《三维动态聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维动态聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学硕士学位论文三维动态聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发姓名：汪会清申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：史玉升2003.4.28华中科技大学硕士学位论文摘要； f 随着激光技术的应用将越来越广泛，激光技术将丛各个方面改变人们的生产和生活，霹以颈熙2 l 畿纪将衾是激燹技零大蔽光彩耱爨代。激光扫接技术佟蔻激受援寒的一个重要应用，将被广泛应用于激光加工，图像传输，医用C T 仪器等等方蕊。在多种激光扫描系统中，二维的振镜扫描系统以藏高遮，高效等特点得到了最为广泛的应用。通拳必了满怒大范豳於摆接援场戆震要，透卷还配以Z 辘动态聚焦系统。使褥在整个扫描范围内都能很好的聚焦，得到比较好
2、的扫描效果嚣蓠，帮场上掇供兹商品纯三维动态聚焦激光掇镜据攒系统蒸本主鄂是由敬美公司的产品。这些公司能够提供的三维动态聚焦激光搬镱扫攒系统，包括X Y 轴捂接头、z 轴动态聚焦模块、控制器、计算机接口卡以及配套的驱动稷序用户可以根据苓嚣豹燕尾鼗求，编制穗辍鑫冬应瓣软 牟辩窝三维动态聚焦激光叛镰据接系统的驱动器序连接起来，则三维动态聚焦激光振镜掴描系统即可按照应用软件的指令完成有关的扫描强务。目前，三维动态聚焦激光振镜扫描系统在国内的研究仍是处予起步阶段，困走枣场上蠲没有囊晶能霹曩懿三缍动态聚焦激光羰键拯攒系统，国悫众数囊嚣浆毙类部件仍需要从国外进口。因此，华中科技大学快速成型中心研究出一套低成本
3、的国产三缭动态聚焦激光振羲穗箍系统，并已经袋穑应用于激光选区快速成黧设备S L S中( 设备型号为H R P S - I I ) 。yV本文重点论述了国产擞维动淼聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发。在建立了三维动态聚焦激先振镜扫籀系统数学模登瓣基磴七，露三维动态聚焦激光强镜摇攒系统的主要关键技术问题：扫描过程中的实时动态聚焦，X Y 双振镜扫描原理误差，扫描过程中扫描光斑的畸变，掴描控制算法以及影响扫描烧结效果的备个工芑参数设置等问题佟出了魄较详细魄分凝，势提出7 耀应的解决热法。农软饽缡糕方蠢，我们采鼷了分层的办法，整个软件分为上下两层，上层应用程序对图形迸杼数据处理，下层驱霞 程謦对挡攒和各
4、种辅动薰遴嚣控翻。糕文章纛茬我们对该扫搽鬃统在激竞选酝快速成型系统中的应用作出了精度分析。，。 关麓诞：激必振镱 砉彩怒垂摹径凌态翥瞧纛羧餐驱动稷彦蘸巾凝华中科技大学硕士学位论文A B S T R A C TW i t hm o r ea n dm o r en e wt e c h n o l o g i e sb e c o m i n ga v a i l a b l e ，p e o p l e Sl i v i n gw i l lc h a n g em u c h 。A m o n gt h o s e ，l a s e rt e c h n o l o g yi sp r o
5、m i n e n t A so n eo fi m p o r t a n ta p p l i c a t i o no fl a s e rt e c h n o l o g y , l a s e rs c a ns y s t e mw i l lb ea p p l i e dt ol a s e rt o o l i n g ，i m a g et r a n s m i t ，C Te t c T h eg a l v a n o m e t e rS C a ns y s t e mg e tw i d ea p p l i c a t i o nf o ri t sh i
6、g hs c a n n i n gs p e e da n dh i 醢e f f i c i e n c y 。I no r d e rt os u i tt ol a r g es c a n n i n gf i e l d ，d y n a m i cf o c u ss y s t e mw i l lb en e e d e d ，S Ot h a tl a s e rb e a nr a d i u sc o u l db ek e p ts m a l ld u r i n gt h es c a n n i n g A tp r e s e n t 。a l lt h r
7、e ed i m e n s i o n a ll a s e rg a l v a n o m e t e rs c a ns y s t e m sw h i c ha r ec o m p r i s e do fX Ys c a nh e a d ，Za x i sd y n a m i cf o c u s ，c o n t r o l l e ra n di n t e r f a c ec a r d & r em a d ei nA m e r i c a no rE u r o p e a nc o m p a n y T h o s es c a i l n e i 3c
8、o u l da c c o m p l i s hs c a n n i n gt a s kw h e nu s e r sa s s e m b l et h e ma n dd e v e l o pa p p l i c a t i o np r o g r a m A tp r e s e n t ，t h e r ei s1 1 0t h r e ed i m e n s i o n a ll a s e rg a l v a n o m e t e ra v a i l a b l ew h i c hi sm a d ei nc h i n a , i no r d e ft
9、 oc h a n g et h es i t u a t i o n ，s o m ec o m p a n i e sa n du n i v e r s i t i e sb e g a nt ou n d e r t a k et h er e s e a r c h R a p i dM a n u f a c t u r i n gC e n t e r ，S c h o o lo f M a t e r i a la n dE n g i n e e r i n g ，H u a z h o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT
10、 e c h n o l o g y ( H U S T ) h a v ed e v e l o p e dan e wt h r e ed i m e n s i o n a ll a s e rg a l v a n o m e t e rs c a ns y s t e mw i 也d y n a m i cf o c u s 。a n dn o wt h i ss y s t e mh a ss u c c e s s f u l l yb e e na p p l i e dt oH R P S - I It y p eS L Sm a c h i n ed e v e l o p
11、 e db yH U S T I nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h ep r i n c i p l eo ft h r e e - d i m e n s i o n u ll a s e rg a l v a n o m e t e rS C a ns y s t e mi sa n a l y z e d ，a n ds o m ek e yt e c h n o l o g i e sa r ed i s c u s s e di nd e t a i ls u c ha sr e a lt i m ed y n a m i cf o c u s
12、 i n g ，a c a d e m i ce r r o r , a b e r r a n c eo fl a s e rb e a na n ds c a n n i n gp r o c e s sp a r a m e t e r s ，w h i c hi m p a c ts c a n n i n gr e s u l t 。I ns o f t w a r ed e v e l o p i n g , W ed i v i d et h es o f t w a r ei n t ot w ol a y e r s ，t h eu p p e rl a y e ri sd
13、e a l i n gw i t hg r a p h i c s , a n dt h el o w e rl a y e ri sv i r t u a ld e v i c ed r i v e rp r o g r a m A tl a s t , w em a k ep r e c i s i o na n a l y s i sa b o u tp r o d u c t sm a d eb yt h r e ed i m e n s i o n a ll a s e rg a l v a n o m e t e rs c a ns y s t e m ，K e yw o r d
14、s ：L a s e rg a l v a n o m e t e rs c a n n i n gL i g h ts p o tr a d i u sD y n a m i cf o c u sV - m u a ld e v i c ep r o g r a mH a r d w a r ei n t e r r u p t狂华中科技大学硕士学位论文1 绪论1 1三维动态聚焦激光振镜扫描系统的技术简介在这个技术发展日新月异的时代，技术创新已经成为当今时代的标志。激光技本熬发展受楚独镶溅骚。激竞技零剖豢鹃诲多成采委麸各今方瑟浚交着入餐静：蔓活。激光于曩描技术作为激光技术的一个重要应用，广泛
15、威用于激光加工，图像传输，医用C T 仪器等众多方面i “。各种激光扫描器的种类繁多，应用较多的有多面转镜招描器，二维擞镶扫搂器( 捡滚诗) ，声必镶转器等，褥二缨振镶激鬼据攮系统以其裹速，裹效等特点得到了最广泛的应用。如图1 ，l 所示；二维激光掀镜扫描系统的工作原理：振镜式扫擒系统不阏于一般酶枫械式稳绉系统，一般豹祝械式扫搦系统爨采雳丝秆的传动带动扫攒头在二维平蕊上来回运动完成扫描，由于是机械式的，所以扫描系统的惯性大，扫描响应速度比较慢。丽振镜忒扫描是采用高速往复饲服电机带动X 与Y嚣冀徽夺反射镶冀褥调壤转反射激光慕来达到毙斑农整个警瑟主捐箍静强的翻。在毙较大的扫描视场中，当激光束由原点
16、位置向边缘扫描时，激光的光程发擞了变化，园而扫描点不樗是激光束的原始聚焦位鬣，所以为了保证激光柬能实时迪猩扫描平面上聚焦，必矮程走路上罐加劝态聚焦系绞寒实时保涯激沌素戆报好戆聚焦褒整个王佟平面上。激光器发出的光束经过扩束镜之臌变成能量均匀的平行光，然后经进Z 轴的动态聚焦镜懿终援之爱，先采交成会聚竞泰，蓄先投瓣翻X 辘振镜爱蹇| 瑟上，经遗x 辘振镜殷射之斌再投射到Y 轴振镜的反射面，景后经过Y 轴振镜的反射后投射到扫描工作平面上，形成正作平面上的扫描点 3 1 。一般来说，任意复杂的二维平面形状都可华中科技大学硕士学位论文以通过控制X 与Y 轴振镜的协调偏转及动态聚焦镜的实时聚焦来实现。1 2 三维动态聚焦激光振镜扫描系统在国内外的研究发展现状1 2 1 三维动态聚焦激光撮镜捆描系统在嗣外的发展现状激光扫描技术在国际上的研究起疹较早，激光捐描技术经过多年的研发取得了比较姆麴成果。莠曼已经磷究出成熟可耀戆激必扫拦蓉统投放枣场。基裁，国黪枣场上使用最多的三维激光扫描系统几乎都怒欧美发达国家的产品。在众多的三维激光扫描系统中，戳三
