【摘 要】
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激光打标作为一种新兴的加工技术,已经成为激光加工最广泛的应用之一。本文分析研究了运动控制的核心算法,包括加减速速度规划算法、插补算法、速度前瞻规划算法,并提出了基于连续小线段轨迹的速度前瞻插补算法,然后基于ARM+FPGA的控制器硬件架构,完成了激光打标高速运动控制系统的总体设计,最后对速度前瞻算法进行了仿真和实验验证并成功应用在激光打标控制系统上。本文主要研究工作如下:（1）进行了插补算法和加减
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激光打标作为一种新兴的加工技术,已经成为激光加工最广泛的应用之一。本文分析研究了运动控制的核心算法,包括加减速速度规划算法、插补算法、速度前瞻规划算法,并提出了基于连续小线段轨迹的速度前瞻插补算法,然后基于ARM+FPGA的控制器硬件架构,完成了激光打标高速运动控制系统的总体设计,最后对速度前瞻算法进行了仿真和实验验证并成功应用在激光打标控制系统上。本文主要研究工作如下:（1）进行了插补算法和加减速控制算法研究,S型加减速速度曲线由于分段众多,为了简化计算,提出了一种迭代搜索方法来计算实际最大速度,为后续的速度前瞻算法的设计与实现做好理论准备。（2）提出了自适应速度前瞻算法,重点分析了速度前瞻规划需要解决的几个关键问题,首先提出了前瞻后顾双向搜索的速度前瞻规划方法,检验加速和减速条件,其次进一步分析了基于连续小线段的拐角转接模型和拐角转接速度约束模型,最后研究了速度前瞻的前瞻段数的取值固定或动态确定的问题,设计并实现了基于连续小线段的自适应前瞻段数的速度前瞻算法。（3）根据振镜扫描式激光加工的基本原理和激光打标机的工作流程,基于ARM+FPGA的控制器硬件架构,完成了激光打标高速运动控制系统的总体设计。（4）选取典型的连续小线段运动轨迹,对本文提出的自适应速度前瞻算法进行了MATLAB仿真,并在激光打标实验平台上进行了实际加工实验。仿真及实验结果表明,加工效率提升了31.65%。综上,本文提出的自适应速度前瞻算法,实现加工过程中转角平滑过渡,在满足运动加工的质量的同时能够提升加工效率。
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