、精度好，臨床應(yīng)用廣泛，但對(duì)環(huán)境光和金屬表面敏感，部分產(chǎn)品采集黑色、透明、反光面信息時(shí)需要噴粉，患者舒適感低［16］，成本高、需要多角度復(fù)雜校準(zhǔn)。立體攝影測(cè)量基于雙目／多目視覺(jué)原理，采用攝影機(jī)模擬人雙眼視物，利用視差恢復(fù)物體三維信息。典型產(chǎn)品有3dMDFaceSystem三維顏面部掃描儀（3dMD公司，美國(guó)）、FaceCameraPro（Bellus3D公司，美國(guó)）、Di3D系統(tǒng)［2］（Di－mensionalImaging公司，英國(guó)）等，借助兩臺(tái)或者多臺(tái)位置確定的立體攝像機(jī)（包括獲取紋理信息和位置信息的相機(jī)）進(jìn)行被動(dòng)式光學(xué)三維掃描；也可同時(shí)主動(dòng)投射非結(jié)構(gòu)光，消除環(huán)境光譜干擾，拍攝兩張或多張立體相片，由立體像對(duì)上的像點(diǎn)位置信息解算待測(cè)點(diǎn)在三維空間的位置，從而獲得面部深度信息，繪制三維圖像［17］。該方法可以無(wú)創(chuàng)掃描面部，一次掃描即可獲得相對(duì)完整的圖形，目前普遍認(rèn)為3dMD系統(tǒng)有著較高的準(zhǔn)確性和可靠性［18－20］，有學(xué)者研究了3dMDFace系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量精度，發(fā)現(xiàn)其有著良好的可重復(fù)性，且認(rèn)為該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的精度是非專(zhuān)業(yè)人士在人體測(cè)量中能達(dá)到的最低專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［18］。但這類(lèi)設(shè)備占用空間大、難以轉(zhuǎn)移，每日需進(jìn)行標(biāo)定，操作敏感性高，對(duì)有光澤的表面掃描表現(xiàn)較差［19］，且不能很好地掃描毛發(fā)等細(xì)微結(jié)構(gòu)，因此仍需進(jìn)一步研究與改進(jìn)。

2面部掃描儀在口腔臨床診療中的應(yīng)用

文物具有著特殊的意義，記載某一特定時(shí)期的發(fā)展歷程，包括文化、經(jīng)濟(jì)、政治。正是由于文物的存在，可以最大化地為子孫后代留下珍貴的精神財(cái)富，在傳承歷史方面，更是具有至關(guān)重要的作用。伴隨著社會(huì)的變遷，由于人為破壞和嚴(yán)重的自然侵蝕，使得歷史遺跡難以完整呈現(xiàn)，隨著三維掃描技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)建模為文物修復(fù)提供依據(jù)，為文物保護(hù)增添動(dòng)力。三維激光掃描技術(shù)是工業(yè)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)，隨著光學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的飛速發(fā)展，它在精度、速度和數(shù)據(jù)處理方面都有了很大進(jìn)步，使它能夠應(yīng)用于現(xiàn)代博物館建設(shè)中的文物虛擬展示，使其成為博物館數(shù)字化的重要組成部分。

三維掃描技術(shù)在文物保護(hù)中的重要性

伴隨著計(jì)算機(jī)和制圖技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的制圖技術(shù)可用于文物保護(hù)，滿(mǎn)足特殊的制圖需求。對(duì)不同的文物古跡，其制圖方法也不相同，應(yīng)根據(jù)不同的文物特點(diǎn)，制定不同的制圖方案。運(yùn)用新的測(cè)繪技術(shù)、新設(shè)備、新方法對(duì)復(fù)雜和不規(guī)則文物進(jìn)行保護(hù)，充分發(fā)揮現(xiàn)代測(cè)繪的新功能。如衛(wèi)星遙感、航空攝影測(cè)量、近場(chǎng)攝影測(cè)量、三維激光掃描技術(shù)等，正在逐步取代傳統(tǒng)的文物測(cè)繪方法，與遙感影像相結(jié)合，進(jìn)入文物測(cè)繪領(lǐng)域，進(jìn)行數(shù)字測(cè)繪，為文物保護(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。現(xiàn)代制圖技術(shù)與傳統(tǒng)制圖方法相比，在文物保護(hù)和考古研究中具有明顯優(yōu)勢(shì)。利用GNSS技術(shù)對(duì)文物古跡進(jìn)行定位，具有傳統(tǒng)制圖、無(wú)視場(chǎng)、無(wú)觀測(cè)時(shí)間、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。利用RS技術(shù)可迅速獲得目標(biāo)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，大部分工作可轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作效率高，其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性大大提高。運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文物信息進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)文物信息數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析，使文物管理真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化。對(duì)古代建筑來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的制圖方法精度不高，只能通過(guò)建筑的平面、立面、剖面、輪廓、影像等獲得建筑的三維平面圖，而三維激光掃描技術(shù)不僅能獲得建筑物的三維平面圖，還能獲得建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和紋理信息，包括傳統(tǒng)設(shè)備難以獲得的細(xì)節(jié)和材料。三維激光掃描儀的掃描速度可達(dá)每秒1百萬(wàn)點(diǎn)，目前傳統(tǒng)測(cè)繪能在數(shù)天或更多時(shí)間內(nèi)完成三維坐標(biāo)測(cè)量，極大地提高了外場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的效率，同時(shí)，將主要數(shù)據(jù)處理工作由外部環(huán)境轉(zhuǎn)移到室內(nèi)環(huán)境中，改善了工作環(huán)境。三維激光掃描儀采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可任意切割為特征部分，分成若干部分，再由不同的人來(lái)處理，將會(huì)使行業(yè)內(nèi)部的運(yùn)行效率大大提高，改變了傳統(tǒng)依靠外業(yè)工作的局面。三維激光掃描技術(shù)與完整的目標(biāo)掃描方案相結(jié)合，可對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行全方位測(cè)繪，得到完整的掃描數(shù)據(jù)，然后建立目標(biāo)的三維模型和正交圖像。由于傳統(tǒng)繪圖技術(shù)難以突破，因此，利用更先進(jìn)的制圖技術(shù)，成為文物古跡保護(hù)的趨勢(shì)。

三維掃描在文物保護(hù)中的優(yōu)勢(shì)

（一）單點(diǎn)采集轉(zhuǎn)批采集

由于傳統(tǒng)的單點(diǎn)采集方式存在誤差大、時(shí)間長(zhǎng)、易受干擾等缺點(diǎn)，容易造成掃描延遲而妨礙工程進(jìn)度，因此在測(cè)量和涂布時(shí)，一般需要對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃。測(cè)繪過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)繪條件不能滿(mǎn)足現(xiàn)代測(cè)繪需要、發(fā)展不平衡的現(xiàn)象，測(cè)繪工作難以完成，要獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，通常要對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)于一些難以保存的文物，用傳統(tǒng)的方法很難作出準(zhǔn)確的結(jié)論，引入三維掃描技術(shù)，可在測(cè)繪過(guò)程中實(shí)現(xiàn)批量采集，保證最終測(cè)量結(jié)果與被測(cè)對(duì)象具有較高的一致性。

摘要：闡述數(shù)字化技術(shù)與古建筑保護(hù)的特點(diǎn)和應(yīng)用，三維激光掃描技術(shù)、全站儀及GPS技術(shù)、數(shù)字化保存技術(shù)、數(shù)字化監(jiān)管技術(shù)，探討古建筑的數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集及處理、建立古建筑數(shù)據(jù)庫(kù)、古建筑進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)，GPS技術(shù)，數(shù)字化監(jiān)管，古建筑保護(hù)

數(shù)字化技術(shù)作為科技不斷更新發(fā)展而來(lái)的產(chǎn)物，當(dāng)前已經(jīng)深入滲透到各行各業(yè)，將其引入古建筑保護(hù)工作中，已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然要求。而如何充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用，全面提高古建筑保護(hù)水平，需要政府及相關(guān)部門(mén)深入探索和研究，盡可能為古建筑可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件。

1數(shù)字化技術(shù)與古建筑保護(hù)

我國(guó)古代建設(shè)的建筑工程大部分為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，容易受氣候環(huán)境變化影響產(chǎn)生各種病害，尤其遇到人為破壞或突發(fā)自然災(zāi)害，會(huì)進(jìn)一步增加古建筑的安全隱患。在以往古建筑復(fù)原中，查閱工藝技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)、文化背景等方面使用的材料大多為紙質(zhì)文獻(xiàn)，由于書(shū)籍厚重，占用空間較大，加上文獻(xiàn)資料較多，所以需要消耗大量時(shí)間和精力翻閱。而引入數(shù)字化技術(shù)，能夠切實(shí)解決以上問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）能夠?qū)沤ㄖ畔⑦M(jìn)行及時(shí)更新，有利于工作人員第一時(shí)間掌握古建筑運(yùn)行實(shí)際情況；（2）信息記錄更加全面，能夠從多個(gè)角度觀察古建筑的細(xì)節(jié)，并且清晰度極高；（3）查詢(xún)便利，不需要工作人員消耗大量時(shí)間、精力查閱信息，只需搜索關(guān)鍵詞，即可準(zhǔn)確掌握古建筑相關(guān)信息。可以看出，將信息技術(shù)引入古建筑保護(hù)工作中，已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必要需求[1]。

2數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中應(yīng)用

摘要：鈑金實(shí)訓(xùn)是汽修專(zhuān)業(yè)教學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，能夠幫助學(xué)生把理論知識(shí)轉(zhuǎn)為實(shí)踐技能，進(jìn)而具備更強(qiáng)的就業(yè)能力。而焊接方法則是鈑金實(shí)訓(xùn)教學(xué)的關(guān)鍵所在，直接關(guān)系著學(xué)生畢業(yè)后能否順利就業(yè)。鑒于此，文章先簡(jiǎn)要闡述了汽車(chē)鈑金修復(fù)常用的焊接方法，然后具體分析了汽車(chē)鈑金實(shí)訓(xùn)中焊接教學(xué)現(xiàn)狀，并據(jù)此探討了有效的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)鈑金修復(fù)汽修專(zhuān)業(yè)中職

1引言

汽車(chē)作為一種消耗品，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用或是遇到一些意外事故，會(huì)出現(xiàn)各種損壞情況。其中，行李箱蓋、車(chē)門(mén)支柱、前后車(chē)門(mén)、前后翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前后保險(xiǎn)杠等無(wú)疑是較易受損的部件[1]。在這些部件出現(xiàn)變形時(shí)，就可通過(guò)焊接的方法展開(kāi)鈑金修復(fù)，以保證汽車(chē)的安全使用。隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的逐漸增加，也持續(xù)加大著國(guó)內(nèi)的汽修人才需求。從當(dāng)前市場(chǎng)情況而言，汽車(chē)鈑金人員收入較為可觀，但其中具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)操作技能的人員較少，多為傳統(tǒng)“師帶徒”模式培養(yǎng)出來(lái)的，并未接受過(guò)專(zhuān)業(yè)的安全知識(shí)培訓(xùn)與理論知識(shí)培訓(xùn)，因此常因?yàn)椴灰?guī)范作業(yè)，導(dǎo)致出現(xiàn)工傷事故。由此可見(jiàn)，要想推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)維修行業(yè)的良好發(fā)展，需要盡快補(bǔ)齊汽車(chē)鈑金維修人才短板。

2鈑金修復(fù)的常用焊接方法

2.1CO2氣體保護(hù)焊

1資料與方法

1.1基本資料

激光美容技術(shù)包括了不同系列的治療方式，通過(guò)傳遞將光能送達(dá)皮膚表面治療由日光照射而引起的一系列皮膚病損和面部皮膚老化。從根本上來(lái)說(shuō)，可以將激光治療定義為兩種類(lèi)型，剝落性與非剝落性方法。餌激光和CO2激光就是典型的剝落性激光，這種激光可以氣化表皮以及真皮淺層（乳頭層）。他們產(chǎn)生的光會(huì)被組織中含有的水強(qiáng)烈吸收，從而引發(fā)生物學(xué)效應(yīng)，僅在只有幾微米很淺的組織中產(chǎn)生熱，使組織內(nèi)溫度急速提高形成組織氣化[4]。在這一瞬間產(chǎn)生的熱量和在突然間形成的蒸汽使得組織壓力波擴(kuò)張突然，進(jìn)而加速組織剝落的效應(yīng)。去除真皮淺層和表皮層，更準(zhǔn)確說(shuō)是真皮乳頭層的中部可以使用這一技術(shù)。CO2比起餌激光更具有穿透力，能夠傳遞給皮膚淺層更多的熱量。這兩種治療方法效果都很好，但是治療后都需要1~2周的恢復(fù)時(shí)間，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)色素沉著，感染及遲發(fā)型色素脫失，所以要把握治療時(shí)的適應(yīng)證，在手術(shù)前與患者進(jìn)行溝通，表明遠(yuǎn)期效果要優(yōu)于短期內(nèi)的效果。在接受剝落性激光有時(shí)需要配合局部麻醉，復(fù)雜的病例會(huì)使用神經(jīng)阻滯麻醉，鑒于這一問(wèn)題，其應(yīng)用的范圍受到了限制，但是隨著設(shè)備的先進(jìn)性，其臨床價(jià)值會(huì)得到體現(xiàn)。相較于剝落性激光帶來(lái)的危險(xiǎn)因素和不良反應(yīng)，非剝落性激光在不破壞皮膚屏障的前提下進(jìn)行治療帶來(lái)的恢復(fù)時(shí)間短、不良反應(yīng)小，所以得到廣泛關(guān)注，但是在治療效果上卻不及剝落性激光。非剝落性激光治療在某種程度上來(lái)說(shuō)不僅是一種技術(shù)，還包含了一系列不同的方法。主要以逆轉(zhuǎn)真皮基質(zhì)成分（例如及成纖維細(xì)胞的增殖、彈性纖維、軸多糖以及膠原纖維）、血管擴(kuò)張以及表皮色素的變性的結(jié)構(gòu)性損傷為其目的[5]。

1.2方法

激光可以治療多種疾病，包括激光美容及脫毛、血管性疾病、良性皮膚增生性疾病、色素性疾病等。運(yùn)用以上幾種疾病探討激光技術(shù)的應(yīng)用。光化性角質(zhì)病可能是導(dǎo)致表皮質(zhì)地粗糙的原因，螨蟲(chóng)性毛囊炎也會(huì)造成毛孔粗大。選擇性光熱作用是激光脫毛的原理。毛干和毛囊中具有豐富的黑色素，分布在毛球基質(zhì)的細(xì)胞之間，同時(shí)會(huì)向毛干結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)移，激光可以把黑色素作為靶目標(biāo)進(jìn)行精確且有選擇性的脫毛治療。激光能量在被黑色素吸收后，溫度會(huì)急劇升高，破壞周?chē)医M織，達(dá)到脫毛效果。在新的分類(lèi)中，將血管性疾病分為了脈管畸形和血管瘤[6]。利用激光可以治療血管性疾病中的血管瘤和微血管畸形。治療的原理是在選擇性光熱作用下，由血紅蛋白選擇性吸收光熱作用產(chǎn)生的充足的脈沖能量以及特定波長(zhǎng)，脈沖寬度要小于組織熱弛豫的時(shí)間。通過(guò)激光治療到達(dá)皮膚的真皮層中，對(duì)于表皮的影響是不可避免的，對(duì)深層次的血管畸形難以進(jìn)行有效地治愈。對(duì)于這類(lèi)疾病，包括瘢痕、瞼黃瘤、皮脂腺病、脂溢性角化、皮贅以及汗管瘤，其首選治療方式是餌激光和CO2激光。分為色素增加性疾病和色素性疾病減退性疾病。色素增加性疾病包括局限性的淺表色素增加，例如老年斑、咖啡斑、雀斑、黃褐斑等；局限性真皮色素增加，例如伊藤痣、太田痣；外源性色素增加，例如紋身等。兩種技術(shù)都可以治療這類(lèi)疾病，通過(guò)在納秒范圍內(nèi)生成的光能照片聲學(xué)起到破壞色素病變的效應(yīng)，另外還可以使用在毫秒范圍內(nèi)產(chǎn)生的脈沖光。

1.3效果判定

介紹了激光熔覆技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用、設(shè)備及工藝特點(diǎn)，簡(jiǎn)述了激光熔覆技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出了激光表面改性技術(shù)存在的問(wèn)題，展望了激光熔覆技術(shù)的發(fā)展前景。

0引言

激光熔覆技術(shù)是20世紀(jì)70年代隨著大功率激光器的發(fā)展而興起的一種新的表面改性技術(shù)，是指激光表面熔敷技術(shù)是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開(kāi)后自激冷卻形成稀釋率極低,與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層,從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強(qiáng)化方法[1~3]。如對(duì)60#鋼進(jìn)行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達(dá)2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前者的耐蝕性明顯高于后者[4]。

激光熔覆技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)效益很高的新技術(shù),它可以在廉價(jià)金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì)，降低成本,節(jié)約貴重稀有金屬材料，因此,世界上各工業(yè)先進(jìn)國(guó)家對(duì)激光熔覆技術(shù)的研究及應(yīng)用都非常重視[1-2、5-7]。

1激光熔覆技術(shù)的設(shè)備及工藝特點(diǎn)

目前應(yīng)用于激光熔覆的激光器主要有輸出功率為1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。對(duì)于連續(xù)CO2激光熔覆,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量研究[1]。近年來(lái)高功率YAG激光器的研制發(fā)展迅速,主要用于有色合金表面改性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,采用CO2激光進(jìn)行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷[1]。YAG激光器輸出波長(zhǎng)為1.06μm,較CO2激光波長(zhǎng)小1個(gè)數(shù)量級(jí),因而更適合此類(lèi)金屬的激光熔覆。