多激光束調焦與準直系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、激光技術作為新興的高新技術領域，以其定向發(fā)光、亮度極高、顏色極純、能量極大等優(yōu)點，在光、機、電、材料和檢測等多門學科上都有著廣泛的應用。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，這給激光技術在某些領域的應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，使功率提高一個數(shù)量級。本文研究多激光束調焦與準直系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，該系統(tǒng)提供一種可搭載多個激光器的物理框架，通過多個三維線性平臺實現(xiàn)對多束激光光路的獨立

2、控制，達到激光準直和調焦的目的。本文著重描述上述系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)、控制系統(tǒng)設計和軟件實現(xiàn)，對于多平臺協(xié)同控制領域具有一定的現(xiàn)實參考意義。
　　首先，本文給出了多激光束調焦與準直系統(tǒng)的總體設計方案。針對系統(tǒng)要求的0.022mm的靜態(tài)定位精度和0.11mm的動態(tài)跟蹤誤差，給出了系統(tǒng)硬件設計的需求；針對系統(tǒng)要求的50Hz的控制周期和調焦平臺和準直平臺的手動、自動控制要求，給出了軟件總體方案和實現(xiàn)方法。
　　其次，進行了系統(tǒng)硬件的選型

3、和性能校驗。根據(jù)系統(tǒng)的結構限制和性能要求，選擇了由VP-25XA高精度線性平臺和PM-012線性平臺組合而成的三維線性平臺作為準直平臺的執(zhí)行器，LAC320音圈電機作為調焦平臺的執(zhí)行器。通過參數(shù)校驗，驗證了執(zhí)行器能夠滿足系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能要求，保證了硬件選擇的合理性和系統(tǒng)實現(xiàn)的可能性。
　　再次，為了滿足系統(tǒng)的位置跟蹤要求，對LAC320音圈電機進行了控制系統(tǒng)設計。研究了速度環(huán)、位置環(huán)雙閉環(huán)控制策略，設計了PID控制器，并分析了

4、校正后的速度環(huán)和位置環(huán)的階躍響應特性曲線，以及二者對固定信號的跟蹤性能曲線。
　　最后，設計了上位機軟件。軟件主體利用C++語言編寫，利用xml語言進行關鍵信息存儲，利用MFC類庫實現(xiàn)界面繪制，利用libxml2.dll類庫進行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，并改進了存儲空間利用率；利用基于HASH表的快速查表法減少了開環(huán)調焦功能的執(zhí)行時間；利用爬山算法和二分法，實現(xiàn)了閉環(huán)調焦功能，并提高了其執(zhí)行效