铝合金表面激光直接标刻二维条码工艺及加工质量检测研究

摘要

在直接标识技术(directpartmarking，DPM)中，激光直接标记技术(LaserMarking)由于具有无污染、速度快、加工灵活性大、加工过程不接触工件等优点，在产品识别与管理中得到了广泛应用。铝合金是工业领域应用较为广泛的一类金属材料，且众多铝合金产品表面有标刻产品标识的需求。然而，铝合金表面具有一定的反射特性，不利于标记出高质量的可识读的DataMatrix(DM)二维条码，针对此问题，本文开展铝合金表面激光直接标记DM条码工艺与质量检测技术研究，主要从下几个方面进行:
　　研究了单因素工艺参数对在铝合金表面激光直接标记DM条码加工质量的影响规律。分析了在铝合金表面激光直接标记DM条码时，线间距、电流强度、扫描速度、Q频率四个工艺参数对条码的加工质量（激光标记区的表面粗糙度、标记深度和标记宽度）的作用机理。通过单因素试验，得到了工艺参数对条码表面粗糙度、标记深度、加工时间、激光标记宽度等的影响规律。
　　分析了激光直接标记DM条码加工质量对条码图像质量的影响。研究了激光标记宽度对DM条码打印增长率的影响，以及激光标记区的氧化率和表面粗糙度对DM条码对比度的影响。通过试验分析得到了在6061铝合金表面激光直接标记DM条码时，激光标记宽度、激光标记区的氧化率和表面粗糙度等DM条码实体加工质量对条码图像质量的影响规律。发现了铝合金表面激光直接标记的白色和黑色DM条码质量等级较高。
　　基于田口方法(Taguchitechnique)，进行了铝合金表面激光直接标记黑白DM条码的参数优化。设计了基于田口方法的正交试验，分别以白色和黑色DM条码表面粗糙度的平均值为目标品质特性，通过望目特性信噪比分析，对激光直接标记白色和黑色DM条码的工艺参数进行了优化，得到了在铝合金表面激光直接标记白色和黑色DM条码的最优工艺参数组合。
　　建立了铝合金表面激光直接标记DM条码工艺参数与条码表面粗糙度的非线性回归模型。通过综合运用SPSS(StatisticalProductandServiceSolutions)统计分析软件及MATLAB(matrix&laboratory)分别研究了线间距、电流强度、扫描速度、Q频率四个工艺参数与激光直接标记DM条码表面粗糙度的非线性回归模型，并通过它们最终建立了在6061铝合金表面激光直接标记DM条码工艺参数（线间距、电流强度、扫描速度、Q频率）与激光标记区表面粗糙度的非线性回归模型。通过实验对模型的可靠性进行了验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究背景

1．1．1 激光直接标记技术

1．1．2 Data Matrix二维条码

1．2 直接零件标记技术研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

第2章 铝合金表面激光直接标记二维条码工艺研究

2．1 引言

2．2 试验方案

2．2．1 激光标记设备

2．2．2 试验基体材料性质及试验标记内容

2．2．3 试验方法

2．3 单变量试验对条码加工质量的影响

2．3．1 激光直接标记DM条码加工质量检测指标

2．3．2 线间距对条码加工质量的影响

2．3．3 电流强度对条码加工质量的影响

2．3．4 扫描速度对条码加工质量的影响

2．3．5 Q频率对条码加工质量的影响

2．4 本章小结

第3章 激光直接标记DM条码加工质量对图像质量的影响

3．1 引言

3．2 DM条码质量等级检测指标

3．3 标记宽度对打印增长率的影响

3．4 条码标记区氧化率对条码对比度的影响

3．5 条码标记区表面粗糙度对条码对比度的影响

3．6 本章小结

第4章 基于田口方法的黑白两色激光标记条码的参数优化

4．1 引言

4．2 田口方法

4．2．1 正交试验设计

4．2．2 信噪比计算

4．3 试验布局及结果

4．4 激光标记白色和黑色条码参数优化

4．5 激光标记白色和黑色条码最优参数验证

4．6 本章小结

第5章 激光直接标记DM条码加工质量数学模型

5．1 引言

5．2 工艺参数与激光标记DM条码加工质量的线性回归模型

5．3 工艺参数与激光标记DM条码加工质量多元非线性回归模型

5．3．1 线间距与条码表面粗糙度的非线性回归模型

5．3．2 电流强度与条码表面粗糙度的非线性回归模型

5．3．3 扫描速度与条码表面粗糙度的非线性回归模型

5．3．4 Q频率与条码表面粗糙度的非线性回归模型

5．3．5 工艺参数与DM条码表面粗糙度的非线性回归模型

5．4 非线性回归模型的实验验证

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢