利用强激光诱导的冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化(LSP)技术,该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一。本文分析了激光冲击强化技术的机理,系统论述了激光冲击强化的物理过程,激光冲击波的产生及其力学效应,探讨了强化过程中的涂层、约束层、激光参数等主要影响因素。根据激光冲击强化试验平台的要求,详细分析了该平台控制系统的特点,提出了以PC+运动控制器为核心,在此基础上开发了相关的数控系统。该系统由四部分组成,分别是自主开发的上位数控系统、激光器模块、四坐标工作台和辅助功能模块。深入研究了固高GT-400-SV运动控制器的工作原理和库函数,采用面向对象技术编写了数控系统的界面和各相关功能的程序;对高功率脉冲激光器的组成和控制原理进行了详细的分析,激光器模块的控制功能通过运动控制器附带的串口和I/O口控制激光器疝灯的脉冲信号,调Q触发脉冲信号和充电电压等信号,并给出了实现该功能的程序;给出了四坐标工作台的参数、伺服驱动系统的规格和实现五轴加工的数控系统与伺服驱动单元的接口线路;辅助功能模块负责现场输入输出信号的处理,开发了相关的程序。在对整个平台和开发的数控系统进行实验验证的过程中,发现针对不同试验参数和不同金属材料下激光冲击强化效果难以预测的问题。因此,提出了以激光冲击参数、金属材料力学特性为输入,以表面残余应力为输出,建立了基于神经网络的金属材料表面残余应力的优化控制模型。实验结果表明,实验平台和控制系统符合要求,所建立的模型可以为激光喷丸强化系统参数提供参考依据,更好的指导实际加工过程。