内容发布更新时间 : 2024/11/2 18:21:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
小型激光雕刻机的设计
来的G代码，G代码是数控指令，每个指令都代表一种运动控制算法，这部分输入的是加工代码，输出为经过解析、处理后的加工命令和数据。
（2）插补计算
用小段直线或圆弧来逼近图形的轮廓，然后根据每段曲线的起点、终点坐标及运动轨迹，以一定的计算方法进行数据密化，分解为各坐标轴上的增量，最后再转化为控制各坐标轴运动的命令。
（3）雕刻控制
雕刻机的雕刻是通过X、Y两个坐标轴运动和激光配合来完成的。雕刻控制系统根据上面解析处理得到的运动控制命令并结合激光命令，控制各轴运动，完成雕刻加工。
（4）激光控制
激光的控制主要是在雕刻过程中根据目标图像在运动过程中控制激光的开关状态，本设计将激光的控制与运动控制结合在一起，通过PWM控制激光的功率。
（5）人机交互
本设计的人机交互部分包括操作端和显示端，通过键盘操作和LCD显示屏显示，可以让用户操作并且实时监测雕刻的进度，设计人性化的控制系统。
（6）经济性
在保证激光雕刻机的速度、精度、性能稳定的前提下，尽可能降低整体成本，使雕刻机有较高的性价比。
2.3 控制系统设计过程
控制系统的设计流程为：首先对雕刻机一般控制系统进行了解，熟悉相关技术,然后进行雕刻机控制系统软硬件模块的划分,硬件电路原理图的设计和电路板的制作、控制软件的设计和程序编写,最后完成雕刻机整体的调试,找出设计中的问题并进行改进。
2.3.1 控制系统的硬件设计规划
雕刻机控制系统的硬件电路设计一般包括：首先控制芯片的选型，根据设计的需要，选择能够满足设计所有功能需求及运算的控制芯片；然后根据系统功能要求对控制芯片进行外围设备的配置,如键盘、显示器、驱动器等。
为了保证设计尽可能的合理,硬件系统设计需遵循以下原则：
（1）在各模块电路设计时，尽量参考相关典型的电路,并符合控制器的使用参数。保证硬件系统的标准化和模块化。
（2）在设计扩展电路与配置的外围设备时尽量满足系统的功能需求，并在电路中尽
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量留出空余,如多引出多引脚等，方便以后的二次开发。
（3）在硬件设计时应尽量考虑软件设计，因为硬件结构与软件设计是相互配合工作的，有些功能在软件中能够实现就尽量在软件中设计，这样就能够是硬件电路相对简单，如控制激光的开关，可以在键盘上加开关按钮，但是在程序中直接实现会更方便。但是有些功能用软件实现的话会占用较大内存和CPU时间，所以要注意权衡。
（4）在硬件电路设计中抗干扰设计是最重要也是必有的设计，如大功率的地线单独接，I/0口等关键链接地方的抗干扰、短路等，提高电路的可靠性。
（5）像设计中电机驱动、激光驱动等电路设计是需考虑驱动能力。需设计合理的驱动电路驱动这些外设，尽量保证低功耗降低系统负载。
2.3.2控制系统的软件设计规划
当系统硬件电路设计完成后，软件部分就需要结合硬件电路的原理进行设计。首先根据系统的功能需求将软件设计划分为几个模块，然后按照它们之间的联系设计出相应的软件结构，这样软件的设计就变得简单、清晰。
（1）按照功能需求将软件模块化，如设计中有G代码解析模块、电机控制模块、键盘模块、数据传输模块、LCD显示模块等，然后再各模块根据需求详细设计程序。
（2）确定这些模块之间的联系，设计软件结构图和程序流程图，有利于主程序与各模块子程序的编写。
（3）同硬件设计一样，软件设计也需要抗干扰设计，同时在设计程序是尽量使用最优算法设计，这样可以简化程序。各子程序设计尽量详细，这样可降低主程序的复杂度，主程序中调用各子程序即可，提高控制系统的可靠性。
2.4机械结构设计 2.4.1传动结构
目前数控设备最常用的机械结构是龙门铣床结构，该结构原理简单、使用方便，所以本设计雕刻机也使用该结构作为传动结构。顶梁作为X轴带动激光头的运动，地梁作为Y轴带的工作台的运动，工件固定在工作台上。这两个轴分别由两个电机带动控制。传动器可选用传动带可传动杆，由于传动带使用寿命短、易形变，所以本设计选用金属推进杆。这样随着X-Y轴的运动可控制激光在工件表面运动。
推进杆采用图2-2所示T8步进电机丝杆 型号：T8-2-D8
参数：直径8mm 螺距2mm 导程8mm 丝杆长度300mm
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图2-2 推进杆实物图
2.4.2外形框架
雕刻机的外框架用于支撑整个传动结构，所以各模块的设计需精密，框架材料需一定的硬度。采用金属材料又不易加工，所以本设计框架使用目前产品外壳设计常用的亚克力材料，亚克力板厚度为0.5mm。先用CAD软件设计好整个框架图，然后再使用大型切割机切出亚克力框架。CAD切割图如2-3图所示。
图2-3 亚克力板切割图
2.4.3整体搭建
按照上述外形框架的设计完成亚克力板的切割，然后按照机械传动结构搭建组装雕刻机，装配完成如下图2-4。
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图2-4 雕刻机整体装配图
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