物理设计性试验报告.doc

电磁学设计性实验报告题目：激光雕刻机学院：物理学院指导教师：陈艳伟姓名：郭文杰学 号：2012012799一、实验题目：激光雕刻机二、实验原理：1、从基本原理上看,制作一张线路板的过程,就是利用铣刻的原理，把线路板上多余的、不必要的部分铣去。这一过程跟传统的雕刻过相似，区别在于传统雕刻过程利用手工，本机则利用数控原理让机器自动完成。2、 计算机雕刻路径要完成一张线路板的制作,第一步首先是要知道哪些部分是要保留的,哪些部分是要铣去的,让刀具沿什么路线运动才能达到我们的目的在本系统中,我们利用个人计算机的高速运算性能,从PROTEL的PCB文件中获取相关信息,经过算法的转换,获得主轴刀头运动的路线,这一过程称计算机雕刻路径。3、指令传输控制软件从PCB文件获取线路板加工信息,将其自动转换、分解成线路板制作可以接受的一个个单独的动作指令,而这一个个动作指令的集合起来就形成了机器PCB雕刻机的加工路径。在收到用户指令时,比如用户按雕刻按钮,控制软件将加工路径通过串行通讯口将指令逐条传送给线路板制作机。线路板制作机每完成一个动作指令,向计算机报告指令完成信号。完成所有工作以后,控制软件向机器传送停止信息,机器停止工作。根据计算机传送来的指令,线路板制作机的中央处理器根据运动控制原理,控制三个步进电机的转速、方向协调工作,完成指令向计算机发送指令完成信号。4、组合运动控制在本机中,三条互相独立的直线运动导轨互相垂直安装.Y轴滑车带动工作平台前后运动。X轴滑车带动Z轨及安装在Z轨上的主轴电机左右运动。Z轴PCB雕刻机带动主轴电机上下运动。三轴在CPU的协调控制下,使主轴带动高速旋转的刀具相对工件做三维空间运动,从而把工件加工成符合用户要求的成品。当Z轴静止且刀尖高于线路板表面时,刀具PCB雕刻机将通过X、Y的运动移动到需要雕刻的点。 三、实验工具和材料：1. 激光发射器外壳2. Easydrive 驱动器电路3. Arduino (这是控制电路的核心)4. Easydrive 步进驱动器5. 两台 DVD-rom 驱动器，并且至少需要一台DVD-R 驱动器来提供激光发射器6. 各种螺帽、螺栓以及其他的建材。四、实验内容及操作步骤1、拆解 DVD-Rom 驱动器拆卸螺钉，拆除两块电路板。把 DVD-Rom 驱动器的右侧朝上放置并把顶盖移除，取出步进电动机。小心不要弄坏了 DVDR 驱动器的激光二极管。2、组装激光发射器找出激光二极管（会有两个，一个是红外的，一个是红光的）然后从组件中将它们拆下来。把二极管放入外壳中，把导线焊接在正极和负极引脚上。3、制作机械部分找合适尺寸的木板或玻璃板作为底座，固定住 X 轴和 Y 轴的方向，必须确保每一根轴都与其他的轴相互垂直。确保它表明平整且水平放置，然后在上面涂上些胶水固定好，工作空间就完成了。激光发射器应该位于工作区域的中心，而 Y 轴位于中间，用夹子固定激光发射器。4、电子器件的焊接开始焊接步进电动机。用一根排线连接步进电动机，然后把它们焊接在 DVD电路板上已有的接口上。 对 Easydriver 也进行相同的处理，焊上引脚插头，然后插在试验电路板上使用。从步进电动机伸出的四根引脚连接在电动机的输出端，而控制引脚（step、dir 和 gnd）连在 Arduino 上。除了这些以外，Easydriver 还需要连上电动机电源。电路图：（右侧风扇可不加）5、准备软件由于专业知识有限，可用现成的。五、注意事项1、当心不要扯断连接在步进电动机上的排线。2、拆卸时小心不要弄坏了 DVDR 驱动器的激光二极管。3、必须确保每一根轴都与其他的轴相互垂直，且确保工作面表明平整且水平放置。4、在焊接所有的引脚时都要记得检查位置是否正确。 六、实验运行结果简易激光雕刻机可有电脑控制电路进而控制机械部