多激光束調(diào)焦與準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、激光技術(shù)作為新興的高新技術(shù)領(lǐng)域，以其定向發(fā)光、亮度極高、顏色極純、能量極大等優(yōu)點(diǎn)，在光、機(jī)、電、材料和檢測(cè)等多門學(xué)科上都有著廣泛的應(yīng)用。受到現(xiàn)代科技水平發(fā)展的限制，便攜可靠的高功率激光器還處在研發(fā)階段，這給激光技術(shù)在某些領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了一定的約束。一種可行的解決方法是疊加多束激光的能量，使功率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。本文研究多激光束調(diào)焦與準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)提供一種可搭載多個(gè)激光器的物理框架，通過多個(gè)三維線性平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多束激光光路的獨(dú)立

2、控制，達(dá)到激光準(zhǔn)直和調(diào)焦的目的。本文著重描述上述系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)，對(duì)于多平臺(tái)協(xié)同控制領(lǐng)域具有一定的現(xiàn)實(shí)參考意義。
　　首先，本文給出了多激光束調(diào)焦與準(zhǔn)直系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。針對(duì)系統(tǒng)要求的0.022mm的靜態(tài)定位精度和0.11mm的動(dòng)態(tài)跟蹤誤差，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的需求；針對(duì)系統(tǒng)要求的50Hz的控制周期和調(diào)焦平臺(tái)和準(zhǔn)直平臺(tái)的手動(dòng)、自動(dòng)控制要求，給出了軟件總體方案和實(shí)現(xiàn)方法。
　　其次，進(jìn)行了系統(tǒng)硬件的選型

3、和性能校驗(yàn)。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)限制和性能要求，選擇了由VP-25XA高精度線性平臺(tái)和PM-012線性平臺(tái)組合而成的三維線性平臺(tái)作為準(zhǔn)直平臺(tái)的執(zhí)行器，LAC320音圈電機(jī)作為調(diào)焦平臺(tái)的執(zhí)行器。通過參數(shù)校驗(yàn)，驗(yàn)證了執(zhí)行器能夠滿足系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能要求，保證了硬件選擇的合理性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可能性。
　　再次，為了滿足系統(tǒng)的位置跟蹤要求，對(duì)LAC320音圈電機(jī)進(jìn)行了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。研究了速度環(huán)、位置環(huán)雙閉環(huán)控制策略，設(shè)計(jì)了PID控制器，并分析了

4、校正后的速度環(huán)和位置環(huán)的階躍響應(yīng)特性曲線，以及二者對(duì)固定信號(hào)的跟蹤性能曲線。
　　最后，設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件。軟件主體利用C++語言編寫，利用xml語言進(jìn)行關(guān)鍵信息存儲(chǔ)，利用MFC類庫實(shí)現(xiàn)界面繪制，利用libxml2.dll類庫進(jìn)行xml文件的操作。算法方面，利用了AC算法提高了數(shù)據(jù)解析的效率，并改進(jìn)了存儲(chǔ)空間利用率；利用基于HASH表的快速查表法減少了開環(huán)調(diào)焦功能的執(zhí)行時(shí)間；利用爬山算法和二分法，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)調(diào)焦功能，并提高了其執(zhí)行效