基于Nd-YAG全固態(tài)激光器的五軸立體掃描控制系統(tǒng)研究.pdf

1、用于材料表面處理的激光掃描技術(shù)，以其非接觸性、高精度、高效率、控制靈活，以及處理后材料出現(xiàn)新的物理和化學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、國防科技和科學(xué)研究中。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，以及加工材料豐富性和處理要求的不斷提高，材料表面激光掃描技術(shù)已經(jīng)從原有的二維平面單一功能的掃描技術(shù)，朝著高精度、多維度、自動控制、拓展應(yīng)用外延等方向發(fā)展。
　　 三維立體材料的表面掃描技術(shù)，逐漸成為激光掃描技術(shù)研究的熱點(diǎn)。針對立體材料的表面掃描，在國

2、內(nèi)基于動態(tài)聚焦鏡的三維曲面掃描研究的基礎(chǔ)上，我們提出了各表面三維掃描，多面體旋轉(zhuǎn)拼接的方法，五軸控制激光光斑的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)三維材料多表面掃描的自動化控制，提高材料整體的掃描效率，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的自動控制水平。論文的主要工作包括：
　　 1、對激光與物質(zhì)相互作用原理，及其物理和化學(xué)機(jī)制進(jìn)行探討；根據(jù)分子振動模型，分析了材料在不同激光參數(shù)照射下掃描效果不同的原理和規(guī)律，為材料掃描的實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)；
　　 2、選用Nd：YAG

3、全固態(tài)激光器為五軸立體掃描系統(tǒng)的光源，與聲光O調(diào)制器、振鏡組、動態(tài)聚焦鏡、f-theta透鏡組成了三維光學(xué)掃描系統(tǒng)，雙工位高速轉(zhuǎn)盤和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)完成多面體的自動拼接。電源主控箱的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)各部分的電氣監(jiān)控，并增強(qiáng)了整機(jī)的安全性及操作易用性；
　　 3、基于振鏡組的RTC4控制卡，和伺服電機(jī)6030運(yùn)動控制卡的動態(tài)鏈接庫、OpenGL函數(shù)庫等，五軸立體激光掃描控制軟件實(shí)現(xiàn)了掃描圖形的讀取與設(shè)計(jì)、激光焦點(diǎn)三維控制、多面體旋轉(zhuǎn)