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激光加工技术在上世纪激光问世不久就受到人们的重视,经过发展,至今已成为先进制造技术的重要组成部分。随着微纳制造技术、MEMS技术的发展,激光加工技术在微细加工领域得到越来越多的应用,已成为21世纪最具竞争力的先进加工技术。不管是何种加工,当要实现对材料进行小范围的二维平面的精细加工时,则要求激光加工控制系统要有很高的分辨率,因此对高精度的激光加工系统的研制具有重要的理论意义与工程应用价值。 本文通过对激光微加工系统发展现状和特点以及激光微加工控制系统相关技术的分析,利用快速反射镜速度快、精度高、带宽高等优点,设计了一种基于快速反射镜的激光微加工控制系统。整个控制系统的设计包括主控制器PC104、执行机构快速反射镜、位置检测、副控制器PLC。PC104作为上位机用来储存确定的加工轨迹,激光光源的温度值、开关状态以及功率,通过PC104中载入的自整定模糊PID算法输出控制电压来驱动快速反射镜的偏转。PLC用来控制激光光源的开关状态以及调节激光光源的功率,其中触摸屏作为人机交互的界面,连接着PC104和PLC,实时地采集PC104的信息显示在触摸屏上并将其发送给PLC,最终实现激光光源状态的控制。 经过上述设计,首先通过自整定模糊PID算法整定出了符合设计要求的PID参数,并将整定参数带入实验中,验证了所设计的控制系统的动态特性以及定位精度,且均在设计要求的范围内。最终运用Visual Studio2010、Matlab、PLC编程软件实现了微加工控制系统的矩阵扫描。