數(shù)控激光模切系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)模切技術(shù)通常采用木制鑲刀板，通過機械沖壓將紙質(zhì)包裝盒制作出來，工藝復(fù)雜、耗時很長，而且完成之后難于修改，在數(shù)量小、外形多變的情況下，就顯得尤為復(fù)雜。針對這種情況，我們設(shè)計了一種涉及光學、機械學、電子學、計算機控制等多種學科的數(shù)控激光模切系統(tǒng)，使用計算機繪制模切圖紙，然后控制激光束直接聚焦到被加工板料表面，通過激光束的移動將包裝盒切割下來。同時通過控制激光束的移動速度和功率強弱，可以在包裝盒表面進行劃痕、打孔、打標、加密等復(fù)雜動作。

2、 本課題在激光加工過程的物理學基礎(chǔ)上，對用于紙質(zhì)包裝盒數(shù)控激光模切系統(tǒng)進行了研究。 論文首先從傳統(tǒng)模切技術(shù)入手，介紹當前技術(shù)的現(xiàn)狀和不足，然后引入激光加工概念，將常用的激光加工手段進行分析。通過比較選出最適合模切的激光器和外光路結(jié)構(gòu)，并對比傳統(tǒng)技術(shù)指出激光模切的優(yōu)勢。然后詳細研究了激光模切的原理、激光與物質(zhì)相互作用的過程、振鏡系統(tǒng)的原理、飛行光路的原理、激光能量的數(shù)字控制以及如何通過PCI總線結(jié)合DSP控制激光束的移動和激

3、光強弱的變化。并針對不同尺寸的包裝盒制定出振鏡和飛行光路兩種不同的加工系統(tǒng)。 振鏡激光加工系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上，將模擬控制方式升級為數(shù)字控制方式，提高了控制精度，大大降低了傳輸中的信號干擾；增加了氣體流動裝置，對光學鏡頭起到了很好的保護；更新了軟件控制系統(tǒng)，使之使用起來更加方便快捷。飛行光路系統(tǒng)則是一種全新的激光模切方式，針對大尺寸的包裝盒展開圖進行加工，加工范圍是振鏡系統(tǒng)的幾十倍，采用伺服控制系統(tǒng)帶動二維精密激光頭運動，時時檢測實

4、際位置和設(shè)定位置之間是否存在差異并修正。 論文還提出了一種新的路徑優(yōu)化算法，通過對構(gòu)建的數(shù)學模型進行分析，找到該數(shù)學問題的最優(yōu)解，并編寫軟件對模切圖樣進行分析，將繪制時的獨立線段自動連接成整體后，找出最短加工行程，這樣不僅可以縮短加工時間，而且還可以減少切口，提高加工質(zhì)量。 最后通過實驗數(shù)據(jù)驗證了激光模切系統(tǒng)的可行性、穩(wěn)定性和精度，達到設(shè)計要求，找到了最適合加工的一些參數(shù)。并提出了現(xiàn)存的不足之處，以及需要進一步解決的技術(shù)