在钢板的生产和使用过程中，钢板厚度的测量极其重要。传统的激光三角法不适合测量粗糙表面物体和多散射介质的厚度。基于硅酸铋光折变晶体搭建了一套自适应的双波混合干涉仪系统，使用该系统精确测量了铝块的厚度。由于光折变效应形成的全息光栅使信号光和参考光发生衍射，解调出超声振动信号。动态全息光栅的形成，能自动滤除环境引起的低频扰动。该系统在厚度测量、粗糙面超声振动测量中具有灵敏度高、调节方便、非接触、价格相对便宜等特点，将来与激光超声技术相结合在内部缺陷检测上有非常广阔的前景。

为了实现金属箔板大面积微弯曲成形, 本文结合激光冲击微弯曲成形技术与软模成形技术的优点, 提出了激光冲击软模大面积微弯曲成形方法。 该方法是在脉冲激光冲击波压力下, 将软模作为柔性冲头作用于金属箔板来实现工件成形的。实验中使用了Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000 THG脉冲激光器, 将250 μm厚的聚氨酯橡胶薄膜作为软模, 采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为120 μm的U型多槽模具, 实现了在厚度为30 μm的铜箔板上一次性对3个U型凹槽冲击成形。用KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行工件观测, 结果显示工件上的微成形槽具有良好的轮廓质量。以ANSYS/LS-DYNA为平台, 使用有限元建模(FEM)方法对微弯曲过程进行了数值模拟。实验和模拟结果均表明, 加载软模的工件与模具的U型凹槽特征在形状上更加接近, 成形工件更加均匀, 而且具有较好的表面质量, 其最大平均成形深度可达110 μm, 大于激光直接冲击成形的最大深度(88 μm), 说明使用软模提高了充型能力。

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形。首先, 提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值。然后, 介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法。最后, 借助于VC++6.0开发环境, 研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统。为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性, 利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验, 并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验。实验表明：本文方法的应变测量精度为0.5%, 与引伸计的测量结果基本相当; 与传统的测量方法相比, 提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维位移场和应变场, 并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理, 是研究焊接变形规律的有效手段。

采用纳秒级紫外 DPSS激光和具有机器视觉定位功能的多轴高精度加工系统, 对不锈钢、镍片、铍铜、聚酰亚胺等多种材料进行切割和打孔试验。通过调节离焦量、扫描速度、扫描次数, 实现了 0.1 mm的金属薄板和聚合物薄膜的加工, 取得了切缝光滑的加工效果, 并且具有加工精度高、热效应小等特点。对不同材料的作用机理和工艺实验结果进行了分析, 结果表明, 紫外 DPSS激光在铜类材料和聚合物类材料的加工上具有优势。

为了研究激光冲击成形后残余应力对板料性能的影响，采用高功率Nd∶glass激光器对金属薄板激光冲击成形，使用X射线衍射法对激光冲击成形后的金属薄板的表面残余应力分布分析研究。薄板成形后的凹面分布存在较大的残余压应力，而凸面边缘存在较小的残余拉应力；残余应力随着激光能量的增加而增加，但当到达一定值时，凹面残余压应力达到最大值；在冲击凹面中心点处的残余应力值最大，周围处的残余应力以中心点为圆心向外呈非线性递减。在不同的凹模孔径下采用8mm光斑、30J激光能量单次冲击，发现存在一个凹模孔径阈值，小于阈值时，残余应力随着孔径的增大而增大；大于阈值时，随着孔径的增大而减小，阈值大小大约为20mm。结果表明，该研究对进一步研究残余应力的控制有重要作用，且对材料的抗疲劳性能、抗应力腐蚀、表面性能研究有很重要的理论和工程价值。

金属板料的激光冲击成形技术是利用高能激光诱导的高幅冲击波的力效应,而非热效应实现金属板料的塑性成形技术。对单次激光冲击下TA2板料的变形过程进行了理论分析,通过对激光冲击波载荷作用下板料变形过程的理论分析,建立了激光冲击板料变形的数学模型,得到了板料变形量与加工系统中各种参数之间的相互关系,为加工过程中各种参数的合理优化、板料变形过程的有效控制和实现大面积金属板料的激光冲击成形提供了理论依据。利用高功率钕玻璃激光冲击波装置, 从影响板料变形的几个因素出发,选取了三种实验方案,对单次激光冲击下板料的理论变形量进行了实验验证。实验结果表明,依据本数学模型计算得到的理论变形量与实验实测数据较为接近,从而验证了用于计算单次激光冲击下板料变形理论的正确性和预测板料变形的实用性。