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光学系统的应用一般都是在实验室、车间等可以满足其正常运行的环境下进行。但随着光学系统使用范围范畴的逐步扩展,咱们有这样的必要使这些设施走出实验室,在一些特殊的环境中进行使用,因此我们必须将环境因素的影响考虑进去。然而,对于光学系统而言,振动时减弱其使用性能的原因之一,十分小的振动都有影响系统的性能的危害。因此我们有强烈的需求来研究振动环境对振镜式激光加工设备的性能的影响,从而进行隔振系统的设计,使其能正常工作。 本课题正是研究了振动对激光扫描加工设备的影响。通过搭建振动平台,在不同的振动烈度下研究振动对振镜式激光加工设备激光扫描路径的影响,并确定其抗震等级;在不同的振动烈度下研究振动对光纤激光器的影响;对该激光加工设备进行系统结构有限元分析,并确定该系统的减震方案。 分别使扫描振镜和光纤激光器处于不同的振动强度下来进行实验,分别选取100mm/s、730mm/s、1600mm/s的扫描速度,经过多组实验发现,当振动最大加速度不超过0.1mm/s2时,其对三组扫描速度下的扫描路径没有什么影响,与不添加任何激励的扫描结果一致;当振动加速度在0.1mm/s2-0.2mm/s2时,其对100mm/s扫描速度下的扫描路径没有什么影响,但730mm/s的扫描速度下,其扫描路径对比无激励条件下的扫描路径已经出现偏差:填充线的间隔变的不再均匀;圆形的连接处不再严密结合,1600mm/s的扫描速度下,其扫描路径对比无激励条件下的扫描路径:填充线的间隔变的不再均匀;填充线超出轮廓边界;圆形的连接处不再严密结合。当振动加速度超过0.2mm/s2时,三组扫描速度下的扫描路径都出现巨大的变形,已经完全无法正常工作。随后,调节激振力大小,使振动波形分别稳定在Ⅰ、Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ级,采用功率计测量光纤激光器平均功率的方法来验证振动对光纤激光器的影响,功率计读数分别为7.023W、7.102W、7.062W。当振动最大加速度达到0.5mm/s2时,功率计读数为7.121W,都在误差允许范围内。可见振动对光纤激光扫描加工设备的影响主要在于振镜,而不在于光纤激光器,并且扫描速度越大,振动对扫描路径的影响越大。所以为了提高整个系统的使用功能,需要对系统结构稳定性进行改善。 通过对系统进行有限元分析,并最后给出一套行之有效的减震方案。采用空气弹簧来为系统减震,并且采用内置蜂窝结构的光学平台作为支撑平台。此外,还对电路结构的减震提出几点建议,从而整体提高系统的抗震性。