數(shù)控激光模切系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)模切技術(shù)通常采用木制鑲刀板，通過(guò)機(jī)械沖壓將紙質(zhì)包裝盒制作出來(lái)，工藝復(fù)雜、耗時(shí)很長(zhǎng)，而且完成之后難于修改，在數(shù)量小、外形多變的情況下，就顯得尤為復(fù)雜。針對(duì)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種涉及光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制等多種學(xué)科的數(shù)控激光模切系統(tǒng)，使用計(jì)算機(jī)繪制模切圖紙，然后控制激光束直接聚焦到被加工板料表面，通過(guò)激光束的移動(dòng)將包裝盒切割下來(lái)。同時(shí)通過(guò)控制激光束的移動(dòng)速度和功率強(qiáng)弱，可以在包裝盒表面進(jìn)行劃痕、打孔、打標(biāo)、加密等復(fù)雜動(dòng)作。

2、 本課題在激光加工過(guò)程的物理學(xué)基礎(chǔ)上，對(duì)用于紙質(zhì)包裝盒數(shù)控激光模切系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 論文首先從傳統(tǒng)模切技術(shù)入手，介紹當(dāng)前技術(shù)的現(xiàn)狀和不足，然后引入激光加工概念，將常用的激光加工手段進(jìn)行分析。通過(guò)比較選出最適合模切的激光器和外光路結(jié)構(gòu)，并對(duì)比傳統(tǒng)技術(shù)指出激光模切的優(yōu)勢(shì)。然后詳細(xì)研究了激光模切的原理、激光與物質(zhì)相互作用的過(guò)程、振鏡系統(tǒng)的原理、飛行光路的原理、激光能量的數(shù)字控制以及如何通過(guò)PCI總線結(jié)合DSP控制激光束的移動(dòng)和激

3、光強(qiáng)弱的變化。并針對(duì)不同尺寸的包裝盒制定出振鏡和飛行光路兩種不同的加工系統(tǒng)。 振鏡激光加工系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上，將模擬控制方式升級(jí)為數(shù)字控制方式，提高了控制精度，大大降低了傳輸中的信號(hào)干擾；增加了氣體流動(dòng)裝置，對(duì)光學(xué)鏡頭起到了很好的保護(hù)；更新了軟件控制系統(tǒng)，使之使用起來(lái)更加方便快捷。飛行光路系統(tǒng)則是一種全新的激光模切方式，針對(duì)大尺寸的包裝盒展開(kāi)圖進(jìn)行加工，加工范圍是振鏡系統(tǒng)的幾十倍，采用伺服控制系統(tǒng)帶動(dòng)二維精密激光頭運(yùn)動(dòng)，時(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)

4、際位置和設(shè)定位置之間是否存在差異并修正。 論文還提出了一種新的路徑優(yōu)化算法，通過(guò)對(duì)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，找到該數(shù)學(xué)問(wèn)題的最優(yōu)解，并編寫(xiě)軟件對(duì)模切圖樣進(jìn)行分析，將繪制時(shí)的獨(dú)立線段自動(dòng)連接成整體后，找出最短加工行程，這樣不僅可以縮短加工時(shí)間，而且還可以減少切口，提高加工質(zhì)量。 最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了激光模切系統(tǒng)的可行性、穩(wěn)定性和精度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，找到了最適合加工的一些參數(shù)。并提出了現(xiàn)存的不足之處，以及需要進(jìn)一步解決的技術(shù)