中国科学院宁波材料技术与工程研究所张晟晟获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院宁波材料技术与工程研究所申请的专利基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121447283B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610005985.X,技术领域涉及:B23K26/382;该发明授权基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置及方法是由张晟晟;陈晓晓;张文武;李雨雷设计研发完成,并于2026-01-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置及方法。该CFRP激光打孔装置包括超快激光源、动态光场调控模块、双脉冲调控模块、振镜扫描模块、运动模块和控制器模块,超快激光源、动态光场调控模块、双脉冲调控模块、振镜扫描模块设置在同一光路上,运动模块用于承载待加工的工件,控制器模块分别与超快激光源、动态光场调控模块、双脉冲调控模块、振镜扫描模块、运动模块连接。本发明可在微秒级时域与微米级空间范围内实现能量密度的精确调控,以实现低热影响、高一致性及高几何精度的CFRP微孔结构制备,有效提高加工过程的稳定性与可靠性,以满足航空航天及精密制造领域的微孔精密加工。
本发明授权基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于动态多模光束调控的低损伤CFRP激光打孔装置,其特征在于,包括: 超快激光源,用于提供初始激光束; 动态光场调控模块,设置于所述初始激光束的光路上,用于对所述初始激光束的相位或幅度分布进行动态调制,使所述初始激光束的光场模式在多种预设模式间切换,以形成调制激光束; 双脉冲调控模块,设置在所述调制激光束的光路上,用于将所述调制激光束调制为具有预设能量差和预设时间间隔的双脉冲序列,以形成调控激光束,所述双脉冲序列包括预热脉冲和剥离脉冲,所述预热脉冲的能量密度低于所述剥离脉冲的能量密度; 振镜扫描模块,设置在所述调控激光束的光路上,用于将调控激光束聚焦形成加工激光束,并以所述加工激光束按照预设扫描轨迹对工件进行扫描加工,至少在工件上加工形成微孔结构; 运动模块,用于承载工件,以及,驱使所述加工激光束与工件沿加工形成的微孔结构的轴向产生相对运动; 在线监测模块,用于实时采集工件的加工区域的温度信号和散射光强度信号; 控制器模块,分别与所述超快激光源、所述动态光场调控模块、所述双脉冲调控模块、所述振镜扫描模块、所述运动模块、所述在线监测模块连接; 所述控制器模块基于采集的信号与预设阈值比较获得温度偏差和散射光偏差,采用预设的优化算法作为核心求解器,通过最小化目标函数J,获得以最小化加工缺陷为目标的最优控制律映射函数Φ,基于所述最优控制律映射函数Φ对激光加工的激光功率、光场模式、双脉冲序列的时间间隔以及轴向步进距离进行实时调节,以实现加工过程的自适应控制; 所述控制器模块采用的优化算法为极限学习机或贝叶斯优化算法,所述优化算法的输入为温度偏差和散射光偏差,输出为激光功率P、光场模式M、双脉冲序列间隔Δt及轴向步进距离Δz;基于所述目标函数J的评估值或预测值,所述优化算法对激光能量输入与工件材料响应的映射关系进行迭代更新,通过最优控制律映射函数Φ生成第k+1个采样控制周期的最优加工参数集; ; 其中,k表示当前第k个采样控制周期;{P,M,Δt,Δz}k表示第k个采样控制周期的激光功率、光场模式、双脉冲序列的时间间隔及轴向步进距离;ΔTk表示第k个采样控制周期检测得到的温度偏差,ΔSk表示第k个采样控制周期检测得到的散射光偏差,最优控制律映射函数Φ表示由优化算法构建的非线性映射模型,其内部参数根据目标函数J的梯度下降方向进行实时调整,以确保输出的加工参数可以实现加工过程向缺陷最小化的方向收敛。
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