激光三維加工控制系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)三維加工技術通常使用光學掃描系統(tǒng)(比如振鏡、F-θ透鏡)配合Z軸機械導軌實現(xiàn)三維掃描,也可以通過使用三個方向機械導軌來實現(xiàn)三維掃描,機械導軌的特點是可以提供一個方向任意大小的掃描范圍。但是,隨著產(chǎn)品小型化的發(fā)展趨勢以及對加工速度要求越來越高,這種技術已經(jīng)無法滿足未來的生產(chǎn)需求。針對這種情況,設計了一種涉及光學、機械學、電子學、計算機控制等多個學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,使用計算機繪制三維加工圖形,然后通過

2、自主開發(fā)的三維控制軟件來控制激光束聚焦到被加工工件表面并進行三維掃描,從而完成對工件的三維加工。本課題在激光加工過程的物理學基礎上,對激光三維加工控制系統(tǒng)進行了研究,系統(tǒng)適用于工件尺寸小于170*170mm2、速度要求在10m／s以上的應用場合。
　　 本研究首先從傳統(tǒng)激光三維技術入手,介紹當前技術的現(xiàn)狀和不足,分析了激光與物質(zhì)相互作用的過程,對常用的激光掃描方法進行分析。然后引入動態(tài)聚焦概念,選出最適合的激光器和光路結構,并對

3、比傳統(tǒng)導軌技術指出使用光學三維掃描技術的優(yōu)勢。然后詳細研究了振鏡系統(tǒng)的原理、動態(tài)聚焦鏡的原理以及如何通過PCI總線結合DSP控制激光束的開關和移動。提出了一種三維圖形填充算法,通過對三維輪廓圖形進行線條填充,實現(xiàn)了對工件三維表面的加工。設計了激光三維加工控制軟件,實現(xiàn)了三維圖形文件讀取與顯示、圖形填充、參數(shù)設置、激光控制等功能。此外,基于OpenGL技術為控制軟件增加了三維顯示的功能,方便工件定位。在實際使用設備的過程中,對設備進行了改