目前我国高铁技术快速发展,高铁线路增长速度加快,列车运行速度大大提高,为了满足列车运行的稳定性与安全性,需要保证钢轨修复质量并减少事故发生。本文采用3D打印技术与电子束焊接技术,对电子束钢轨表面修复控制系统进行了研究。本文首先进行了基于3D打印的电子束钢轨表面修复控制系统总体设计,然后将其划分为五个子系统,分为真空电子枪系统、运动平台系统、视觉成像系统、送丝系统与电源系统进行研究,主要进行真空电子枪系统、运动平台系统与视觉成像系统的研究。真空电子枪系统进行了焊接技术的选用与真空控制系统设计。选用非真空焊接技术中的电子枪差分抽气技术与等离子体引出窗技术。真空控制系统采用PLC控制作为真空控制系统核心,设计了真空电子枪控制系统,确定系统所需所有闸阀硬件后编写了PLC内部运行梯形图。运动平台系统采用三轴联动运动方式,各轴均使用直线丝杠滑台,平台可搭载送丝系统与视觉成像系统进行XYZ三个方向运动。本文选用工控机与运动控制板卡作为运动平台系统控制核心,伺服电机及伺服驱动器作为运动平台系统驱动装置,丝杠滑台作为运动平台系统执行结构,对所需硬件进行选型并编写运动平台控制程序,将运动平台系统硬件连接进行了联调。视觉成像系统采用非接触测量法,基于结构光成像原理进行系统设计。通过坐标系转换确定图像中物体与空间物体几何信息转换方式后对相机进行标定。将三维扫描仪左右相机分别拍摄标定板并在MATLAB软件的Stereo Camera Calibrator插件中进行标定,获取相机内外参数并进行误差分析。运用三维扫描仪对钢轨表面进行扫描,获取钢轨表面点云数据后在Geomagic Studio软件进行图像处理。钢轨表面缺陷提取后进行点处理、多边形处理与曲面处理,虚拟建模后在Creo三维建模软件中进行实体建模并转换为STL文件,将文件导入Cura软件进行切片处理。本文根据切片文件G代码特性编写了G代码解释器,对切片信息进行预处理、语句分析及代码解释,将G代码文件转换为运动控制板卡可识别程序。最后基于C#语言对子系统软件进行设计与研发,该系统具有功能完整、界面友好、可移植性较强和便于操作等诸多优点。