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上传者：刘先进
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上传时间：2015-04-21
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计划类别：现代装备制造指南代码： 060110

苏州市科技计划项目申报书

（科技支撑计划—工业）

项目名称：车载便携式光纤激光微声切割破障系统

承担单位：苏州轻舟科技有限责任公司武警苏州市支队单位地址：苏州市平江区景德路410号邮编：215006 项目负责人：江鹰电话： 13862134444 主管部门：苏州市平江区科技局

申报日期：2009 年05月18日

苏州市科学技术局二ΟΟ九年制

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一、立项依据

在四川汶川大地震后，传统的抢险破障设备，无可避免的会在破障碍过程中产生振动，而振动有可能造成二次坍塌，由此造成的生命财产损失让我们觉得心头十分的沉重。如何设计制造出一种可以多角度自由灵活、无振动的破障设备？为以后的抢险营救工作添一份安全保障，我们一直在思考着。

对于室内挟持人质，如何在不被犯罪分子发觉的前提下，迅速潜入，制服罪犯？一直是国内外反恐专家研究的一个重大课题。而光纤激光器切割的无声效果为本系统在反恐怖以及军事上的应用，提供了可能。

我们在比较了等离子切割、咖玛射线切割、高压水束切割，超声波切割以及各种机械方法切割的优缺点之后,确定激光切割法作为本项目的支撑点。查找了国内外气体激光器、固体激光器和光纤激光器有关文献资料。确定了光纤激光器为支撑条件。

目前光纤激光器已经开始应用到了各个领域，包括光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标机激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等。

“十一五”期间，我国光纤激光器市场年需求超过5000台，此前，我国商用脉冲光纤激光器全部依赖进口，国外在高功率光纤激光器方面对中国实行禁运。2008年12月4日，由武汉华工激光工程有限责任公司研制成功的25W脉冲光纤激光器、100W连续光纤激光器系列产品，正式通过科技成果鉴定。由我国激光界著名科学家姚建铨院士、刘颂豪院士、李鸿志院士等组成的专家小组认为，此套系列产品标志着我国在高性能固体激光器领域掌握了核心技术，打破我国在此领域长期依赖进口的局面。

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这此形势下，我们认为无声破障系统研发的各先决条件已经基本成熟，

可以开展研发工作。二、研究内容

本课题拟利用激光束对墙体进行垂直切割，切割范围为：600-1500mm。激光切割的原理是利用聚焦的高功率密度激光束照射目标件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃烧。同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，实现将目标件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割墙壁是属于激光划片与控制断裂切割的一种,把高能激光束在脆性材料表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小条,然后施加一定压力,材料会沿小槽处裂开. 控制断裂是利用激光刻槽时产生的温度分布,在材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。

激光切割的特点是速度快、效率高、时间短,非接触式且可由机器人自动操作.可按事先编程按时完成，且操作无声.这是其他方法无可比拟的.

如上所述切割墙壁是采用剥落切割法,即设定一次切割深度,一层一层的剥落.最后一层的厚度以及剥落面积都可按事先编好的程序进行。

破墙机器人所用激光器可以是光纤激光器,CO2激光器和传统固体激光器。传统的CO2激光器及固体激光器体积大效率低，光学系统怕震动，不易携带。因此，我们研究噪音低、功率大、可便携的微声切割破墙破障机器人装置，拟使用大功率光纤激光器。

系统集成 1、激光切割器

2、持握激光切割头的机械臂 3、墙体厚度超声波测量仪 4、穿墙定位雷达 5、切割减噪

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6 、控制中心拟解决的技术难点技术难点主要有四点：

（1）功率>=2000瓦光纤激光器的系统集成。（2）墙体厚度超声波快速测量仪的研制。（3）微声破障系统的减噪。（4）防止误伤的应用研究。（5）PDA自动控制的研究预期达到的目标

在苏州市科技局的支持下，在合作单位共同努力下，通过对举重力为 50kg的机器人；功率2000瓦光纤激光器；墙体厚度超声波快速测量仪的研究。预期完成“微声破障系统”课题。

主要技术指标和水平

（1）光纤激光器：功率2000瓦，光束质量BPP<4.5mm.mrad；

（2）墙体厚度超声波快速测量仪：墙体厚度测量以数字方式显示，测量误差<=5mm。