随着制造业向高精密方向发展,激光焊接由于其具有焊接熔深大、热影响区小等特性被广泛应用于汽车、航空航天、电子、半导体、核电等行业中。然而市场上现有的激光焊接设备的控制系统大多采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）或个人计算机（Personal Computer,PC）,不仅存在成本高、体积大、灵活性较差、实时性不高等缺点,而且这些系统不具有激光功率自适应控制功能,在焊接时位于起弧与落弧段的焊缝质量不高,易出现凹坑。再者,由于激光光斑小,激光焊接设备虽然在窄间隙场景下适用性较好,但在较宽间隙和有特殊焊缝纹理要求的场景下适用性较差。针对上述问题,本文设计了一种基于高级精简指令集机器（Advanced RISC Machine,ARM）+现场可编程化逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的激光焊接机控制系统,该控制系统具有激光功率自适应控制和振镜扫描功能,可以有效改善焊接接头的质量,拓宽激光焊接机的适用场景。本文主要研究内容如下:（1）设计了包括机械臂及其控制柜、激光器、振镜电机等部件的激光焊接机组成框架,构建了激光功率自适应控制的模型,分析了振镜扫描失真的产生原因,研究了基于最小二乘法多项式拟合的振镜校正模型。（2）本文控制系统采用ARM+FPGA的结构,设计了激光器控制电路、振镜扫描控制电路、以太网接口电路、液晶显示器（Liquid Crystal Display,LCD）及触摸屏接口电路、静态随机存取存储器（Static Random Access Memory,SRAM）存储电路、STM32最小系统电路、按键电路和电源电路,并进行了印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）的设计与制作。（3）本文控制系统分别在ARM微处理器和FPGA上进行了软件设计。ARM微处理器上的软件是基于μC/OS-Ⅲ实时操作系统开发的,结合STemwin和轻型网际互连协议（Light WeightInternet Protocol,LWIP）实现了焊接参数设置、图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）、以太网通信和激光功率自适应焊接4大功能模块。在FPGA上的软件设计实现了串行外设接口（Serial Peripheral Interface,SPI）通信、电机圆弧插补、振镜扫描及校正等功能。（4）本文系统测试包括对激光焊接机控制系统的振镜扫描功能、激光功率自适应焊接功能和焊接强度方面的一系列实测。结果表明振镜可扫描出点、直线、正方形、圆形等多种图形,图形的尺寸也可以进行调节,在160.00mm*160.00mm的正方形范围内,激光点的坐标偏差仅为0.03mm;可焊接出多种焊缝纹理;对于2mm的冷轧碳钢板,可在其焊接间隙为0.2mm及以下的场景进行焊接;对2mm厚的冷轧碳钢板焊接,其起弧与落弧段的焊接接头的凹坑深度仅为0.077mm;对1.5mm和2mm厚的冷轧碳钢板进行焊接,其焊接强度均在300MPa以上。本文研发的激光焊接机控制系统的主要技术指标高于或达到了市场上的同类产品,并且还具有成本低、体积小、灵活性高等优点。尤其是采用了激光功率自适应控制技术,本系统可有效改善起弧与落弧段的焊缝接头质量。此外,本系统既可焊接出设定的焊缝纹理,又可焊接间隙较宽的工件,从而拓宽了激光焊接机的适用场景。