振镜
- 视觉辅助的激光振镜加工畸变校正及精度分析
端制造领域。激光振镜技术是利用两个相互垂直布置的振镜电机在小范围内快速偏转,带动末端反射镜偏转而改变光路,使激光聚焦点在大范围加工平面内快速定位的技术。振镜惯量小、重复定位精度高,对于提升激光加工的效率和质量效果明显,是近些年激光加工领域的热门研究方向[1-2]。激光振镜加工典型的应用场景有激光摆动焊接[3]、激光快速标刻、激光清洗、激光表面处理等。在现有振镜控制系统中,为了减小逻辑运算量并提高实时性,一般采用简化的控制策略代替复杂的坐标—转角映射关系,从
计算机集成制造系统 2023年10期2023-11-14
- 激光钻孔振镜控制研究
准直系统、光阑、振镜、F-θ聚焦镜、加工平台等组成。振镜在激光钻孔中是非常关键的核心器件，由X-Y光学扫描头、驱动板和光学反射镜片组成。工控机提供的信号通过驱动放大电路驱动光学扫描头，从而在X-Y方向控制激光束的偏转。振镜电机工作时，主要依靠控制参数如跳转速度、跳转延时、零跳转延时及跳转阈值长度等，来影响振镜电机跳转定位的效率和精度。振镜系统如图1所示。图1 振镜系统振镜的工作情况与加工品质息息相关，为了提高激光钻孔的精度和效率，更好地管控加工品质，本文将
印制电路信息 2023年10期2023-11-02
- 振镜扫描激光清除电网异物数值仿真研究
布情况[13]。振镜式激光扫描系统利用电流使转子偏转，激光束照射在振镜上，由振镜的偏转使激光束发生偏转，在扫描视场内获取激光轨迹[8]。由于振镜在偏转过程中以等角速度变化，导致在扫描电网异物过程中激光光斑分布不均匀。激光光斑的密集程度直接影响激光扫描的效率，如果激光光斑过密，则会降低激光扫描的效率；如果激光光斑过疏，则会导致激光扫描区域不完整。因此，保证区域扫描完整而且扫描效率高，进一步提高优化激光扫描过程有着重要的意义。本文针对振镜激光扫描不均匀的缺陷，
现代电子技术 2023年20期2023-10-19
- 用于 MEMS 振镜激光扫描的显微物镜设计
MEMS 二维振镜±18°大扫描角度的近红外无限共轭微型显微物镜。该物镜总长小于23 mm，数值孔径为0.4，分辨率为1.26?m，工作距为900?m，各项像差校正良好，满足使用需求。设计结果表明，该微型显微物镜可满足便携式皮肤检测仪器的 MEMS 二维振镜激光扫描系统的应用要求。关键词：光学设计；显微物镜；近红外；大视场；MEMS 振镜中图分类号： TH 742 文献标志码： ADesign of microscope objective for la
光学仪器 2023年3期2023-07-21
- MEMS激光雷达的光学扩角系统设计
雷达使用MEMS振镜实现激光扫描。MEMS技术将机械结构进行微型化、电子化设计，通过大批量生产以降低成本，是目前最有希望的车规级激光雷达的技术路线[6]。MEMS车载激光雷达的不足之处在于MEMS振镜扫描角度较小。国外的研究人员使用了三个激光二极管，在MEMS振镜前构造了一个线性阵列，将激光雷达的目标空间水平方向上的视场角延长了3倍[7-8]。国内的速腾聚创和华为等公司也通过增加激光收发组件的方法提高了混合固态式激光雷达视场角，使其生产的混合固态式激光雷达
中国测试 2022年12期2023-01-12
- 基于单应性矩阵的三维激光投影标定方法
的桥梁作用。二维振镜系统是一个能够精准控制激光束光路的光学反射系统，它已经成为三维激光投影系统不可缺少的一部分，二维振镜的标定技术是实现高精度的三维激光投影的核心关键技术。随着二维扫描振镜的应用从二维平面扫描扩展到三维空间扫描，振镜系统标定难度也在加大，振镜系统应用的不断拓展促进了振镜系统标定技术地发展。国外激光投影技术研究较早，技术较为娴熟，FU Y C［2］发明了一种激光投影显示系统，成功地将轮廓投影到目标上；HAYES M W等［3］通过结合激光投影
光子学报 2022年11期2022-11-26
- 激光3D投影系统精度标定与补偿技术研究
心功能为双轴扫描振镜系统［1-2］。激光3D投影系统的标定精度直接影响后续投影工作的可靠性，即直接影响投影精度。因此，对于激光3D投影系统的精度标定有更高精度要求。为了提高激光3D投影系统的精度，需要对激光3D投影系统外部参数R、T以及振镜系统内部参数进行高精度标定，从而使得激光线能够准确地到达扫描范围内任意点。早期的振镜标定技术主要是针对于振镜系统的“枕形畸变”这一原理性误差进行校正，常采用透镜或动态聚焦装置来进行校正，进而产生桶形失真或离焦误差等畸变。
长春理工大学学报（自然科学版） 2022年4期2022-11-15
- 结合卡尔曼滤波和离散滑模的振镜位置跟踪研究
063)0 引言振镜系统是一种高精度、高速矢量的伺服控制系统,是实现激光成像的重要基础设施,主要由扫描反射镜、驱动电机和控制板组成,在工业、医疗、军事等领域中得到了广泛的应用,如激光定位、激光医疗美容、激光雷达扫描等.在激光雷达扫描中,振镜在给定期望角位置扫描时容易受到外部扰动和噪声的影响,为了提高振镜系统的抗干扰能力和动态性能,文献[1]采用了PID控制和重复补偿策略,使振镜系统达到理想的速度和精度;文献[2]通过引入前向模型干扰观测器和基于模型的具有有
江西师范大学学报（自然科学版） 2022年3期2022-10-18
- 一种用于激光雷达的微振镜设计
可旋转的MEMS振镜,体积小集成度高[9]。文献[10]设计了MEMS和阵列APD组成的激光雷达,探测距离20 m,测距精度40 cm。但当前MEMS的制造工艺使其MEMS镜面的有效通光口径有限,最大的仅为7 mm,这制约了激光雷达的探测距离[11-13]。为了进一步提升激光雷达探测距离,扩大扫描振镜通光口径,本文设计了基于电磁式的12 mm直径的激光振镜,提出了“工形”的机械结构方案,并利用Nastran软件进行了力学仿真分析,一阶模态为304 Hz,并
激光与红外 2022年6期2022-07-10
- 一种基于IC_NQC的数字振镜位置检测方法
093）0 引言振镜是激光振镜扫描的核心部件，由于数字振镜抗干扰能力强，已成为研究激光振镜扫描的主要方向。在高精度数字振镜控制系统中，通常采用正余弦编码器获取高精度位置数据，但正余弦编码信号的纠偏和细分效果是影响位置检测效果的重要因素。现阶段常见的细分方法包括CORDIC 反正切算法细分、麦克劳林级数算法细分、闭环跟踪算法细分、跟踪环路算法细分等。王强等［1］提出的CORDIC 反正切算法和李雪等［2］提出的优化CORDIC 反正切算法均在FPGA 上实现
软件导刊 2022年6期2022-06-28
- 三菱激光钻机电子振镜参数优化方法
后，激光通过电子振镜偏转角度后，落在预定的XY坐标位置，进行孔加工。由于三菱激光钻机钻板速度快，响应时间短，运行频率高，电子振镜长期高速摆动会导致故障出现非常频繁。三菱第三代激光钻机（GTWIII-H）在开机启动时会经常遇到电子振镜报警，特别在停电和关机较长时间后再启动时，有时停机一两天，给生产和设备部都带来很大困扰。2 电子振镜（Galvano Mirror）的工作原理电子振镜是一种特殊的摆动电机，基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，与旋转电机不同的是其
印制电路信息 2022年3期2022-04-08
- 基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术*
一种基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术,该技术采用单个超声换能器结合一维声学扫描振镜进行快速声束扫描,实现超声/光声双模态成像,是一种小型化、低成本的双模态快速成像技术.本文开展了系列仿体和活体成像研究,实验结果表明:系统有效成像范围为15.6 mm,超声和光声成像B 扫描速度分别为1.0 s—1 和0.1 s—1 (光声成像速度主要受制于脉冲激光器重复频率).基于本文所提技术研究,有助于进一步推动超声/光声双模态成像技术的临床转化和普及;也为基于
物理学报 2022年5期2022-03-18
- 激光对微型无人机跟瞄充电系统的设计与实现
并搭建了一套基于振镜的激光远程充电系统。该系统采用扫描振镜、硅光电池阵列和无线数传模块构建闭环反馈控制系统，通过合理布置硅光电池阵列，使之同时兼顾激光束对空中移动MUAV的扫描跟踪和充电功能，且接收端结构较为简单、轻巧，可有效提高MUAV的续航时间。1 激光跟瞄充电系统的整体设计要实现激光对飞行中MUAV的实时充电，首先要实现激光束对MUAV的扫描与捕获，之后需要激光束对MUAV实时地跟踪与瞄准。因此，在置于地面上的激光发射端与加载到MUAV上的激光接收端
激光技术 2022年2期2022-03-10
- 基于QD与MEMS振镜的微纳激光通信终端伺服技术研究
［5］。MEMS振镜凭借其转动范围大、响应速率快、执行精度高、体积小的优势，是目前伺服瞄准机构中比较理想的驱动元件。对于精跟踪光斑探测器，其跟踪视场受到跟踪检测分辨率、天空背景光和捕获时间等因素限制。为了减小捕获时间，提高捕获概率，应尽量增加跟踪视场角。当接收信标光斑较小时，不但对跟踪视场角的要求降低，而且小光斑的光束能量更为集中，更利于探测器的检测，增加跟踪精度［6-8］。本文首先从不同光斑大小对跟踪精度影响入手，研究了其理论基础，分析了光斑大小对四象限
长春理工大学学报（自然科学版） 2022年1期2022-03-07
- 基于双目视觉的激光喷丸大幅面动态扫描系统光束指向标定方法
中的适应性最强。振镜系统是典型的动态扫描式系统，早期主要应用于激光平面打标。 随着激光制造技术的不断成熟，振镜系统逐渐应用于高精度的三维激光加工领域，如表面形貌测量、增材制造[2]等，包括大型工件的激光喷丸成形。 一般而言，振镜系统除了存在由扫描方式引起的固有扫描场几何畸变[3]之外，往往存在映射非线性误差[4]、控制模型近似误差、温漂、装配误差等。 大幅面动态扫描范围广，各种误差因素耦合后形成的畸变在实际应用中会造成扫描运动的失真，难以满足高精度要求的应
电加工与模具 2021年6期2022-01-13
- 振镜系统自适应离散滑模控制器设计与仿真
引言当前，国外振镜系统生产厂家主要有SCANLAB 公司、GSI 公司、CTI 公司等，其中SCANLAB 公司的振镜扫描系统达到行业最高质量标准；国内主要生产厂家有深圳大族思特科技有限公司、上海眸特电机科技有限公司、北京金海创科技有限公司等。国内振镜行业起步较晚，技术相对国外较为落后，但随着近些年的发展也具有一定的实力。控制算法是影响振镜控制系统性能的核心因素。当前在振镜控制系统中的控制策略应用主要以PID 算法为主。马玉中[1]采用数字PID 控制激
农业装备与车辆工程 2021年12期2021-12-28
- 快速不规则图廓提取法简易激光成像系统探究与实现
再将模拟信号输给振镜电机，从而实现激光扫描图像输出。本系统实现方法简单，操作方便，成本低廉，很适合作为实验教学仪器[2]。1 基本原理1.1 扫描振镜振镜是一种特殊的摆动马达，基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不同，其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩，大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，故不能像普通电机一样旋转，只能偏转，偏转角与电流成正比，与电流计一样，
大学物理实验 2021年5期2021-11-25
- 浅谈PCR型CO2激光治疗设备研发
2激光模块、扫描振镜模块以及中央控制模块，其中，激光电源模块连接于外界交流电源，接收到一使能信号后产生高电压低电流进行输出，CO2激光模块连接干所述激光电源模块，用以收到所述激光由源模块。这样的架构设计有效地提高了CO2激光器接收的电压电流的稳定性，解决了以往CO2激光治疗存在的问题。输出的高电压低电流时产生制脉冲CO2激光输出；所述扫描振镜模块连接干所述CO2激光模块，用干依据预设之扫描图形将所述CO2激光模块产生之超脉冲CO2激光进行X轴方向或Y轴方向
中国设备工程 2021年14期2021-07-30
- 利用反射式圆光栅的振镜转角测量
断发展，针对扫描振镜的角度测量设备也在更新换代，为了得到响应快、精度高、误差小、结构小巧的角度检测器，国内外开展了许多研究。目前国外研究较好的公司也是生产高质量扫描振镜的公司，主要有SCANLAB公司、GSI公司、CTI公司、RAYLASE公司等，他们利用高精度电位器、角度编码器等作为扫描振镜的角度位置闭环，以此实现整个闭环系统的设计，其产品精度一般在2 μrad以内。同时，国外许多学者在此方面也做了大量研究，如宫岛广史将集成传感线圈构成的扫描控制器作为角
中国光学 2021年3期2021-06-15
- 基于FPGA的共聚焦显微镜振镜扫描控制系统设计
考［8-10］。振镜的扫描控制系统是控制振镜运动的关键模块，高校在实验时使用的控制板卡大多为国外进口产品，价格昂贵［11-12］，极大提高了实验成本，其控制界面也较复杂，对刚接触的使用者有一定难度。由此，本文提出了功能完善的硬件电路设计和以FPGA（Field Programmable Gate Array）为控制核心的软件程序设计，相比现有的控制板卡和控制软件，FPGA 可无限重新编程，时序控制也更加高速、精准，可以在结束一次扫描后修改程序即时调整扫描行
软件导刊 2021年3期2021-03-25
- 硅基半导体的“桑巴舞”
发展出MEMS微振镜、FLASH面阵技术、OPA相控阵技术、旋转棱镜式技术等等多技术路线，本期我们来解读一下MEMS微振镜技术。MEMS的起源也许因为汽车圈内的关注点多在自动驾驶领域，而消费者们听到MEMS这个名称的时候，多半也说的是应用在自动驾驶领域的MEMS技术激光雷达，所以估计不少人会认为MEMS就是激光雷达。可事实并非如此，MEMS是Micro-Electro-MechanicalSystem的缩写，中文翻译过来就是“微机电系统”。MEMS技术出现
汽车之友 2021年5期2021-03-16
- 显微光谱成像装置研制与实验设计
。该装置主要通过振镜将激发光束反射进入显微物镜聚焦在样品某一位置处，此位置处的样品经激发后发出荧光，荧光被同一物镜收集，透过双色镜后进入荧光采集光路，探测器获取该位置处的荧光和光谱数据；通过有序控制光谱仪和振镜，计算机将有序采集的某一区域的光谱信号和相应位置信息进行数据处理，获得该区域样品的显微光谱图像。基于该光谱成像装置，设计了自组荧光显微镜、白光照明成像、荧光光谱测量和光谱成像等实验内容。1 光谱成像装置的光路设计和搭建自组显微光谱成像装置是基于我校物
实验技术与管理 2020年2期2020-09-29
- 基于单片机的振镜扫描实时跟踪系统
。其成像基础在于振镜扫描，OCT系统通过控制振镜对物体进行扫描，从而得到物体的二维或三维结构图像。为了获得更高质量的图像，通过采用STM32系列单片机精确控制振镜扫描，模板匹配算法实时匹配目标图像，实现良好的控制效果，完成对物体的实时扫描成像。1 振镜扫描跟踪系统结构振镜扫描跟踪系统由上位机、单片机控制电路、振镜扫描系统、工业相机组成，其结构示意图如图1所示。系统启动后，一方面上位机通过与单片机控制电路的串口通信方式，对单片机下达指令输出不同扫描信号，控制
仪器仪表用户 2020年8期2020-08-05
- 三维振镜激光扫描仪的数学模型构建
多领域内[1]。振镜式激光扫描系统与以往的机械扫描有所差异，振镜式激光扫描系统利用电流使转子形成偏转[2]，激光束照射在振镜上，由振镜的偏转使激光束发生偏转，在扫描视场内获取激光轨迹[3]。传统基于变形监测理论的三维振镜激光扫描系统数学模型[4]，通过构建变形监测的理论误差模型，用实验验证误差模型，从而获取三维振镜激光扫描系统的数学模型，没有校正三维振镜激光扫描系统中存在的误差，扫描结果误差较大。针对这一问题，本文构建新的三维振镜激光扫描系统数学模型，分别
现代电子技术 2020年15期2020-07-31
- 基于三维扫描振镜的原位激光加工方法研究
有重要意义。扫描振镜作为一种可以快速准确地控制激光光斑位置的光机电产品，在采用其进行激光加工时，与传统的加工方法相比，具有许多优点，包括高动态性能和加工速度、无刀具磨损、非接触加工以及灵活性高等[14-16]。三维激光加工的挑战之一是如何始终保证激光焦点准确聚焦在三维工件上[17-18]。Noh等[19]证明了聚焦的激光可以保证好的加工质量，激光离焦会使加工质量变差。Cao等[17,20]通过视觉方法测量焦点是否离焦，并通过三轴运动平台进行补偿，保证焦点始
工程 2020年1期2020-04-27
- 激光摆动焊接6061铝合金板材焊缝成形工艺研究*
动焊接是利用扫描振镜实现聚焦光束的摆动，与传统固定光束激光焊接相比，具有焊接精度高、焊缝质量与成型性好、对板材拼接缝隙要求低、焊接柔性高等优点[4-5]。研究表明，激光摆动焊接可有效增加熔池的流动、抑制飞溅与气孔的形成、促进焊缝合金元素均匀化，且通过调节振镜摆动速度与幅度，可改变焊缝宽度，降低焊缝融合区的脆性相，从而提高焊缝质量[5-7]。随着激光技术的快速发展，光纤激光器向着大功率、小体积、高集成的方向发展。目前IPG已生产出500 kW的连续光纤激光器
机电工程技术 2020年2期2020-03-26
- 基于MEMS技术的三维测量系统研究
首先利用MEMS振镜投影设备将具有固定相位差的正弦条纹图投影到待测三维物体表面［4］，然后再通过图像采集设备采集三幅以上变形条纹图并存储于测量系统存储模块。由于物体表面凹凸不平，投影条纹发生扭曲，因此变形条纹图携带物体三维信息。最后将变形条纹导入PC端利用三角函数关系和光强信息，从带有固定相移的条纹图中还原出相位图的环境深度信息，并通过一定的数据处理方法，还原出物体表面的三维尺寸和空间信息。MEMS振镜的角度随时间成正弦变化，如式（1）：其中：δmax为振
机械工程与自动化 2020年1期2020-03-22
- 高速扫描激光共聚焦显微内窥镜图像校正
通常使用X/Y轴振镜实现扫描成像，为了提高成像速度，高速共振振镜已经取得了广泛应用，其扫描方式可分为单程式隔行扫描和往复式逐行扫描两种[3-4]。相比于单程式隔行扫描，往复式逐行扫描充分利用了扫描振镜返程时采集的数据，成像速度快，图像数据利用率高，是提高激光共聚焦显微内窥镜系统成像帧速和成像分辨率的理想扫描方式[5]。但由于共振振镜反馈的同步信号和振镜实际位置不匹配，重构图像中相邻两行的图像会存在一定的错位。同时，扫描过程中共振振镜的速度呈非线性变化，等时
光学精密工程 2020年1期2020-03-07
- 基于LinuxCNC数控系统和EtherCAT总线的复杂异型孔激光加工机床的开发与应用*
动系统和二维扫描振镜光学系统结合起来，进行机床整体方案、五轴运动系统、激光及光学系统、CCD视觉定位与自动聚焦系统、控制系统、软件开发与集成等方面的设计，组成“5+2”轴的智能化激光加工机床。其中，五轴联动机械运动系统用于实现工件待加工处的法向定位等宏观空间运动，二维振镜扫描系统结合机械Z轴焦点补偿可以实现微小局部的高速逐层去除加工，宏微结合，实现复杂曲面工件上复杂异型气膜冷却孔的制备。1 LinuxCNC数控系统和EtherCAT总线传统的激光加工机床多
组合机床与自动化加工技术 2019年12期2019-12-26
- 陀螺电机转子动平衡激光精密去重技术
0μm，通过扫描振镜可实现直径为0.5mm～3mm的打孔去重和抛光工艺，可通过控制系统调节激光参数。采用激光显微镜和扫描电镜（SEM）对去重和抛光后的转子样件进行了测试，研究了激光参数对去重和抛光效果的影响规律。2 实验结果与讨论2.1 激光参数对去重效果的影响规律研究（1）激光频率对去重效果的影响规律前期实验表明，在采用较大的激光功率时，去重效率较高。因此，在去重过程中，针对激光功率选择了激光器的最大输出功率——30W。研究了在频率分别为20kHz、40
导航与控制 2019年5期2019-12-12
- 激光雷达中扫描振镜控制研究
雷达系统中，扫描振镜至关重要[1]。扫描振镜(GS)，也称电流计扫描仪，是一种性能优良的矢量扫描器件，是高频驱动下的一种特殊的摆动伺服电机。扫描振镜将激光雷达发射的激光源，通过电机上两个反射镜的摆动，形成激光面阵，达到激光扫描成像效果[2]。对于扫描振镜的周期性运动控制，传统PID参数整定更多依靠经验，抗干扰能力不足，控制性能无法满足扫描振镜需求。模糊控制是先进控制理论之一，在非线性和时变系统中有较好控制性能，但是模糊控制缺少积分环节，无法消除稳态误差[3
微特电机 2019年11期2019-11-25
- 电池极柱激光清洗关键技术研究
）精确定位、打标振镜头的硬件以及振镜系统偏差来源着手来研究激光清洗系统。该激光清洗系统可分为打标子系统、机器视觉子系统以及三轴运动平台。三维运动平台搭载打标头设置控制工作点位，打标头控制激光按一定功率出光并且扫描预设图形；机器视觉系统通过拍照、计算后得出极柱区域定位数据信息；本文通过试验测试参数得到一套适用于锂电池的极柱清洗专机。图1 电池极柱清洗专机三维效果图按照具体电池生产工艺流程，模组激光清洗工位处于电池打轧带的后段，而位于极柱激光焊接前段，该工艺采
制造业自动化 2019年8期2019-08-30
- 基于视觉的激光振镜精密焊接系统研究
整着手来研究激光振镜焊接系统。该激光振镜精密焊接系统可分为激光器子系统、振镜子系统、视觉子系统以及机器人子系统。振镜子系统闭环控制XYZ轴振镜摆动，以此控制激光扫描轨迹；视觉系统通过拍照、计算后得出焊接模型区域定位数据信息；激光器系统完成激光发生以及传导报警等工作，同时设置不同的激光波形参数以及振镜子系统运动扫描参数对模组焊后质量有不同的影响，本文通过试验测试参数得到一套适用于方形硬壳锂电池的焊接参数，主要参数包括离焦量、焊接速度、激光开延时、激光关延时、
制造业自动化 2019年6期2019-07-08
- 嫦娥三号激光三维成像系统全链路误差分析与仿真
测器并行接收和双振镜快速扫描的新体制，能够在0.1 s内实现30°×30°着陆视场的快速扫描[5-6].由于硬件制造工艺、安装工艺和实际使用环境等影响，激光成像系统原始观测数据中都存在系统性和偶然性的误差，导致着陆区障碍探测结果的不确定性.目前，提高激光三维成像的精度和可信度的方法主要是对误差进行检校，常用的是通过基于面特征的检校和基于点特征的检校两种[7-14].在成像全链路中，各单元共同协作，完成激光测距系统的多通道测距和扫描系统中水平角竖直角的观测与
同济大学学报（自然科学版） 2019年6期2019-07-04
- 基于模糊PID的高速振镜电机控制
现方法很多，其中振镜扫描的实现性价比较高。灵敏、高速、高可靠性的优势使得越来越多的扫描成像系统采取了这一方法。以前,大多数振镜扫描系统都使用基于模拟控制技术的振镜电机,该控制方案精度低、响应缓慢、调试较难[2]。采用直流电机，以数字化控制手段作为控制策略可以提高系统的精度和速度。另外，数字化控制可以在很大程度上减小整个系统的体积，扩大其应用范围。本文主要针对振镜控制系统中的控制策略作深入研究，对目前主流的PID控制进行算法改进，设计一种高线性度、高频率、抗
微特电机 2019年4期2019-04-25
- 激光切割机控制系统软件的研究与开发
完成下列工作：①振镜和工作台进行协调运动，在本系统中，通过振镜和工作台运动的结合，可以进行高效率、大范围的加工，但需要控制好振镜和工作台之间的协调性。②协调控制激光、振镜及工作台，通过一定的运动或延时激光开关，才能确保不会出现欠切或过切工件的现象。③在加工中，需要显示系统的运动状态，如开关状态及轴运动等。④该激光切割系统切割精度的提高问题，也是本软件部分需要进行解决的问题。3 分析运动控制系统的具体功能某企业开发、制造的一种激光振镜控制器，可以实现多轴协调
中国设备工程 2019年1期2019-01-16
- 振镜激光跟踪系统的鲁棒复合控制方法
效途径。本文选用振镜电机作为激光跟踪系统的执行机构，通过X、Y双轴振镜的偏转实现对激光指向的控制。传统的跟踪控制算法多数基于反馈控制，例如文献[1]和文献[2]提出的控制方案是对传统控制结构的扩展，通过给振镜系统增加一个带有PID-L1类型控制器的附加回路，保证了系统速度响应和抗扰性。但该控制策略未引进前馈控制无法从根本上提高系统跟踪性能。对于非最小相位系统，引入ZPETC能够极大提高跟踪精度，但ZPETC性能受系统模型精度影响极大，振镜电机在使用过程中因
计算机测量与控制 2018年12期2019-01-07
- 基于ARM Cortex M7内核的高速振镜控制系统
M7内核的高速振镜控制系统陈 军，罗维平*（武汉纺织大学 机械工程与自动化学院，湖北 武汉 430200）激光加工技术日益成熟，其技术的核心难点在于其振镜控制系统的设计，目前业界在激光振镜控制部分还存在一些问题。本文针对目前存在的功耗大、精度低、电路复杂等问题，研究一种基于ARM Cortex M7内核和XY2-100协议的高速振镜控制系统，有效降低控制信号传输过程中的衰减，并对激光固有的几何畸变提出一种有效的优化补偿方案，通过制作DEMO板和试验验证了
武汉纺织大学学报 2018年6期2018-12-21
- “十三五”国家重点研发计划课题“基于低空遥感的华北小麦玉米营养诊断与变量追肥管理模型与技术”进展
仪镜头前加装旋转振镜，根据光谱仪的线宽及扫描频率，调节振镜旋转速率，使之达到一致，保证数据既不出现拉伸也不出现压缩的情况，即机载平台不动，通过旋转振镜摆动达到稳定成像的目的。后续还将内置扫描振镜系统集成微型数据控制器，实现影像推扫、采集、处理一体化，从而达到便携使用的目的。利用该观测系统，可高效获取不同目标地物的高精度、高光谱影像信息。微型高光谱仪成像仪无人机搭载高光谱成像仪加装旋转振镜便携式系统运输套装稳定成像：高架车实验配套数据分析软件
浙江大学学报（农业与生命科学版） 2018年4期2018-09-15
- 基于STM32的光固化3D打印机控制系统设计
光激光，利用扫描振镜进行路径扫描填充；后者是主要利DMD（Digital Micromirror Device）芯片和投影系统，选择性透光控制。两者的成本都比较高，所需的控制器的性能要求也比较高，研究困难，所以为了降低研究开发者入门门槛，一款低成本高性能的控制器的产生显得十分迫切。因此本文着重针对光固化立体成型技术的控制系统进行研究，解决当前常用于激光振镜控制的FPGA和DSP控制板价格昂贵、编程困难的弊端，设计了一款基于STM32的低成本控制系统方案。1
制造业自动化 2018年6期2018-06-24
- 摆角电机伺服驱动器设计
33)0 引 言振镜的光学扫描系统具有高速、高精度、高线性度等优点，因此在激光加工、成像和打印、半导体工程及生物医学系统等领域取得了良好的应用。作为该系统中的核心部分，扫描振镜的性能是系统外特性的关键。而其主要组成部分中的摆角电机及其驱动器则受到了国内外相关行业的重视及投入。当前在此方向处于领先状态的公司机构主要集中在国外，如美国的CTI与GSI振镜，德国的SCANLAB等等。本文针对此方面的需求设计了一款基于微处理芯片STM32F103控制的摆角电机数字
微特电机 2018年1期2018-04-26
- 脉冲激光直线高速态标刻性能研究
至140 ns；振镜型号JD1403,10%全范围的响应时间为0.7 ms,1%全范围响应时间0.3 ms。场镜的扫描范围为110 mm×110 mm,焦平面上的弥散斑直径18 μm。实验使用嵌入式的激光标记控制系统,MCU为STM32F103单片机。3 振镜停留时间与激光脉冲数量3．1 脉冲个数与脉冲周期由于脉冲激光器发出的激光是具有一定的重复频率,即每隔一段时间,激光器发出一个激光脉冲。则激光器发出激光的重复周期T可由式(1)计算出来:(1)其中，f为
激光与红外 2018年2期2018-03-09
- 前聚焦式3轴振镜的调焦原理与应用
摘 要：使用两轴振镜配合ftheta透镜进行激光扫描加工已经获得了广泛应用，但该方式的扫描幅面较小，无法满足大幅面加工的要求。前聚焦式振镜不需要使用ftheta透镜，能够在保持近衍射极限聚焦光斑下获得数倍于ftheta透镜的扫描范围。文章研究讨论了前聚焦式3轴振镜的调焦原理和在典型大幅面加工上的应用。关键词：3轴激光振镜；前聚焦式；调焦光学原理；大幅面加工应用引言激光扫描加工技术已经在工业领域获得了广泛的应用。振镜是扫描加工的主流实现途径。在消费电子、汽车
科技创新与应用 2017年13期2017-05-24
- 一种具有角位置信号反馈的振镜驱动电路设计
角位置信号反馈的振镜驱动电路设计华中光电技术研究所 阮仁秋 丁 捷【摘要】在线阵扫描型红外热像仪中，扫描振镜是重要的组成部分，其功能是将景物经过光学系统汇聚后的辐射信息精确传递到探测器靶面上，所以振镜的扫描角度就决定了信号能否精确到达靶面。而振镜的扫描角度又由驱动硬件电路所控制。针对此，本文提出了一种基于DSP控制方案，具有角度位置反馈的振镜驱动电路。【关键词】线阵红外热像仪；振镜；角度位置反馈1 引言目前，线阵红外热像仪已经广泛应用于军事、民用领域。线阵
电子世界 2016年9期2016-06-02
- 超短激光脉冲消除热影响
些应用，使用扫描振镜冷消融的加工方式得到的精度与锥角是不够的。锥角是在切割缝的边界产生的，部分是因为激光能量密度在那里比较低，部分是因为材料在那里再沉积。对于这些应用，使用固定加工头、加工气体喷嘴和高精度轴是很有优势的。然而，轴的加速度和速度与扫描振镜相比是微不足道的。因此，激光引入的热量在固定加工头的应用中会比较多。即使是局部熔化材料也不能完全排除这种现象。尽管如此，可以依旧保持工件质量。与固体激光器和CO2激光器的“热”激光切割相比，超短脉冲确保引入的
中国光学 2016年1期2016-02-26
- 嵌入式以太网在网络激光标刻技术中的应用研究
作原理及总体设计振镜扫描式激光标刻系统一般由激光发生器、控制板卡、以及集成了X/Y振镜电机、聚焦透镜、振镜驱动电路的激光振镜头组成。激光标刻系统的核心是其控制系统，在本设计中，控制系统由标刻控制单元实现，它主要由激光控制模块、激光振镜运动控制模块、网络通信模块和报警模块组成。系统原理框图如图1所示。图1 网络激光标刻控制系统原理框图本系统中STM32F107微控制器中集成有MAC（Media Access Control的缩写，即媒体访问控制子层协议），再
制造业自动化 2015年16期2015-08-23
- 一种激光直写式光刻光路系统
焦、二维x/y 振镜反射和f-theta 透镜的映射聚焦，使激光束的焦点位置能在x、y、z 三维空间中精确移动，实现平面或非平面器件上相应位置的光刻胶感光，直接完成整片的光刻工艺。本文的激光直写式光刻工艺主要用于曲面栅网器件的直写式光刻工艺。1 激光直写式光刻光路该激光直写式光刻系统的光路主要包括激光器、扩束整形部分、大范围调焦部分、动态调焦部分、x/y 二维振镜和f-theta 透镜部分，其整体光路结构示意图如图1 所示。图1 激光直写式光刻光路示意图1
电子工业专用设备 2015年5期2015-07-04
- 一种激光标刻图像验证装置的研究与设计
别和存储后筛选出振镜坐标数据和激光器开关光数据，通过USB总线将数据传输至PC上位机，最终由上位机还原数据实现图像的模拟标刻，该装置的数据采集遵循XY2-100协议，FPGA主控模块选用Cyclone III芯片，USB传输模块选用FT2232H芯片。该装置能够快速、完整地获取激光打标控制卡在进行图像标刻过程中的实时数据，并能在上位机模拟绘制出实际标刻的图案。实验结果表明，该硬件装置运行稳定、精度较高、图案验证性强。激光打标；图像验证；FPGA；USB激光
电视技术 2015年5期2015-06-22
- 双光子聚合加工的光路模拟
要由扩束镜、扫描振镜和聚焦透镜3个部分组成。下面分别来介绍各个部分的作用，并用ZEMAX软件(美国 Radiant Zemax公司ZEMAX-EE版)对这3个部分分别进行模拟。2．1 扩束镜激光为高斯光束，高斯光束的光斑边缘的包络线呈双曲线，光斑半径最小处被称为束腰w0。束腰处的光强分布公式为:式中，I0为初始光强，r为极坐标。由此可见激光光束截面内的光强分布是不均匀的，距光束中心越近，光强越强。根据(1)式可知，当w0减小时，光强明显增强。发生双光子聚合
激光技术 2015年3期2015-03-18
- 太阳能晶硅电池激光刻槽设备光机系统设计
机构扩束，进入由振镜和F－theta镜组成的扫描聚焦系统。每个扫描聚焦系统对应一个扫描工位(图1中的1，2，3，4)，在每个工位上完成对晶硅太阳能电池的刻槽，要求刻线宽度30～50μm，刻线深度满足工艺要求。激光器选用波长532nm的短脉冲激光器，性能参数如下:单路激光功率为13W，光斑直径为0.9mm，发散角为5mrad，脉冲不稳定性﹤50μrad。图1 光学布局示意图2 扫描聚焦系统设计扫描系统由振镜及F－theta镜组成。振镜核心为XY扫描镜。将激光
机械设计与制造工程 2014年8期2014-11-06
- 汽车座椅激光焊接工艺研究介绍
用机器人携带激光振镜头或定焦镜头连接4～6 kW大功率激光发生器来完成激光焊接工艺。以下是几种常见的激光焊接单元设备及工艺的简单介绍。1 激光振镜镜组定点焊及飞行焊振镜是一种特殊的摆动电机，图3为其内部构造原理。基本原理就是线圈通电，在切割磁场中产生力矩，其转子通过机械或电子的方式加有复位力矩，大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定的电流而转子偏转到一定的角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，故不能像普通电机一样旋转，而只能偏转，偏转角与电流成正
汽车零部件 2014年1期2014-09-20
- 一种振镜扫描汉字激光打标优化算法
21200）一种振镜扫描汉字激光打标优化算法高世一1，许 超2，3，杨永强2，陈和兴1（1.广州有色金属研究院，广州510650；2.华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510006；3.大族粤铭激光科技有限公司，睢宁221200）为了提高汉字激光打标效率，结合笔画跟踪算法和贪心算法，给出了一种振镜式汉字激光打标优化算法。该算法首先提取出汉字的连续笔画，然后运用贪心算法获得汉字笔画最优输出路径，最后按最优路径实现激光打标。结果表明，该算法减少了激光大跳跃次
激光技术 2014年6期2014-06-23
- 激光入射角对振镜扫描激光刻蚀质量的影响
5)激光入射角对振镜扫描激光刻蚀质量的影响胡雪林，曹 宇†，李峰平(温州大学机电工程学院，浙江温州 325035)以加工焦深限制范围内的倾斜平面模型来模拟工件表面的微观不平坦状况，对激光束以一定倾角入射工件表面的光斑畸变及其对刻蚀质量的影响开展了理论和实验方面的初步探索．结果表明，随着激光束入射方向与工件表面法向的夹角（简称入射角）的增大，光斑畸变量也越来越大，振镜沿水平路径扫描的刻蚀线宽始终比竖直路径的大，刻蚀线长始终比竖直路径的小；相对于水平刻蚀路径，
温州大学学报（自然科学版） 2014年1期2014-05-25
- 二维激光扫描演示实验系统设计
激光扫描器，激光振镜扫描式系统因具有高精度、高速度等特点而广泛用于激光加工行业。基于上述分析，考虑实验室现状，采用扩束镜、聚焦镜、物镜、XY扫描反射镜及其驱动部件和下位机控制器等硬件设计了二维激光扫描演示实验系统，并设计了上位机用户界面，进行了相关的测试实验。1 二维激光扫描演示实验系统硬件设计二维激光扫描演示实验系统如图1所示，整个系统由激光器、扩束镜、聚焦镜、物镜、XY轴扫描反射镜及其驱动部件、下位机控制器和PC机上控制界面组成。激光器发射的激光束经过
电子测试 2013年5期2013-11-05
- 增量式光栅编码器在激光扫描雷达的应用研究*
扫描装置主要有:振镜扫描、旋转棱镜扫描、光纤扫描、旋转正多面体扫描和快速指向镜扫描［3］。振镜扫描是通过X-Y轴电机带动反射镜片偏转来实现平面扫描的，采用增量式光栅作为扫描电机的转角传感器。增量式光栅编码器具有结构简单、测量范围广、精度高、非接触测量、数字式输出等优点［4］。本文针对增量式光栅传感器在全数字振镜扫描系统中的应用进行实验研究。1 光栅编码器工作原理及其测量电路1.1 光栅编码器工作原理一个完整的增量式光栅编码器主要由光栅、发光二极管、透镜、光
传感器与微系统 2012年3期2012-07-25
- 运动目标模拟系统设计
跟踪系统的检测。振镜式激光扫描运动目标模拟技术是设计振镜式激光扫描运动目标模拟系统的核心技术，它采用一种激光经双镜面全反射投影方式，利用运动光斑来模拟运动目标。本章主要介绍该运动目标模拟技术的理论，包括其物理基础、原理和基于原理推导的模拟目标运动航路影射算法三部分。物理基础部分是该运动目标模拟技术产生的物理条件，主要包括激光产生条件与特性、激光发生器概述和激光振镜概述等。在介绍物理基础的前提下，本章在第二小节重点就振镜式激光扫描运动目标模拟扫描技术的原理、
山西电子技术 2012年1期2012-07-17
- 振镜式激光加工的轨迹预览及监控
州225009)振镜式激光加工系统一般采用PCI运动控制卡(振镜卡)控制振镜实现对激光光斑轨迹的控制[1]。这种方法成本低且运动控制精确[2－4]。由于振镜式激光加工系统的软件和硬件都往往由设备供应商统一提供，其软件系统不能内嵌用户程序，在焊接、切割等加工方式对设备及工艺方面有特殊要求时，需要用户进行二次开发。我们采用Visual Studio 2008集成开发环境进行用户程序的设计与编制，在对LMC－2型振镜控制卡进行二次开发的过程中解决了“激光加工轨迹
扬州职业大学学报 2011年4期2011-01-29
- 模具激光蚀刻工艺与设备研究
所示，在三轴扫描振镜工作时，激光束首先进入移动镜头。透过移动镜头之后，光束快速分散，直到进入一个或两个聚焦镜头。现在会聚的光束穿过镜头，并由一组x和y镜片（这些镜片由振镜式扫描器移动）引导。x和y镜片呈直角排列，向下引导光束，覆盖工作范围的长和宽。图2 三轴激光加工原理图图3 三轴动态聚焦振镜扫描示意图在没有焦点校正的扫描振镜中，向任一轴向移动工作范围中心聚焦的激光光斑时，都会划出一个弧形，在工作范围上方产生一个聚焦点的球面。在远离工作范围中心的位置，激光
电子工业专用设备 2010年12期2010-03-23