基于PC平台的高精度激光微加工控制系统的研制

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激光微加工一般指加工的尺寸和精度在微米级的工艺过程,所使用的激光脉冲宽度在飞秒(fs)和纳秒(ns)之间。由于激光微加工众多无可替代的优势,使得在近十年被广泛的关注和应用。本文依托于中国科学院重大科研装备研制项目《位置敏感阳极探测器图案加工系统》,引入首次提出的位置比较脉冲激光触发控制方式,利用位置反馈信号对激光器进行外触发同步控制,设计高精度皮秒超短激光微细加工系统,最终制作出刻划宽度为微米量级且无毛刺、边缘平整的高质量楔条型(WSZ)位置敏感阳极图案,满足高能物理和精细光谱等研究领域的需求。  本文的主要内容包括以下几个方面:  1.系统总体设计。为了实现高精度的激光加工,在对比不同激光加工机理、控制方式、工作方式的基础上,设计出适用于高精度激光微加工的总体设计方案。  2.使用VisualC++完成上位机控制软件的编写。实现对AutoCAD生成的Dxf文件的打开、显示、数据提取、设置缩放比例和偏置等功能,并在此基础上对整个加工路径进行了路径优化,提高加工效率。此外,在软件中添加了同轴监视系统、测微调焦系统、电动光阑的控制等功能,使系统更加完善和便于控制。  3.完成了对系统保护电路设计。能够实时提取电压和电流值,综合激光器信号、水压信号,为系统提供保护以及故障报警;完成了系统各部分之间信号的采集和转化。完成了系统总控电路的设计,为系统提供电源管理和整体控制;完成了控制面板的设计,为加工系统的实时操控提供的硬件上的人机交互界面。  4.实现了系统刻划线宽<5um、定位精度<1um的WSZ阳极探测器加工指标。初步开展了皮秒激光与物质相互作用的机理研究,探索了皮秒微加工在印刷电路板制作、激光牙齿整形、复合材料(手机屏、电极板等)的加工等方面的应用研究。
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