数控激光软片裁片机的设计与研究

论文摘要

激光加工因其非接触加工、加工精度高和使用范围广等优点,已经越来越多的被应用于现代工业各领域。中国工业激光市场的起步晚于发达国家20年左右,但由于中国经济的迅速发展,市场需求带动了激光加工产业的发展。激光加工主要依赖激光加工设备,它的技术水平代表了激光加工技术的水平。激光加工设备的性能在激光器和机械运动装置确定之后,系统的功能、精度、加工工艺水平等关键性指标主要由控制系统决定。美、日等国家一直把它列为重点发展目标,也正成为我国该领域研究的重点。本文在深入分析的基础上,设计了激光裁片机,完成了对它的机械系统以及光学系统的设计。加工系统在继承了传统激光裁片机传动系统与光源设计的基础上,创新了激光裁片头可旋转的自由度,使此加工系统能实现斜坡裁片,即在加工材料必须倾斜一定角度放置的情况下,也能满足加工要求。本文还分析了全反射镜式光学系统在光的传播过程中会积累一定的误差上的一些缺点和不足,给出了用耦合器及传能光纤代替的方案,并进行了分析。对数控激光软片裁片机的软件系统及硬件结构做了深入阐述。研究了光纤和光纤的种类特点,并对激光的种类以及激光的加工特性做了介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 激光裁片机的特点及优势
• 1.2.1 激光裁片的基本概念
• 1.2.2 激光加工的特点
• 1.2.3 激光裁片加工的优势
• 1.3 国内外激光产业的发展现状
• 1.3.1 国外激光产业发展的现状
• 1.3.2 我国的激光产业发展现状
• 1.4 本文研究的主要内容及意义
• 第二章 数控激光软片裁片机总体方案
• 2.1 激光器的加工原理及选择
• 2.1.1 激光加工原理
• 2.1.2 激光器种类
• 2.1.2.1 气体激光器
• 2.1.2.2 固体激光器
• 2.1.2.3 准分子激光器
• 2.1.3 激光器选择
• 2.2 激光传输的方法选择
• 2.2.1 光路系统
• 2.2.2 传能光纤
• 2.2.3 光纤耦合器
• 2.3 机械结构选择与确定
• 2.3.1 XYZ三个方向的传动方式及确定
• 2.3.2 激光头的结构形式
• 第三章 数控激光软片裁片机的可视化设计
• 3.1 数控激光软片裁片机的激光头
• 3.2 数控激光软片裁片机的整体设计
• 第四章 数控激光软片裁片机控制系统硬件设计
• 4.1 硬件系统设计原则
• 4.2 方案选择
• 4.2.1 方案比较
• 4.2.2 方案确定
• 4.3 系统硬件组成
• 4.3.1 硬件结构概述
• 4.3.2 上下位机简介
• 4.3.3 通讯模块及人工交互硬件
• 4.3.4 键盘介绍
• 4.4 并行端口扩展设计
• 4.4.1 8255A的工作方式
• 4.4.2 8255A控制字
• 4.4.3 步进电机控制
• 第五章 数控激光软片裁片机软件系统设计
• 5.1 软件简介及功能模块划分
• 5.2 定时控制
• 5.3 激光器控制
• 5.4 插补算法研究
• 5.4.1 逐点比较插补法
• 5.4.1.1 终点判断方法
• 5.4.1.2 插补计算过程
• 5.4.1.3 直线插补计算程序设计
• 5.4.2 中点法直线插补原理
• 5.4.3 数字积分器直线插补原理
• 5.5 输出控制
• 5.5.1 应用程序框架
• 5.5.2 类函数功能简介
• 5.5.3 程序应用举例
• 5.6 速度控制软件设计
• 5.7 步进电机控制软件设计
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢