基于USB接口激光雕刻机控制系统的研究

• 作 者: 崔广锋
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 激光雕刻机 软件系统 图像处理 控制算法 掉电保护

随着电子技术和工业技术的不断发展与融合,激光技术的应用越来越广泛。而随之衍生的激光雕刻机在广告、艺术品加工等行业也成为诸多企业的焦点。在激光雕刻机行业,控制技术是决定企业能否占据核心竞争力的重要因素之一,控制系统的优劣更是客户决定是否购买产品的决定性因素。本文针对小型桌面式激光雕刻机的控制技术展开研究,应用数据处理能力与控制能力均比较强大的DSP芯片作为激光雕刻机系统的控制核心单元,实现了硬件平台的搭建。在基本硬件平台的基础上,对激光雕刻机控制系统软件进入深入研究,设计完成了主要的控制软件模块,包括图像处理、激光雕刻扫描输出控制和掉电保护,为下一步研究开发性能独特的激光雕刻机奠定了基础。本文的主要研究内容包括以下几个方面：(1)介绍了激光雕刻机系统的整体结构及其布局、激光雕刻的工作流程和系统的设计要求,阐述了整个控制系统的基本原理,拟定了系统的设计方案,确定了控制系统的主要研究内容。(2)研究并设计了激光雕刻机控制系统,包括硬件系统和软件系统,硬件系统实现了步进电机的驱动控制,USB电路的设计和激光管的功率控制方案,软件系统包括上位机基本功能和DSP软件系统中解决的关键技术。(3)分析了激光雕刻中涉及的图像处理基本原理,如图像的平移、旋转、多灰度等级划分等,并实现了Matlab实验仿真,使得激光雕刻机具有更佳的雕刻效果。(4)分析比较了几种雕刻控制算法,提出了一种改进控制策略,确定了采用从低灰度等级开始雕刻的双向扫描方式,以提高雕刻速度,减少激光器的开闭次数。(5)研究了激光雕刻机雕刻过程中掉电保护的算法。