激光三維加工控制系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)三維加工技術(shù)通常使用光學(xué)掃描系統(tǒng)(比如振鏡、F-θ透鏡)配合Z軸機(jī)械導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)三維掃描,也可以通過(guò)使用三個(gè)方向機(jī)械導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)三維掃描,機(jī)械導(dǎo)軌的特點(diǎn)是可以提供一個(gè)方向任意大小的掃描范圍。但是,隨著產(chǎn)品小型化的發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)加工速度要求越來(lái)越高,這種技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)的生產(chǎn)需求。針對(duì)這種情況,設(shè)計(jì)了一種涉及光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制等多個(gè)學(xué)科的激光三維加工控制系統(tǒng),這是一種新型的三維加工技術(shù),使用計(jì)算機(jī)繪制三維加工圖形,然后通過(guò)

2、自主開發(fā)的三維控制軟件來(lái)控制激光束聚焦到被加工工件表面并進(jìn)行三維掃描,從而完成對(duì)工件的三維加工。本課題在激光加工過(guò)程的物理學(xué)基礎(chǔ)上,對(duì)激光三維加工控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,系統(tǒng)適用于工件尺寸小于170*170mm2、速度要求在10m／s以上的應(yīng)用場(chǎng)合。
　　 本研究首先從傳統(tǒng)激光三維技術(shù)入手,介紹當(dāng)前技術(shù)的現(xiàn)狀和不足,分析了激光與物質(zhì)相互作用的過(guò)程,對(duì)常用的激光掃描方法進(jìn)行分析。然后引入動(dòng)態(tài)聚焦概念,選出最適合的激光器和光路結(jié)構(gòu),并對(duì)

3、比傳統(tǒng)導(dǎo)軌技術(shù)指出使用光學(xué)三維掃描技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。然后詳細(xì)研究了振鏡系統(tǒng)的原理、動(dòng)態(tài)聚焦鏡的原理以及如何通過(guò)PCI總線結(jié)合DSP控制激光束的開關(guān)和移動(dòng)。提出了一種三維圖形填充算法,通過(guò)對(duì)三維輪廓圖形進(jìn)行線條填充,實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件三維表面的加工。設(shè)計(jì)了激光三維加工控制軟件,實(shí)現(xiàn)了三維圖形文件讀取與顯示、圖形填充、參數(shù)設(shè)置、激光控制等功能。此外,基于OpenGL技術(shù)為控制軟件增加了三維顯示的功能,方便工件定位。在實(shí)際使用設(shè)備的過(guò)程中,對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改