基于嵌入式數(shù)控的激光切雕控制系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、激光加工因其為無接觸加工，且具有高效率、高精度和易實現(xiàn)自動化等優(yōu)越特性，已被廣泛應(yīng)用于電子、航空和機械制造等領(lǐng)域。在美術(shù)切雕設(shè)備領(lǐng)域，目前應(yīng)用較廣的激光加工系統(tǒng)是基于PC和運動控制卡的數(shù)控系統(tǒng)，成本較高，實時性、穩(wěn)定性不強。近年來隨著嵌入式技術(shù)在裝備控制中的快速應(yīng)用，具有低成本、高性能的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)逐漸成為激光美術(shù)切雕加工設(shè)備應(yīng)用的熱點。本論文研究和開發(fā)了一種基于嵌入式數(shù)控的激光切雕控制系統(tǒng)，完成的主要工作如下：
　　 為提高

2、激光加工精度和保證較高的加工速度，對常用的速度控制方法和軌跡控制方法進(jìn)行了改進(jìn)。針對速度控制，應(yīng)用了改進(jìn)型S曲線加減速控制方法，使步進(jìn)電機的加減速過程快速且平穩(wěn)；針對軌跡控制，應(yīng)用了改進(jìn)型直線插補算法，使插補計算的效率更高，并使電機運行更平穩(wěn)。為了提高圖形切雕加工的光潔度和支持256級灰度圖像雕刻加工，設(shè)計了高精度的激光功率調(diào)節(jié)電路。根據(jù)加工速度的變化或圖像像素的灰度值，通過激光器輸出功率和插補輸出同步控制，實現(xiàn)了激光器輸出功率的實時調(diào)

3、節(jié)。
　　 根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)要求，完成了底層嵌入式系統(tǒng)硬軟件開發(fā)。在硬件方面，采用了ARM9和FPGA相結(jié)合的硬件架構(gòu)，由ARM9進(jìn)行事件處理和數(shù)據(jù)計算，F(xiàn)PGA生成電平控制信號并作為ARM9的32位擴展外設(shè)，較好地兼顧了性能和成本，也提高了系統(tǒng)的可擴展性；在軟件方面，選用Windows CE嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件平臺，并應(yīng)用了多線程編程技術(shù)，實現(xiàn)了人機交互模塊、數(shù)據(jù)處理和發(fā)送模塊等8個不同任務(wù)模塊的并發(fā)處理，確保了加工的實時性