激光加工技术一体化项目教学
摘 要：激光加工技术在机械专业一体化教学实习课程中的应用，本教学项目主要应用激光加工技术实训一体化教学，根据人才培养计划制定本课程一体化教学内容编制制定项目课题内容要具有一定适当的难度(CAD、UG设计软件及激光加工设备应用软件的综合使用、通过设计过程以及团队合作能力、激光加工设备的使用、调试、参数设定及加工出的零件、部件测评、装配调试以及后期的拓展等工作内容)。
关键词：激光加工技术 一体化教学 项目化教学
Laser Processing Technology Integration Project Teaching
Liang Yong
Key words：laser processing technology， integrated teaching， project-based teaching
激光加工技术专业已经在一些在职业院校逐渐推广，受到了学生的欢迎，以我所带的2016至2019机械设计专业的学生开设激光加工技术理实一体教学过程中，每个班级开设为期1周的激光加工技术实训课程，我将开设的课程一开始就定位为一体化教学课程，本课程的设定是根据学院现有学生的学习现状以及现有设备而专门定制的，通过几年的实践教学课程的开设及跟踪反馈，学生对这样的教学模式展现出浓厚的学习兴趣，起初的教学，因教学设备所限，只有激光雕刻机，开设课程时间也只能控制在一周内，在教师和学生共同协作努力下，每一次教学任务都能够完成，达到教学目的和要求，后来，利用工作室建设经费及学院专业建设资金，陆续购进了激光打标机、激光内雕就、激光切割机。后期我们预计再引进其他一些激光加工设备，逐渐充实激光加工技术一体化教学设备，为了能够更大范围地让机电专业的学生学习到激光加工专业技术知识，让学生受益，做大做强激光加工专业，在学院设备及实训条件允许的情况下，适时开设激光加工技术一体化项目教学势在必行，同时为激光加工技术专业的申报开设积累更多的理论经验与实践教学相结合的一体化项目教学经验。
根据学院现有设备及今后激光加工技术计划引进激光配套设备，开设激光加工技术一体化教学，在教学过程中不断开拓，不断总结，优化激光加工技术一体化教学内容，完善激光加工技术一体化项目教学。首先根据专业要求适当为机电专业学生引进激光加工技术理论教学，实践教学内容，在制定人才培养方案时，加入激光加工技术专业内容。每学期开设1到2周的一体化实践课程，由专业教师进行讲解教学及指导设备技术应用。一体化课程设置要根据学院设备情况以及学生学习知识结构，合理安排教学内容，这里我们选用由肖海兵主编的《先进激光加工技能实训》教材，安排激光雕刻及应用技术 激光内雕机应用 激光打标机技术应用 激光切割机技术应用，电脑软件使用设备应用的软件，教学過程的设计安排，根据班级人数及电脑，设备数量进行分组，每个组根据学生实际情况进行分工，课题内容的布置要具体，具有可实施执行性，每个小组的课题任务内容要有别于其他小组，课题任务布置后，由小组成员共同完成课题任务的分析，课题任务的分工，课题任务的进度计划，记录，课题任务的完成结果的评定，以及课题完成后出现的问题总结和改进方法。
课题任务的设计要多样性，例如，激光切割机课题任务要设计多个备选项目项目一：贺卡的设计及制作;项目二：笔筒的设计及加工制作;项目三：多功能香烟盒的设计及加工制作;项目四：电脑支架的设计及加工制作;项目五：钻头收纳盒的设计及加工制作，项目六：纸巾盒的设计及加工制作;激光打标机课题任务(项目一：名片设计及加工制作;项目二：书签的设计及加工制作;项目三：产品商标设计及加工制作;项目四：文创产品的设计及加工制作;项目五：钥匙吊牌设计及加工制作等);激光内雕机项目设计(项目一：文旅图形设计及产品加工制作;相片收集图像处理及加工制作;项目三：人像采集及价格制作;项目四：纪念品图形设计及加工制作;项目五：挂件图案设计及加工制作等);激光雕刻机课题任务(项目一：产品LOGO设计及加工制作;项目二：印章设计及加工制作;手机壳图案收集设计及加工制作;项目四：水杯纪念文字图案设计及加工制作;项目五：不同量具的刻度设计及加工制作等)。
课题任务的拓展性，通过任务的设计布置环节，让学生能够更直接地接触学习体会激光加工技术的各个知识与实践环节，系统地完成各种设备的使用，达到一定的认知度，给学生再安排一个综合性课题任务，这个任务教师要把握课题的难易程度，一定要与学生掌握的知识相匹配，并且要有一定的工艺难度和加工难度，让学生充分利用所学知识，综合运用，并且要团队合作完成课题任务。
一体化教学过程的实施，安排好教学任务，学生接到课题任务项目后，授课教师的角色由任务的安排者变为课题任务的服务者，学生为主题，教师为辅助，小组建立后，选出组长，教师指导组长安排工作，也就是我们说的分工，根据学生的特长安排相应适合的工作内容，如：擅长计算机软件的同学，操作电脑绘图，擅长设计的同学，进行操作任务的技术分析及设计;擅长设备操作的学生，就负责设备的操作，了解设备结构，熟悉设备使用软件，设备说明书阅读，设备参数设定，安全操作规程的学习等这些设备相关知识可以小组共同参与，教师引导，讲解，示范，待学生掌握后，就可进行课题任务的执行，这里小组组长在教师的引导与帮助下，做如下工作 1.分工;2.制定任务工作图表;3.工作任务的计划，执行，检验及要求(包含：工作内容，工作时间，检验要求等);例如：多功能纸巾盒任务，要求：根据要求收集纸巾盒的图形资料，利用计算机绘图软件(CAD，UG)等软件进行图形，结构，功能的设计，将绘制好的图形保存为矢量图，转存到激光切割机应用软件上，进行图形设置，激光设备参数设定，调试，上料，试加工，加工，成品修整，对成品零件尺寸，结构进行检测，找到加工中缺陷，进行记录，返回到第二道工序，图纸修改，尺寸关联设计，再进行试加工，如此反复，直到零件加工合格，结构达到设计要求，装配合理，功能满足设计要求，最终完成产品加工，完成后，由教师先期初评，学生根据完成过程编写完整的加工工艺，同时，组员共同参与对加工工艺进行优化，编写流程图，最后形成一个较为完整的工艺图、流程图、设计图纸、作品，其他组同学完成本组项目后，将本组的工艺图、流程图、设计图纸、作品与其他组的工艺图、流程图、设计图纸、作品互换，与自己组的进行比较并进行互评，给出成绩，并备注被扣除分数项目的原因与理由(评分表由教师设计)，最后由教师收集各组的工艺图、流程图、设计图纸、作品进行统一评分，与学生评分综合给出最终成绩。
课题项目内容拓展，对加工完成的作品，学生可以根据所学激光加工技术灵活运用，对完成的作品进行进一步完善和美化，综合运用设备进行LOGO的设计，进行标刻美化，从单一作品到作品包装设计，图形，结构等设计制作。例如：吊坠激光内雕完成;包装盒设计，激光切割机加工; 包装盒图形设计美化，激光打标机图案加工，最后完成作品。
学院在现有激光加工设备条件下，开设先进激光加工技术课程，紧盯激光加工技术发展方向，积极参与激光加工技术专业的建设，在我院机电工程系打造申报激光加工专业，参与1+X激光加工证书培训工作，依据市场用工的需求，积极引进激光加工设备，前期，根据课程教学的基本要求，购进了激光雕刻机、激光打标机、激光内雕机、激光切割机等设备用于激光加工技术理实一体教学，后期还会根据需求，引进激光焊接机、激光光路安装调试装备、激光电器安装调试设备，充实激光加工一体化教学课程中。
今后的课程的规划，依据机电专业的激光加工技术的要求，适时调整人才培养方案，增加激光加工技术一体化教学实践课程的时间，并为激光加工技术一体化课程的开设提前做好前期课程的设置于安排，在没有激光加工专业开设前，在机电专业个别班级进行该课题的教学实验，如第一学期，安排为期为4周的钳工实训课程，培训学生了解基本机械加工的基础知识与内容;第二学期安排电工实训，培养学生了解基本电路知识及电工基本操作技能;第三学期，安排2周激光加工技术的基础实践课题即激光加工技术理实一体项目化教学1，培训学生学习激光雕刻机、激光打标机、激光内雕机、激光切割机的使用以及与本专业相关的软件的应用和设备的安装调试及使用;第四学期，安排2周學生学习激光加工技术理实一体项目化教学2，培训学生进一步学习激光加工技术专业知识，包含激光光路调整实训、激光电气设备及激光器的安装与调试、激光焊接机的使用等教学内容;通过这些内容的学习，让学生基本可以达到激光专业中等专业知识，为有能力的学生做好1+X证书的考试与取证准备工作。
这样教学内容摆脱了只注重理论知识的讲解，或偏重于单一设备的使用实践教学，把学院现有设备充分利用起来，结合起来，教学从一开始的任务布置就让学生主动思考，主动接触学习本课程内容要用到的设备及所涉及到的理论知识，充分发挥学生能动性，提高了学生的学习兴趣，学生参与项目的每个环节，教师在各个教学环节中起到全盘把握，控制课程进度以及安全工作，衔接好各个环节，一个好的教学过程需要多次的实践、总结、改进优化螺旋上升，一体化教学实际是把教学内容进行合理分解，学生全程参与，并在过程中不断学习、改进、完善的以学生为主，教师为辅的一个教学过程。
参考文献：
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[3]王秀军.理实一体化在激光加工技术专业中教学现状研究与探索[J].时代教育，2013，(20).
作者：梁勇
摘 要：
《激光加工》是工程专业特别是机械制造专业的一门专业基础课程，该课程对于制造行业人才培养具有重要作用。对于该课程教学中存在的问题，需要进行课程教学改革，提高学生的学习积极性，进而提高教学质量。基于此，本文就《激光加工》课程教学改革展开研究，首先阐述了其改革背景，其次对其中的问题进行简要分析，最后提出了改革措施，以供参考。
关键词：《激光加工》 教学现状 教学改革 实践 创新
Research and Practice on Teaching Reform of
WANG Xiang
(Chengdu University of Technology， Chengdu， Sichuan Province， 610001 China)
制造行业发展中，激光加工技术是基础技术，其在机械、印刷、冶金等行业发展中具有不可替代的作用。作为工科类学生实训课程，激光加工技术的实践性很强，学校要培养具有符合创性能力的人才就需要对课程进行初步改革。当前，大部分院校仍然以理论教学方式为主，但是激光加工技术是一门具有较强实践性的课程，这种传统教学方式已经无法满足人才培养要求，学生在课堂上不仅要获得理论知识，还需要具有实践操作经验，这是学校课程改革的重点[1]。
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高校工程教育的目的在于让学生学习工艺知识、了解制造过程、体验工程文化、培养工程素质，相关课程也需要与当前的工业技术做好衔接。在工程教育体系中，激光加工技术占据重要地位，其需要根据技术变化不断更新教学内容和设备，把握现代激光加工技术发展趋势及其在工业体系中的实践应用，进而提高激光加工实践教学水平。为了深入落实国务院关于高等院校创新创业的教育改革意见，创新产学合作协同育人机制，发挥相关企业的作用，为高校开展产学合作协同育人项目提供支持[2]。激光加工教学内容以及课程体系改革项目实施的载体是学校，企业则提供技术、经费、实践平台等支持，校企合作推进激光技术的发展，培养行业人才，在实践教学中融入新的理念和技术，共同开发优质教学资源，构建数字化教学体系，进而不断完善理论建设，建设理论、实践结合的激光加工技术课程教学新体系。
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我校对工科类学生在机械工程实训教学中开设了《激光加工》这门专业基础课程。该课程的重点在于激光加工基本原理和工艺技术的发展及其应用。激光加工是一种先进的制造技术，激光加工凭借着高效、节能环保的优势受到各国重视。该技术中涉及的激光加工方法比较多，要想取得良好教学效果并不容易。如何能够在有限的学时中让学生们了解激光加工方法，深入浅出教学，在短期内提高激光加工技术教学质量成为教学难点[3]。基于此，本人对该方面展开深入思考，对现有教学方法进行了改革思考。
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对于大部分学生而言，传统加工技术教材内容抽象、乏味，特别是专业课程基本都是理论内容，原理抽象、枯燥，缺乏实际操作和实际案例，学生本身对这类课程的兴趣较低，主动学习性差，缺乏学习动力。本文提出的教学模式改革先让学生主动关心前沿技术和新概念，并对课程所学、所用进行较为详细的介绍，提高学生的兴趣，最后让学生能够明确基础学习对后续应用和创新的重要性，逐步引导学生的兴趣和主动性。先进的激光加工技术是通过激光束和物质相互作用而实现对材料的精加工，该技术中涉及了光学、物理学、材料学、计算机技术、机械制造加工等多门学科，是现代制造业发展的前沿技术。本课程主要通过详细介绍激光加工技术力量、类型以及激光扫描、切割、打标、3D打印等等前沿技术，让学生能够了解激光加工技术及其應用，主动学习，进而提高教学质量。
3.1 教学内容改革实践
《激光加工》课程属于专业课，教学时需要明确课程任务和性质，培养学生的兴趣，激发学生的主动学习能力，充分了解激光和材料作用，明确关键参数作用，并把握常见工作原理，熟知激光材料加工理论和系统组成，认识到不同原理激光器、激光加工工艺，具备激光加工思维，主动寻找激光加工机理，发挥创造能力，挖掘学生潜能，激发其创新思维，为后续发展和应用奠定基础。
激光加工方法众多，包括激光切割、焊接、打标、热处理、微纳制造、弯曲成形以及快速成形等不同方法，涉及的内容多，但是教学学时有限，因此需要明确教学重点，合理安排教学内容，在保证学生能够利用所学知识实现实际生产需求的同时还需要确保专业基础和理论讲解结合。当前，激光切割和打标技术在工程实际中的应用较多，弯曲成形的研究应用较少，微纳制造在电子封装中的应用较多，在此基础上，本课程把授课重点集中在激光扫描、切割、雕刻等方面，对激光焊接、打标等作一般介绍[4]。
为保证教学质量，开课前需要熟记整个教学内容，因此，本人参考了不同激光制造行业专家观点及其书籍，例如史玉升《激光制造技术》、邵丹《激光先进制造技术与设备集成》等专业书籍，参考其中的观点、技术结合课程教材，根据我校专业人才培养方案整合授课内容，改革教学内容，形成系统的教学方法。此外，还需要注意及时更新知识，在教学环节中完善教学内容和知识体系，激发学习兴趣，开拓视野[5]。因此在准备教学内容时需要及时添加最新的激光加工技术，并在课程中引入实际案例，让学生能够及时了解新的激光加工技术的同时明确其具体应用，激发学生创新思维，提高学习兴趣，实现从课本到实践再到知识升华的目标。在保证教学内容不离开课本的同时能够做到与时俱进。例如，在教学激光切割知识时，用亚克力板模拟零件加工。亚克力是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，切割后具有干净、精美的抛光边缘，切割和雕刻亚克力板精度极高[6]。用亚克力板切割齿轮、底板座等机械零件，先模拟加工，装配调试成功后再用真正的金属材料加工产品。这样将实际操作引入机械设计与制造创新教学中，极大地激发了学生的学习兴趣，提高教学效果。
3.2 教学方法和手段改革实践
3.2.1 教学方法改革
教学方法和手段作为课程建设重要部分，日常教学时需要不断改革教学方法。当前，大多数教师仍然采用传统的填鸭式教学方法，这种教学方法无法拓展学生知识面，也无法提高学生的积极性，甚至会使学生产生厌学心理。在教授激光加工技术课程时，本人提出建立围绕学生的教学环境，在教学活动中注重强调学生的主体地位，营造学习环境，发挥其积极主动性。例如，可以让学生提出在学习或比赛时需要的零件，让他们带着问题有目的地学习，在讲解时可以随时给学生们布置任务，把握重点，让学生建立属于自己的知识架构[7]。
3.2.2 教学方式改革
高校工程训练中心主要在于培养学生工程实践能力，在《激光加工》课程改革中，需要在理论教学改革基础上重点创新实践教学改革，加强实训教学，提高高校学生的激光技术应用能力。
(1)理论教学。激光加工技术课程具有较强的理论性和实践性，有效的教学方法能够让学生们加深记忆，采取板书+多媒体形式教学，可以提高教学信息传输量和内容完整性，通过板书归纳总结教学知识点，让学生能够更好掌握知识，通过多媒体可以让学生们克服传统教学特点，更容易理解抽象的教学内容，采用三维动画、视频、动画等方式将知识点形象、具体的展现给学生，加深学生印象[8]。例如，在讲解激光加工方法时，通过多媒体课件播放视频，让学生们观看实操现场，并对其重點操作进行理论讲解，结合三维立体动画演示，让学生们能够清楚激光加工原理以及过程，并向学生提问关于激光加工参数设置及其影响因素、选择等，让学生们能够主动参与其中，取得良好效果。
(2)实训教学。激光加工是工程实训课程，教学时需要设置更多的实践教学，而在实践教学时，要注意培养学生的创新意识，积极引导每位同学参与，自己设计实验，按照自己的加工方法和参数设计制造产品，激发学生的创新能力，让学生能够利用课堂知识进行实践操作，提高激光加工的实际应用能力。例如在激光切割中，学生可以自己设计图案作图，将相关参数导入至计算机中处理，最终加工出成品，深入体会激光加工技术。在具体的实践教学过程中，要结合具体案例详细指导学生，根据学生实际情况和项目完成情况对学生的需求进行研究、确定，教授学习方法，培养学生的创新思维以及聚合思维，激发其创新就业能力。
本研究提出采用模块化激光加工实训，学校建设专门实训场地，提供CAD/CAM实训室和相关软件和设备，激光加工实训室配置了金属激光切割机、金属激光打标机、非金属激光切割机、非金属激光内雕机等，激光加工实训室中，激光加工设备中包括了激光切割、标记、内调等技术。师资上，配置了模块化激光加工实训教学队伍，包括专职教师、工程师、高级技师和技师，为了满足不同年级实训要求，按照现有实训设备教学队伍制定了模块化激光加工实训课程，其中包括基础认知、强化实践、综合创新这3个体系，如图1所示。
首先，开展基础任职实训课程。全校各学生在认知实训中，一年级课程中加入了4课时基础认知实训，共分成2部分文成，其中2课时为金属激光打标演示实训以及2课时非金属激光切割演示实训，主要让学生观摩，教师在场地讲解打标机和切割机结构、原理和防护知识，之后根据操作手册对打标机和切割机进行演示、操作，最后得到实际加工操作。基础认知激光加工实训经过示范教学能够拓展学生视野，让学生能够了解激光加工等手段，激发其学习热情。基础认知激光加工实训工件如图2所示。
其次，开展强化实训课程。在二三年级带领学生集中开展强化实践课程，共12课时，其中6课时为非激光切割课程，6课时为激光切割课程，主要让学生动手实践操作，鸡儿提高学生的竞赛能力和实操能力。
在强化实训中，学生通过不断实践动手操作能够激发参赛积极性和主动性。对此，实训教师需要先将激光和非激光切割机结构、原理和防护知识进行详细讲解，之后根据操作手册将二者操作流程分别演示出来，再进行实际加工。学生在了解流程后按照加工零件选择适当加工设备开展实操作业。强化训练工件如图3所示。
最后，开展综合实训课程。在四年级和研究生阶段开展综合创新实训课程，共24课时，其中8课时为金属激光切割和打标综合实训，重点教授薄板类金属工艺品制作，8个课时为非激光切割和雕刻综合实训，重点教授薄板类费金属工艺品制作，8个课时为3D设计与激光内雕刻综合实训，重点教授透明水晶玻璃类工艺品制作。通过综合加工实训让学生了解激光加工制作方式，并学会学以致用。综合实训课程训练工件如图4所示。
3.3 考核方式改革实践
该课程主要是为了培养学生的理论素质和实践能力，因此对于学生的考核不仅需要理论知识考核，还需要结合平时表现进行实际操作考核。其中平时表现和理论占总成绩50%，包括课堂点名、出勤、课堂互动、创新能力、实习报告等;实际操作主要对激光加工软件的应用、工艺参数设置以及学生具体操作时完成的零件质量、操作的熟练程度等进行考核[9]，占总成绩50%。通过这种综合考核可以让学生们了解激光加工理论和实践内容，提高实践操作水平。
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《激光加工》课程教学改革后，學生的主动学习能力增强，利用模块化教学能够让学生及时发现问题、主动查阅资料，自主合作解决问题，提高学习主动性，同时也能够让学生掌握设备操作软件，具备创新思维，提高动手能力，强化沟通、合作能力。对于老师而言，课程改革后教师的角色发生变化，具有指导性，能够引导学生完成教学工作，提高教学主动性。对于企业而言，课程改革帮助企业培养了更具有实践技能的人才，企业无需付出额外的人才培养成本，既能够提高效率，也能够节约人才成本。
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综上所述，通过创新改革《激光加工》课程，可以改变以往的教学内容、方式、手段以及考核方式，提高学生的学习主动性和积极性，增加学生对于该课程的学习探究兴趣，使学生能够掌握激光加工技术，激发其创新能力，引导学生独立完成任务，适应企业和市场需求。
参考文献
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作者：王翔
摘 要：激光加工测量技术是一种符合时代发展的新兴技术，是在新能源、新科技理念下发明的一项新技术，它现在已经在汽车制造和工程机械制造领域得到了大幅度的应用。激光加工测量技术具有传统技术所不能比拟的优势，它比传统技术更加容易操作，而且它的适应性和可控制性都比传统技术具有优势，通过激光加工测量技术生产的产品具有使用寿命更长的优点，而且加工过程更加简洁和高效。本文分析了激光加工测量技术实际的应用情况并提出了激光加工工艺在工程机械制造中的应用方式，希望可以促进激光加工测量技术实现进一步发展。
关键词：激光加工测量技术;优势;机械制造
引言
机械制造企业作为我国的支柱型企业，能够对我国的经济发展起到重要的促进作用，而且还能进一步的提高我国的国防力量。制造行业是一个发展前景广阔的行业，现在制造行业的竞争压力十分巨大，制造行业在拥有巨大发展潜力的同时也是国家经济发展的一种体现。近几年我国的机械制造行业规模不断扩大，但是在激光加工测量技术的应用方面还存在很多问题。这就要求我们加大对激光价值测量技术的研发力度，对激光加工测量技术进行不断的创新，让该技术可以更好的应用到机械制造中，创造出更多、更优质的产品。
一、激光加工测量技术的应用现状
工程机械制造中很多时候都会使用到厚钢板，利用激光加工测量技术对厚钢板进行切割处理，可以保证切割后的钢材较等离子切割后的表面更光滑，可以不用在打磨就直接进行后续焊接，省去了打磨这道工序，也因此节约了投入成本。1激光加工测量技术虽然在早期需要投入大量的资金，但是从长远来看，激光切割器比等离子切割器的消耗成本要低。现在很多发达国家的机械制造行业在进行工件切割作业时，已经把激光加工测量技术作为了一项标准使用技术。
二、激光加工测量技术在工程机械制造中的应用方式
(一)激光切割技术
激光切割是将高性能的激光束投射到工件上，照射到的工件位置的温度会在短时间内急剧升高，进而排出液态熔渣，工件也就产生了切割缝。刚物质、钛合金、铝合金都可以使用激光进行切割，玻璃、塑料和陶瓷也可以使用激光切割进行处理。使用激光切割的机械部件不会发生机械变化，而且激光束也不会对没有经过照射的部位产生影响，即使有影响也是比较小的影响。激光切割中产生的热量的影响范围很小，材料经过切割后留下的切口也比较细小，工件的切缝表面比较光滑，而且激光切割使用的时间短，可控性好，应用激光切割技术不仅可以提高工作效率，还可以节约模具投入，进而减少企业的加工成本。
(二)激光焊接技术
激光焊接技术是利用激光的高热能特性，通过加热材料让材料熔化，然后对材料进行连接。激光焊接中有时需要用金属进行填充，而且为了避免熔池发生变化需用使用保护气体。激光焊接是一种非接觸式的焊接方式，它具有焊接速度快，灵活性大的优势，而且使用激光进行焊接的工件几乎不会发生变形，焊接后也不需要再次热加工。克莱斯勒企业是最先把激光焊接技术应用到汽车制造行业的企业，美国的福特汽车企业随即将激光焊接技术广泛的用在排气管、转动轴等汽车原配件的制作过程中。激光焊接技术在汽车制造行业的广泛应用促使了激光拼焊技术的出现，这种技术主要是将不同用途、不同厚度的材料根据车体设计和汽车性能要求拼焊为一个总体。激光拼焊接技术现在已经广泛的使用在汽车的行李箱增强板、保险杠和车门内板等位置，该技术能够减轻车体重量并提高车体刚度，而且能够很好的提高汽车的减震功能。随着汽车行业的发展，激光焊接技术在汽车制造过程中的应用越来越广泛，如汽车车门、侧围以及顶盖部位也逐渐开始使用激光焊接技术。
(三)激光熔覆技术
激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术，它是通过高性能激光束将放在机体外表的粉末状熔覆物料与基体外表的薄层一起熔化，然后迅速形成一个新的冶金结合的添料熔覆层。这个熔覆层一般都会具备原来机体外表所不具备的一些优势，如，耐腐蚀、抗氧化性强、耐磨损等。2根据激光熔覆的独特性能，我们现在主要是将它用在制造环节，比如对破损的产品进行修复，对材料外表进行改性等方面。Rolls Royce企业对激光熔覆技术的应用最早是在发动机实施硬面上，通过应用该技术大幅度提高了发动机实施硬面的硬度和耐磨损性。美国AVCO企业则是将激光熔覆技术用在了汽车排气门上，通过在排气门上熔覆Stellite合金的方法来提高汽车排气门的耐腐蚀性和耐磨损性，对这项技术的应用不仅提高了汽车的性能，还节约了企业的制造成本。近几年，我国的科学技术发展迅速，激光熔覆技术也得到了大幅度发展，现在激光熔覆技术在车辆换向器和齿轮加工等方面也得到了广泛应用，模具与轧辊加工方面也开始使用激光熔覆技术来提高产品的外表硬度和耐高温、耐腐蚀性能。一些企业甚至将激光熔覆技术用在修复发动器叶片和模具上，经过修复后的元件性能几乎和新品的性能相等甚至有些元件性能还会超过新品元件的性能，这样就可以在提高产品性能的同时大幅度降低企业的生产成本。
(四)激光增材加工技术
激光加工测量技术在增材加工方面的应用，主要是利用高功率激光将CAD信息模型加工成3D实体元件。SLM和LMDF是这项技术能够在实际工作中实现应用的主要科学依据。SLM技术是利用高性能的激光束将预先铺好的粉末根据三维CAD切片模型中规划好路径进行扫描并将其彻底融化，最后形成新的符合模型设计的金属零件。LMDF技术则是在SLM技术的基础上发展起来的一种新技术。与传统的制造技术相比，激光增材加工技术具有柔性高、加工周期短的特点，而且该技术不需要模具就可以进行生产，因此特别适合用来制作那些切割难度大、活性高的工件，现在激光增材加工技术已经广泛的应用在航空航天、医疗、汽车以及电子等领域。
结语
机械制造业是一个竞争相当激烈的行业，因此，机械制造业更应该重视研发新技术，这样才能保证企业在激烈的市场竞争中保持优势。激光加工测量技术是一项符合时代发展的新技术，它能够进一步的促进我国机械制造行业的发展，提高我国的国防实力，因此，我们需要更好的对激光加工测量技术进行改进和完善。
参考文献
[1] 张建达.激光加工技术在工程机械制造中的应用探讨[J].科学技术创新，2019(14)：164-165.
[2] 尹桂敏.激光加工技术在工程机械制造中的应用研究[J].中国设备工程，2019(03)：194-19
作者简介：蔡宇宏，67.05，男，汉族，浙江，本科，高级技师，大连理工，机械制造与自动化机械专业，教育教学，南通技师学院。
作者：蔡宇宏
摘要：数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度要求高等问题和实现高效率和自动化加工的有效途径。本文根对数控加工中的加工技巧进行了归纳和总结。
关键词：数控加工;加工技巧;解决;高效率;自动化
1引言
数控技术起源于航空工业的需要，20世纪40年代后期，美国一家直升机公司提出了数控机床的初始设想，1952年美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床。50年代中期这种数控铣床已用于加工飞机零件。60年代，数控系统和程序编制工作日益成熟和完善，数控机床已被用于各个工业部门，但航空航天工业始终是数控机床的最大用户。一些大的航空工厂配有数百台数控机床，其中以切削机床为主。数控加工的零件有飞机和火箭的整体壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋桨以及航空发动机的机匣、轴、盘、叶片的模具型腔和液体火箭发动机燃烧室的特型腔面等。数控机床发展的初期是以连续轨迹的数控机床为主，连续轨迹控制又称轮廓控制，要求刀具相对于零件按规定轨迹运动。以后又大力发展点位控制数控机床。点位控制是指刀具从某一点向另一点移动，只要最后能准确地到达目标而不管移动路线如何。
2数控加工的特点和效益
数控机床一开始就选定具有复杂型面的飞机零件作为加工对象，解决普通的加工方法难以解决的关键。数控加工的最大特点是用穿孔带(或磁带)控制机床进行自动加工。由于飞机、火箭和发动机零件各有不同的特点：飞机和火箭的零、构件尺寸大、型面复杂;发动机零、构件尺寸小、精度高。因此飞机、火箭制造部门和发动机制造部门所选用的数控机床有所不同。在飞机和火箭制造中以采用连续控制的大型数控铣床为主，而在发动机制造中既采用连续控制的数控机床，也采用点位控制的数控机床(如数控钻床、数控镗床、加工中心等)。
数控加工有下列优点：①大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装。如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改零件加工程序，适用于新产品研制和改型。②加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求。③多品种、小批量生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。④可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。数控加工的缺点是机床设备费用昂贵，要求维修人员具有较高水平。
3数控加工过程工艺分析
3.1数控加工过程分析
数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式(数控语言或符号)编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。当零件的加工程序结束时，机床便会自动停止。任何一种数控机床，在其数控系统中若没有输入程序指令，数控机床就不能工作。
3.2加工工艺
数控加工程序编制方法有手工(人工)编程和自动编程之分。手工编程，程序的全部内容是由人工按数控系统所规定的指令格式编写的。自动编程即计算机编程，可分为以语言和绘画为基础的自动编程方法。但是，无论是采用何种自动编程方法，都需要有相应配套的硬件和软件。可见，实现数控加工编程是关键。
4数控加工中的加工技巧
数控加工可获得精度高、质量德定的产品，因而在机械制造领城得到了越来越广泛的应角，数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提，因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关健。数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。
4.1软爪卡盘的使用与调整方法
在車削批量较大的工件时，为了提高工件在加工时的定位精度和节约工件安装时的辅助时间，可利用软爪卡盘。为了根据实际需要随时改变爪面圆弧直径与形状，把三爪卡盘淬火的卡爪，改换为低碳钢、铜或铝合金卡爪。如卡盘爪是两体的，可把爪部换成软金属;如卡爪是一体的，可在卡爪上固定一个软金属块。
软爪卡盘正确的调整与车削，是保证软爪卡盘精度的首要条件。软爪的底面和定位台，应与卡爪底座滑配和正确地定位。软爪用于装夹工件的部分比硬爪加长10～15mm，以备多次车削，并要对号装配;车削软爪的直径最好与被装夹工件直径一致，或大或小，都不能保证装夹精度。一般卡爪车削直径比工件直径大0.2mm左右，也即是被卡的工件直径，要控解在一定公差范围内;车削软爪时，为了消除间隙，必须在卡爪内或卡爪外安装一适当直径的画柱或圆环，它们在软爪安装的位置，应和工件夹紧的方向一致，否则不能保证工件定位精度。当工件为夹紧时，圆柱应夹紧在卡盘爪里面进行车软爪爪而，当工件为涨紧时，圆环应安装在卡盘爪外面，车削软爪外面。
4.2合理确定走刀路线，并使其最短以提高效率。
确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点，进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面： (1)巧用起刀点。 如在循环加工中，根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离，在确保安全和满足换刀需要的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省在加工过程中的执行时间。(2)粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，应采用合适的循环加工方式，在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。
5结束语
随着数控机床在制造行业的应用广泛化，影响其质量的因素也在增多，除了工艺因素，还有操作技巧和机床本身的加工精度。提高制造行业产品的质量，必须对数控机床的加工精度进行控制。
参考文献：
[1]数控加工中的加工技巧分析[J].赵利华.时代农机. 2019(04)
[2]数控铣床加工中刀具半径补偿原理及其应用技巧[J]. 谢正，杨琛.武汉工程职业技术学院学报.2018(03)
作者：赵毅
[摘 要]机械加工是社会生产中一个重要的组成部分，机械加工工艺流程一般都由很多环节构成，具有复杂的操作步骤。在机械加工过程中，往往会产生一定的加工误差，造成加工精度的不足。本研究针对我国机械加工的现状，就影响机械加工精度的因素方面进行了深刻的探究。
[关键词]机械加工;加工精度;影响
前言：近年来，随着我国经济和科技的快速发展，促进了机械加工工艺技术的进步，但是，我国的机械加工工艺在加工的精度方面仍然存在许多问题。在零件机械加工过程中，加工精度直接决定零件的质量和性能，机械零件的加工精度是确保机械产品质量的基础。因此，要严格控制机械加工过程中的加工精度，保证产品的优异性能，确保产品的质量达到标准。
1. 机械加工工艺精度的概念
机械加工工艺主要由前期的生产过程和后期的加工工艺过程组成，在这两个过程中，对工艺技术都有严格的要求。加工精度是指零件加工后的尺寸、几何形状和相互位置等几何参数与理想零件几何参数相符合的程度，它们之间的偏离程度则为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。
当对机械零件进行加工时，需要一个专门的系统来进行相关操作，这就是机械加工工艺系统。一般来说，机械加工工艺系统由工件、机床、工具以及夹具等组成。机械加工系统是整个机械加工工程的基础，是提高产品加工精度的重要保障。在实际生产加工中，要提高零件加工的精度，就必须要了解影响零件加工精度的各种因素及其发生的原因。
2.我国机械加工工艺现状
2.1 机械加工的操作人员素质较低
从工艺流程图的设计、执行到进行机械加工过程，都是由机械加工的操作人员完成的。大多数机械加工工厂的操作人员的自身职业技能的素质处于相对较低的水平。一方面，长期以来国内的教育都集中在高等学历方面，而对于职业技能和基础操作的培训投人严重不足。另外一方面，工人不肯动脑筋，不认真思考，对加工工艺的研究不够，对加工设备的工作原理也缺乏讨论，仅仅依靠旧有经验来完成生产。产业工人素质的低下不仅限制了机械加工工艺系统和产品加工精度的提高，还会会导致大量的财富浪费、成本增加、效率低下，进而会影响产品的竞争力。
2.2 机械加工工艺的自动化水平低
改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的机械加工工艺水平有了长足的进步，但是仍然存在机械加工工艺自动化水平低的问题。很多的机械加工厂使用传统的机械加工工艺，存在依靠大量人力劳动，自动化程度低，对生产过程的控制性差等先天不足，同时传统的机械加工工艺还有生产周期长，操作过程繁琐，原材料消耗量大等不利之处，这些都会影响到产品的加工精度。
2.3 机械加工工艺设计的不合理
工艺流程是机械加工进行的基本依据，加工工艺是每个环节的详细参数，设计完善的机械加工工艺对零件生产具有很重要的作用。然而，在实际的设计工作中，由于一些设计人员对加工设备的工作要求了解不够，对原材料的状况不够明了，对产品生产要求缺乏透彻的理解，造成了机械加工工艺流程图的设计过程中出现了漏洞或者偏差，造成了机械加工工艺存在局部不合理之处，降低了产品的加工精度。
3.影响机械加工精度的主要因素
3.1 机械加工工艺系统存在误差
对机械零件进行加工时，需要一个专门的系统来进行相关操作，这就是机械加工工艺系统，该系统主要包括机床、工件、工具以及夹具等组成部分。这些要素是机械加工工艺的主体。俗话说：工欲善其事，必先利其器。如果在缺乏自身的加工精度较高的机械制造工艺系统，即便在可靠的完善的加工工艺等条件下，也很难加工出高精度的产品出来。
3.2 工艺系统中机床的影响
在工艺系统中，机床直接控制加工工具，对零件进行机械加工。机床的精度直接影响到整个系统的精度。机床由于自身的制造工艺存在问题，从而有可能存在主轴回转误差等，从而造成被加工零件的形状以及位置精度不足。除此之外，机床在由于安装存在问题以及长期使用过程当中的磨损，都会造成加工误差。
3.4 工艺系统的受力变形
工艺系统由机床、工件、工具及夹具四个部分组成，在切削加工的过程中，由于受到工具的切削力，夹具的夹紧力及各部件自身的重力，使部件产生不同程度的变形，这会改变工件和刀具的相对位置以及加工的几何关系，也改变了刀具的运动行程，从而形成误差。另外，系统中的残余应力也会导致系统变形。包括热处理后工件内部的残余应力、切削加工引入的应力等，而且它们和外力作用没有关系，即使没有外力作用系统也会发生变形。
3.5 工艺系统的热变形
机械加工中，工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。 由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同，使工艺系统各部分的变形产生差异，从而改变了刀具与工件的准确位置及运动关系，影响各部件的正常运作，产生了加工误差，进而影响机械加工工艺的加工精度。热变形对加工精度的影响主要体现在工件热变形、刀具热变形及机床热变形三个方面。
4. 提高机械加工精度的工艺措施
4.1 合理的加工工艺流程图
提高加工工艺的加工精度的关键因素之一是设计出完善的加工流程图。设计人员在设计过程中必须综合考虑各种因素，尽量在不影响正常加工的基础上缩短工艺流程。在合理的加工工艺流程图的指导下，对零件进行机械加工，可以节约生产周期和生产成本，又能减少对提高加工精度不利的影响因素，可以获得高质量的产品。
4.2 完善机械加工工艺系统
在机械加工工艺系统中，每个环节在加工过程中产生的误差都会对零件的加工精度产生影响。完善机械加工工艺系统是提高加工精度的有效措施。因此，企业要引进具有国际先进技术水平的加工设备，完善和加强创新机制，鼓励新型加工工艺的研制。
4.3 提高工艺加工过程的自动化水平
由于传统的机械加工工艺的整体技术水平比较低，难以完成高精度或者超高精度部件的加工。数控加工技术就可以很好地完成此类的生产任务。数控机床具有较高的自动化水平，较快的信息处理能力和极高的工艺加工精度。在采用现代化数控技术的基础上，可以应用一些先进的机械加工工艺，对提高机械加工工艺的整体加工精度作用十分明显。
4.4 加强对产业工人的技能培训
提高产业工人技能的方式是多种多样的。我们可以通过开办培训班，对工人进行定期培训;鼓励工人讨论研究加工工艺流程，为优化工艺流程献策献力;开办科学文化討论班，为工人提供最新科技信息，激发其学习兴趣。随着工人整体素质的提升，一定会给机械加工工艺的加工精度带来良好的效果。
5.结论
由于我国社会经济的迅猛发展，加工工艺不断提升。加工精度在机械加工过程中是至关重要的，是机械零件加工质量的核心部分。在实际机械加工过程中中，要采取有效的手段措施，减少各种因素对加工精度的影响，提高机械加工工艺的加工精度，生产出高质量的工件，增加企业的经济效应。
参考文献
[1] 刘志刚.试析机械加工工艺对加工精度的影响[J].科技创新导报.2012.29.
[2] 何宏伟. 机械加工工艺对加工精度影响的研究[J].中国新技术新产品.2013.04.
[3] 江敦清.谈机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].黑龙江科技信息，2010.7.
作者：严大群
摘 要：在我国经济不断发展的环境下，机械加工的需求量在不断地增加。同时，在各行各业的发展趋势下，非标设备的应用越来越广泛。非标设备的设计要求也不断地提高，对设计人员的要求较高，不仅需要具备广泛的专业知识，还需要根据国家行业标准与规格对其进行合理的设计。同时，还需要根据非标设备的用途需求自行设计符合要求的非標设备。在机械加工行业中，非标设备的使用情况比较普遍，因此，需要对其设计与加工进行深入的研究。本文就机械加工设备设计概论进行分析，并探讨机械加工设备设计与加工流程，从而提高非标设备的运用效率。
关键词：机械加工;非标设备;设计;加工
非标设备在设计的需求，需要充分考虑到行业的自身需求与国家标准要求。其设计的难度远远超过国家的标准设备。这些非标设备在设计的时候需要涉及大量的电子、机械、自动化等知识，对设计人员的要求较高。尤其是在机械加工行业中，对非标设备的需求量较大，而非标设备的设计合理性直接关系到设备性能，继而对机械加工行业的发展造成较大的影响。
1 机械加工非标设备设计概况
非标设备的设计主要是国家定型标准以外的不定型设备，需要先进单体设计对其进行小批量加工制造的设备。非标设备自身具有固有的特点，从而导致非标设备评估程序与标准设备更加复杂，难度系数更大。在各个设备生产部门中，无法在工艺过程中使用批量生产，需要根据一次性定货，对具体的设计图纸来制造非标设备。非标设备涉及的知识面比较广泛，涉及的行业较多，从而使得非标设备在各个行业中划分为不同的类型。另外，非标设备的设计，就是指非标准件的设计，需要根据非标设备需求对象对其的要求进行设计。而非标设备设计人员需要具备充足的知识量，并具备丰富的工作经验，以便能够满足非标设备需求商对非标设备的需求，从而对其进行设计与加工处理。设计人员需要具备非标设备行业规定要求，还需要对设备的实际需求与目前生产情况进行详细的了解。由于不同行业的需求不同，对设备人员的要求也就不同，在机械加工行业中，对非标设备的设计，需要设计人员具备机械设计、电子设计、工业造型设计、软件设计、流体设计等专业知识[1]。
2 机械加工非标设备设计与加工流程
在非标设备设计前，需要对设计的非标设备产品进行有效的归类，明确设计的机械范围，非标设备机械包括成熟型与非成熟型两种。其中成熟型非标设备指的是一些工作原理比较明确清晰的舍尔比，但是设备结构比较普通常见，或者一些产品可以提供借鉴。而非常熟型非标设备指的是设备工作原理比较复杂，且设备结构比较奇特的产品，或者没有设备生产工艺流程，生产工艺流程还停留在试验阶段的设备，而非成熟型非标设备的设计难度远远超过成熟型非标设备的设计难度。
在成熟型非标设备设计中，可以分为三类。①在原有非标设备的基础上进行再加工处理。需要对动力输出设备、传动技术以及其他方面进行重新设计与改进。②主机相同，夹具与辅助设备存在差异。这种类型的非标设备设计比较简单，只需要对主机与辅助设备进行全面掌握即可。③主机不同，而部件部分相同。需要根据部件的具体情况进行重新组合设计，可以使用成熟的零部件，只需要对特别的设计部分进行改进设计界，从而达到预想的设计效果[2]。
在非成熟型非标设备设计过程中分为三类：①单机类。主机设计简单，需要对样机进行详细的了解，并采用结构分析后进行设计即可。②组合机。主机部分较复杂，部分设计可以借鉴成熟结构来设计，其他部分需要进行重新设计。设计单位需要对该设备进行预先评审，通过评审之后需要对设计产品进行加工设计。③生产线类。该设备的设计是非标设备设计中最复杂的一种，需要对多个企业的产品进行组合，需要对其进行评审，以便达到标准要求。
2.1 非标设备设计前的审核工作
在非标设备产品设计前需要进行评审，评审的内容包括：企业自身具备的技术，客户自愿提供的技术以及企业短期内获得的技术;对企业的资金与人力资源进行评审;对产品设计后带来的各方面的效益与损失进行评审。通过对上述内容进行评审，可以为非标设备设计提供前提依据，从而确保非标设备的设计质量与水平。
2.2 非标设备的总体设计方案与审核
设计前的评审通过后，应及时开展设计工作，并将设计分为若干个部分分别由不同的设计小组来完成，各个设计小组需要对设计的选型与组合进行了解与掌握，并严格按照设计方案来执行。设计人员需要对设备的主要部件、各种参数以及控制方式等进行了解，以便根据各种数据来开展设计工作。总体设计结束后，各个设计小组可以对部件与零件进行设计，以便确定企业对部件与零件的标准。同时，设计人员需要对非标设备的各种设计图纸进行分析，以便为零部件的设计提供依据。另外，在非标设备产品设计的时候，需要对其设计质量进行检验，非标设备的制作完成之后，需要对其设备的性能进行检测，以便确保设计的非标设备达到客户的要求[3]。
2.3 非标设备零件加工处理
由于非标设备零部件与标准零部件不同，标准零部件是完全标准化执行出来的，由专业厂家生产。并且具备标准化的尺寸、标记、结构、画法，常用的标准零部件包括：螺纹件、滚动轴承等，广义标准的零部件包括密封件、气动元件、弹簧、液压元件、传动件等。而非标设备零部件品种多样，没有统一的规范与要求，金属类的非标设备通常是由客户提供设计图纸，制作人员需要根据图纸来制作，以便确保满足客户的需求。产品在加工的时候，需要对其质量进行严格控制，并严格按照设计图纸要求的尺寸与工艺等进行加工，确保零部件的精确度。
3 总结
随着我国经济的快速发展，对非标设备的需求也随之增加，尤其是在机械加工业中，非标设备的需求与要求较高，为了确保非标设备能够充分发挥出应有的作用，需要对非标设备进行优化设计，并根据客户的需求来设计，充分了解非标设备的零部件，从而达到设计效果。
参考文献：
[1]车洪麒，张素辉.非标准机械设计实例详解[M].机械工业出版社，2013：194-195.
[2]岑军健.非标准机械设计手册[M].国防工业出版社，2014：896-897.
[3]郭江红.机械加工非标设备设计及加工研究[J].科技创新与应用，2015，12(11)：138-139.
作者：何金树
物联网携3G公交调度系统助力城市公交畅通行
摘 要:本文将介绍基于物联网，利用3G通信技术，通过科学的调度管理及系统集成技术，实现为公交客户提供车辆快速安全救援、安防监视、实时定位、实时调度、报警求助、呼叫中心、信息查询、路线优化计算、废气排放等通用功能，以及更多个性化需求的支持的物联网智能公交系统。 关键词：物联网、CAN总线、智能公交系统、3G通信技术 1 背景
我国经济的快速发展极大的提高了人们的生活水平，但是随之而来的一些问题也不容忽视。其中一个非常严重的问题就是交通拥堵问题，而且近几年严重的交通拥堵问题不仅仅局限于大城市，在二线甚至三线城市也开始蔓延。根据中国汽车协会2010年所发布的数据，2009年中国全年的汽车销售量达1364.48万辆，超过美国成为全球第一，其中乘用车数量为1033.13万辆，同比增长53%。而去年全国公路增长里程共计9.8万公里，同比下降33%。二者之间的这种不均衡的发展和增长速度导致了一系列的问题，比如交通安全事故频发、城市居民乘车出行不便、上下班时间增加等。物联网智能公交系统能有效改善这些问题。 2 物联网及3G公交调度简介
关于物联网(The Internet of things)的解释：因为从英语而来，直接译为“物物相连”。“通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。上面的“定义”在网络上广为流传。不同的时代产生不同的手段，本来是伴随RFID而来的概念，就不要貌似全面、公允地东拼西凑。更不要把传感网说成物联网。下面这段话对其构成和用途说得很贴切，但不要视之为“定义”。“物联网是指利用RFID、无线数据网络等技术，通过将感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，将物体的信息与互联网和IT系统整合起来，实现业务高效的运转。高效的有线、无线数据传输网络是物联网发展的基础。”
3G公交调度方案是利用多样的调度、发车计划，给合车载CAN网络系统实现车内设备网络化互联。通过3G网络为公交企业实时提供路况、车况、客流三方数据，实现立体化信息交流，轻松应对 1
河北工业大学2012激光加工结课论文
各种状况，有效整合公交运力，全面提升公交企业运行效率。
智能公共交通系统是将公交智能电子站牌、公交GPS调度、车辆安防监控、候车亭电子监控等系统整合而成的一套综合性管理平台。 3 物联网在公交调度系统中的应用的优势
充分发挥公交调度指挥中心的“智能”作用，解决重大或突发事件情况下，如举办国家级、省级的大型活动，采取交通管制的措施时，以及碰上恶劣天气，上下班时间的道路拥堵、公交车辆的久候不到站等问题，以方便市民出行，本文采用基于物联网及其相关技术来对智能公交系统进行设计。设计方案不仅能够支持传统的拍照、录像监控功能，而且能够支持新兴物联网的一系列相关技术和功能。通过对现有公交系统的改进设计，达到提高公交系统的自动化程度和公交线路规划水平和管理水平，提升运行效率和服务便捷性，从而提高顾客感知度，进而达到提高居民公交出行率，改善交通状况的目的。
应用了物联网的公交调度系统拥有智能灵活的调度方案。该系统具有模拟地图调度视图(图1)、GIS地图视图监控调度(图2)、卫星视角地图视图监控调度(图3)、运营历程统计、单程发车明细、车辆超速查询等功能。
图1 模拟地图调度视图
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河北工业大学2012激光加工结课论文
图2 GIS地图视图监控调度
图3 卫星视角地图视图监控调度
4 通信网络 1. 3G网络
在智能公交系统方案中，通信网络是一个非常重要的方面，尤其是公交车与公交调度中心之间的通信。由于二者之间不可能使用有线网络进行通信，而普通无线网络则由于费用或者工作距离及支持能力有线的原因存在诸多限制，无法真正用于公交管理。本方案采用3G网络作为公交车与公交调度中心之间的通信网络。3G网络相比较于其他无线通信网络有诸多优点，比如3G网络拥有足够的工作距离，网络稳定性好，数据传输速率高等。同时，由于公交车的运行范围通常不会超过3G网络的覆盖范围，而我国3G运营商的信号铁塔标准也正在逐步走向规范化和统一化，因此采用3G网络既 3
河北工业大学2012激光加工结课论文
能降低费用，又能让公交公司快速实现网络改造，同时也会给将来向4G网络的升级提供便利。
另外，由于使用的是3G网络，除车载识别模块外其余均使用3G网络供应商的服务器和设备，而车载识别模块也可以实现随时更换升级，而车载RFID读写器等更是如此。因此本方案从一定程度上来讲，实现了总体架构上的松耦合，这对日后智能公交系统的升级、改建以及网络服务提供商的重新选择等具有非常重要的意义 3G视频(图4)在公交中的运用
车载3G网络视频设备，可实时观察到车厢内外的情况。通过在公交车厢内、公交枢纽站、厂区、收银点、调度中心、候车站台上安装各类视频探头，利用支持3G网络的视频设备，实现了视频数据的实时回传，有效地控制了车辆违章，确保了车辆的行驶安全和运营秩序。
图4 3G视频
2.CAN总线网络系统(图5)实现车辆状态实时监控(图6)
(1)将油料(图7)、刹车、开关门、车内灯、水温、机油压力等发动机工况数据实时上传。 (2)通过客流调查器，将客流数据实时上传。 (3)车载视频设备数据实时回传。
(4)卡刷卡机的票价及黑名单的数据实时无线上传下载。
河北工业大学2012激光加工结课论文
(5)车头屏的线路远程实时更改。
(6)投币箱定时定点开箱，开箱记录的数据实时回传等功能。 (7)车内/外滚动屏的信息实时更新。
图5 CAN总线网络示意图
图6 车辆状态实时监控
图7 总里程、油平面关系折线图
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河北工业大学2012激光加工结课论文
3.客流数据统计调查系统
通过客流调查器(图8)、IC卡刷卡机、投币机等设备提供的数据，可实时监控车辆客流满载率和客流分布及流向(图
9、10)。通过这些分析数据可以决定发车的时间间隔和车数，在客流量大的时候增加发车数量缩短发车时间，客流少的时候减少发车数量。这样能是公交的运行效率更高。
图8 车载客流调查器
图9 车辆客流满载率监控
河北工业大学2012激光加工结课论文
图10 客流分析——满载率实时展示
4.导乘服务系统 (1)智能电子站牌系统
智能电子站牌系统是集GPS定位、无线WIFI、GIS地理信息技术、多媒体信息发布管理技术于一体的综合性平台。 智能电子站牌主要包括LED/LCD显示屏、监控摄像头、报警装置，内置无线WIFI接收模块。可以实时接收来指挥中心发来的各种信息。在公交站台和公交线路中转站，设立LED(图11)及LCD电子站牌，更直观的为乘客提供车辆进站及换乘信息。
乘客还可以通过手机上网(图12)、网站查询等方式了解车辆到站和换乘信息
图11 电子导乘屏
图12 手机实时查询系统
5 线路规划及辅助决策
通过道路各时段平均车速(图14)、道路通行能力、线路覆盖率、车辆站点客流及历史客流统
河北工业大学2012激光加工结课论文
计数据等一系列基础数据，能有效的对线路进行科学优化及规划。
图13 城市道路线路重合率统计
图14 路段平均时速统计
公交畅行分析
图15 城市道路畅行指数低于3的道路条数比例12% 8
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图16 城市道路畅行指数低于3的道路里程比例10% 维修与抢险
如果公交车出现故障不能运行回在调度系统上显示，司机可以通过使用语音通话功能让公交系统调度中心迅速安排抢修车辆迅速就近抢修，同时安排就近车辆继续运输车上乘客。
河北工业大学2012激光加工结课论文
参 考 文 献
1 郭建国.物联网携3G公交调度系统助力城市公交畅通行.郑州天迈科技有限公司
2 李向文，牟文飞.基于物联网的智能公交解决方案研究.中国电子出版社，2010(5)：295~300 3 程乔，基于WiMAX和Wi-Fi以及3G网络融合技术的研究，《大众科技》，2009年第1期
4 王军，武汉公交系统的现状与对策，《武汉交通职业学院学报》，2009年12月
5 张雄希，无线传感器网络在城市智能公交系统中的应用，《重庆交通大学学报(自然科学版)》，2009年12月
6 陆静，翟霁月，陈伟，浅谈绿色TD-SCDMA 通信网络，《理工科研》，2009年12月
7 柴远波，戚建平，移动通信技术的发展现状分析，《自然科学》，2009年12月
8 CASAGRAS , White paper 2: Regulatory Issues in Respect of RFID Standards, June 2009 9 Chia-Chi Wu, Chia-Chen Lin, Chin-Chen Chang, Digital Rights Management for Multimedia Content over 3G Mobile Networks, Expert Systems with Applications, March 2010 heikh Taher Abu, Technological innovations and 3G mobile phone diffusion: Lessons learned from Japan, Telematics and Informatics, March 2010 10 Ying-Feng Kuo, Shieh-Neng Yen, Towards an understanding of the behavioral intention to use 3G mobile valueadded services, Computers in Human Behavior, January 2009
2
一、技术概述
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，它的研究范围一般可分为：
1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
二、现状及国内外发展趋势
作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到世界先进国家的高度重视。
激光加工是国外激光应用中最大的项目，也是对传统产业改造的重要手段，主要是kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理等。据1997~1998年的最新激光市场评述和预测，1997年全世界总激光器市场销售额达32.2亿美元，比1996年增长14%，其中材料加工为8.29亿美元，医疗应用3亿美元，研究领域1.5亿美元。1998年总收入预计增长19%，可达到38.2亿美元。其中占第一位的材料加工预计超过10亿美元，医用激光器是国外第二大应用。
激光加工应用领域中，CO2激光器以切割和焊接应用最广，分别占到70%和20%，表面处理则不到10%。而YAG激光器的应用是以焊接、标记(50%)和切割(15%)为主。在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80%。我国激光加工中以切割为主的占10%，其中98%以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范围内，而以热处理为主的约占15%，大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高，故有很大的市场前景。
在汽车工业中，激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活地加工特点。如在汽车样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机，不仅节省了样板及工装设备，还大大缩短了生产准备周期;激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔，速度快而不产生破损;激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺，日本Toyota已将激光用于车身面板的焊接，将不同厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在一起，然后再进行冲压。虽然激光热处理在国外不如焊接和切割普遍，但在汽车工业中仍应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理。在工业发达国家，激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合，派生出激光快速成形技术。该项技术不仅可以快速制造模型，而且还可以直接由金属粉末熔融，制造出金属模具。
到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了越来越大作用。通常认为YAG激光器切割可以得到好的切割质量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。随着YAG激光器输出功率和光束质量的提高而被突破。YAG激光器已开始挤进kw级CO2激光器切割市场。YAG激光器特别适合焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件，如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。YAG激光器打孔已发展成为最大的激光加工应用。
目前，国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高达30~50kw，打孔用的脉冲宽度越来越窄，重复频率越来越高，激光器输出参数的提高，很大程度上改善了打孔质量，提高了打孔速度，也扩大了打孔的应用范围。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及手表宝石轴承的生产中。
目前激光加工技术研究开发的重点可归纳为：
--新一代工业激光器研究，目前处在技术上的更新时期，其标志是二极管泵浦全固态激光器的发展及应用;
--精细激光加工，在激光加工应用统计中微细加工1996年只占6%，1997年翻了一倍达12%，1998年已增加到19%;
--加工系统智能化，系统集成不仅是加工本身，而是带有实时检测、反馈处理，随着专家系统的建立，加工系统智能化已成为必然的发展趋势。
激光技术在我国经过30多年的发展，取得了上千项科技成果，许多已用于生产实践，激光加工设备产量平均每年以20%的速度增长，为传统产业的技术改造、提高产品质量解决了许多问题，如激光毛化纤技术正在宝钢、本钢等大型钢厂推广，将改变我国汽车覆盖件的钢板完全依赖进口的状态，激光标记机与激光焊接机的质量、功能、价格符合国内目前市场的需求，市场占有率达90%以上。
存在的主要问题：
--科研成果转化为商品的能力差，许多有市场前景的成果停留在实验室的样机阶段;
--激光加工系统的核心部件激光器的品种少、技术落后、可靠性差。国外不仅二级管泵浦的全固态激光器已用于生产过程中，而且二级管激光器也被应用，而我国二极管泵浦的全固态激光器还处在刚开始研究开发阶段。
--对加工技术的研究少，尤其对精细加工技术的研究更为薄弱，对紫外波激光进行加工的研究进行的极少。
--激光加工设备的可靠性、安全性、可维修性、配套性较差，难以满足工业生产的需要。
三、“十五”目标及主要研究内容
1.目标
“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20%的平均增长率，实现年产值200亿元以上;在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程;为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。
2.主要研究内容
(1)激光加工用大功率CO2和固体激光器及准分子激光器的引进机型研究，提高国产机水平;同时开发和研制专用配套的激光加工机床，提高激光器产品在生产线上稳定运行的周期，力争在国内建立较全面的加工用激光器的生产基地。
(2)建立激光加工设备参数的检测手段，并进行方法研究。
(3)激光切割技术研究。对现有的激光切割系统进行二次开发和产业化，提供性能好、价格便宜的2-3轴数控CO2切割机，并开展相应的切割工艺的研究，使该工艺广泛用于材料加工、汽车、航天及造船等领域。为此应着重在激光器外围装置，如：导光系统、过程监测和控制、喷咀、浮动装置的设计和研制以及CAD/CAM等方面开展工作。
(4)激光焊接技术研究。开展激光焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术研究，从而掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺。
(5)激光表面处理技术研究。开展维CAD/CAM技术、激光表面处理工艺、材料性能及激光表面处理工艺参数监测和控制研究，使激光表面处理工艺能较大幅度的应用于生产。
(6)激光加工光束质量及加工外围装置研究。研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求、激光光束和加工质量监控技术，光学系统及加工头设计和研制。
(7)择优支持2~3个国家级加工技术研究中心，开展激光加工工艺技术研究，重点是材料表面改性和热处理方面的研究和推广应用;开展激光快速成形技术的应用研究，拓宽激光应用领域。
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