激光三维智能加工技术是目前国际上的前沿研究课题，本文研究了大功率CO₂激光三维智能加工的CAM系统，从研究大功率CO₂激光五轴联动飞行光束的运动特点入手，到最后的加工实践。重点集中在两个主要方面：三维加工轨迹与三维加工工艺。激光加工的智能性也体现在三维运动轨迹的智能化和加工过程中工艺的自适应性上。 首先分析了大功率CO₂激光三维智能加工的特点，大功率CO₂激光三维加工必须采用飞行光束，飞行光束在传输和聚焦过程中受众多因素的影响，最终影响到实际三维加工。本课题研究的平台就是建立在大功率CO₂激光飞行光束的五轴激光加工机上，只有彻底分析飞行光束的特点以及飞行光束对加工质量的影响，才能更好地进行激光三维智能加工的CAM系统研究工作。 重点研究了激光三维加工的运动规律，激光头必须始终垂直被加工对象的表面的要求，是长期以来困绕激光三维加工离线自动编程的难题，除算法的复杂性，还涉及编程的难度。本文通过研究CAD系统的数据结构，提出了从通用CAD系统中提取激光加工的三维空间轨迹的方法，给出了一系列三维轨迹的自动生成算法，突破了三维激光加工自动编程的瓶颈，解决了轨迹数据提取的关键技术。并首次将Hopfield网络引入到加工轨迹的规划中，为智能优化加工顺序规划提供了一条有效的途径。通过本文提出的算法，不仅可从工件的CAD模型中提取加工轨迹数据，而且还能自动寻找待加工零件的边界、孔洞等加工数据，这种智能方法，可以大大缩短加工编程时间。常用图形库的建立使用户在加工一些常用的形状时更方便，无须用户编程，只要将加工图形的参数输入，系统就能自动生成三维加工轨迹。 模拟动画仿真技术和干涉检查算法是CAD/CAM中重要的组成部分。本文对各种动画仿真技术和干涉检查算法进行了分析，优选出适用于激光三维加工CAM系统的动画技术和快速干涉检查算法，在应用中取得了良好的效果。 为进一步实现加工过程的智能性，本文还研究了激光三维切割的工艺特点，特别是研究了各种方位的激光切割和当激光头不垂直工件表面时，激光入射角对切割质量的影响，通过建立人工神经网络模型，对入射角、运动方式进行了定量研究，首次提出了当激光入射角不垂直工件表面时仍能进行有效切割 北京工业大学博士学位论文＠槽 要 的判据，并进一步建立了基于数据试验的激光切割工艺的智能系统，通过BP 神经网络对试验数据的学习和训练，能够很好地预测切割结果和选择切割参数， 山此自动生成的切割工艺子程序，与三维轨迹程序集成起来形成完整的激光三 维加 ICAM系统，完成智能激光加工。 文章最后介绍了作者开发研制的激光三维加 ICAM系统 LaserCAM在我 囚汽车制造中的应用。实践表明，三维激光加工能满足汽车柔性化生产方式的 要求。CAM系统与龙门式五轴联动Co。激光加工系统结合，大大提高编程效率， 在我国一汽“大红旗”轿车的激光加工中，取得了显著的经济效益和良好的社 会效益。