激光打标机控制机构设计

1、图书分类号：密 级：毕业设计（论文）激光打标机控制机构设计Laser marking machine control system design学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有

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3、强的设计商标的能力和编辑号码的功能。打标的优点在下面几个点：一速度，二精度，三持久度，三方面都很厉害。你可以不论它的大小随便打、畸形工件上也能用标刻图文，标记具有清晰、永久、美观的，且可有效防伪。本课题采用微机进行控制，激光打标机与微机接通靠着通用的接口电路。它不但能和一般的激光打标机一样打标，而且可以把达标的记录保存好，随时查看。关键词 激光打标机；控制；设计；微机AbstractLaser marking machine is an application of advanced laser technology and computer control technology and de

4、velopment of high technology products.Under the market economy environment, the trademark on the beautiful and anti-counterfeiting performance have more and more high demand, so the laser marking machine is bound to become engaged in product manufacturing enterprises the necessary equipment.This pap

5、er studies design of single chip microcomputer system structure of the control system of laser marking machine, marking file structure, single chip microcomputer was introduced in detail in the marking of the file management technology.The system has very strong brand design and product line editing

6、 skills.Marking can uninterrupted run continuously.Suitable for marking on any size, special-shaped workpiece graphic, legible and permanent, beautiful, and can be effective.This subject adopts microcomputer to control, the microcomputer through interface circuit connection laser marking machine.In

7、addition to it like a common laser marking machine marking, also require that the marking record keeping for query statistics, etc.Key wordsLaser marking machine controldesignThe microcomputer目 录摘要IAbstractII1绪论11.1激光打标机研究的背景及意义11.2 我国激光打标的研究现状21.3 激光打标机的类型选择31.4 研究的目的和意义41.5 课题研究的内容42 激光打标机控制机构设计52

8、.1 激光打标机的结构52.2 激光打标机的原理52.2.1 激光机打标机的基本原理52.2.2 激光打标机的加工过程62.3 振镜式激光打标机控制机构的工作原理62.3.1 控制机构的工作原理62.3.2 激光打标机控制系统的功能要求72.3.3 振镜扫描式激光打标系统的工作思路83 激光打标机硬件电路机构的设计103.1激光打标控制器硬件总体设计103.2激光打标单元电路的设计103.2.1存储数据的电路103.2.2功率驱动电路123.2.3串行通讯电路133.2.4人机接口电路143.2.5直流电源电路153.3激光打标控制系统软件设计153.3.1控制系统数据流图153.3.2文件操

9、作及对大容量存储器的管理193.3.3参数设置模块213.3.4步进电机升降速控制223.3.5激光器延迟补偿的控制234抗干扰技术244.1干扰的祸合方式244.2抗干扰技术24结论26致谢27参考文献28附录291绪论1.1激光打标机研究的背景及意义激光打标技术说到底就是一种脱离传统的打标技术，直白的将就是喷码技术，也就是在生产商品的表面上做标识，标识的东西可以是产品的生产日期、保质期和企业标志等。传统的喷码技术是利用油墨的雾化通过喷头喷出，喷出的油墨滴穿过空气，然后落在物体上，并通过喷头的移动形成指定的图案。喷码技术已被广泛应用于各种行业如：日化产品、食品、电子产品等。在全球各个国家和地

10、区标识技术的应用都具有很好的发展前景。随着喷码技术的创新与其他新技术的不断出现，喷码机的种类在不断变多，性能也随之提高很多。按照应用材料的不同一般将喷码机分为油喷机和激光打标机。随着喷码技术的快速发展和广泛应用，厂商对产品打标的质量、速度和成本的要求随之提高，人们对产品质量和产品标识信息的要求也在提高，对环保性要求也越高，而传统的油墨喷码技术安全低、污染高。激光打标克服了这些缺点，是一种全新的标识方式。激光达标的标识是通过高能量的激光直接聚焦打到物体表面使之发生物理化学变化而形成的，并随着光束的移动而变化，同时光束的变化，就在物体表面打标成特殊的图案。现在随着激光和电子科技技术的发展那么得快，

11、一般的技术都不行了，被淘汰了。将发达的激光技术与计算机技术有机的融合在一起使激光打标技术变的更加出色，不仅能刻麻烦的东西，商标和二维码，而且带有非常高的精度。近年来在国内贸易的不断扩大下，对国内产品的标识技术和防伪技术带来极大考验，这将促进此项技术的蓬勃发展和使用。这个东西的优势在：（1）利用了激光的好多的特点如不用触碰表面，没有力的作用。它的材料被广泛应用，各种各样的标识都能表现出来非超好用。 （2）时空对光的影响不大几乎没有。因此，在自动产业和不寻常的表面加工领域中很大的用到，由于工作的特点不一样又灵活，在生产加工中，能够用户进行多多的工件加工生产的需求，对工人的伤害都很低，这样能保证工人

12、的安全，从而降低成本。（3）激光和计控制技术的联合，使他能够加工暗示的设备而且效率高，用软件来设计出的图样也非常好用。再怎么说激光都是仙境产品，用起来方便，高能量，更改起来不难易操作。这样一来就大大的增大了加工的生产效率。不用担心成本了。细讲的话很长时间的说不完的，只有真正用起来才能发现它的好处啊，洗完大家能支持。 （4）激光技术的污染从来没有听说过，所以很环保安全。在加工吃的东西时中，安全性能有很大的保证。用户吃的放心，作为生产商也放心了。现在来说激光已经用在了各种各样的行业里。不论工业，农业通讯等都能看到他的影子，非常耀眼。它是未来先进技术的领头代表。用它作为新的打标技术毋庸置疑，以前的方

13、法都落伍了。不能跟上时间的发展，相反激光技术只会越来越好的。我们共同等待吧。1.2 我国激光打标的研究现状 （1）掩模式打标 掩模式打标又可以称为投影式打标，激光器、掩模板与成像镜这三部分构成了掩模式打标的主要机构。他是在一块板子上将这些东西：数字、条码、字符、图案，制成一个个模板，通过可以放大的镜将激光扩束，放在事先准备好的掩模板上均匀的投影，光从雕空的部分透射，通过透镜将掩模板上图形成像到加工材料上8。没有特殊的情况下，标识靠脉冲来实现，冲一下打一个表。激光一旦达到地方，那么就会变热继而改变化学成分。这是它的颜色被迫发生改变。而且可别的明显一看就能看出来。般情况的上下，掩模好的块很好的用激

14、光发射器是CO2激光器。所有的其他方式都比不过他，他是最有效率的。在工作流动地方就能给物体进行打标，而且工作的量大大的提高。坏处是打标没有什么灵活性，资源的的应用也有缺陷，它的原理就是在工作的时候，光经过镜片再到挡板上。这是在打到物体上，那么被打到的东西就会被改变本身的性制。从而进行了打标如图 1-1 。 图 1-1掩模式打标（2）阵列式打标 阵列式打标机构能用很多的非常小的激光器，在同一时间一起发出信号，通过凸透镜，在物体上形成了很多的小坑。进过激光打的小坑有一些特点，那就是每一个都均匀大小相同。这些小坑根据不同的命令，从而拼成不一样的图案，字码，条形框。在我的控制下，让它横5个点。竖7个点

15、，这些都是有规定的。这都是阵列式打标。一在很小的CO2激光器功率下，让它一美妙6000字速度进行打标。他是所有方式中最优秀的在线打标方式，突破了以前的认识。不足的地方就是不能柔和的达标。都是点状的，放大后分辨率很低。它很大一部分受到限制，只能加工图案了。对于文字没希望了。因此我们基本上不会用它。很可惜啊，这是个不错的东西如图 1-2 。 图 1-2 阵列式激光打标原理图 图1-3振镜的扫描系统原理图（3）振镜扫描式打标 振镜扫描机构有两部分一是伺服电控器，二是光扫描系统。激光扫描器也被分为两部分了，动磁和动圈。整个的东西都是新的。无论是技术材料还是工艺。 优点突出不论是工作角度，效率到自身的稳

16、定性都是无可挑剔的。这样可以大大提高使用的寿命和长时间的工作提供保障。任意位置零功率这样可以降低使用的功率，又减少了工件的发热效应。先进的高稳定性精密检测传感器技术提供了高线程度、高分辨率、高重复性以及低位移的性能1。 光学扫描仪可以分为 X 和 Y 方向的扫描系统，他们都是有固定位置的。都定在反射骑上，这样就不用担心机构不稳定问题。振镜的原理如图 1-3 。1.3 激光打标机的类型选择激光打标机的划分也就是两方面。一种是扫描部分，一种是激光器。 （1）按激光器的不同分按激光器的不同就两种固气两种，YAG是固体的简单好用，气体是CO2。固体的好处吧就在于打金属时方便很多，尤其特殊的非金属的加工

17、方面，特别优秀。则气体打标就一般般也就能达标一些木头之类的东西。（2）按激光器分按照激光器的工作种类不同来分的话就多了。就比如脉冲型和连续型这两种。掩模式机器说简单点就是脉冲型，它有几个好处体现在打标的速度不慢。同时加工的零件多，效率号使用性高。相反的其缺点就明显了内容太单一、打一个标，要做一个版。不能重复使用。打的也不清楚不合要求。（3）根据扫描的方式来分 不管怎么分只有两种是我能用到的，第一种是在静止光路离进行的，第二种实在运动的光路里进行的。这种工作方式标记的速度有点缓慢，当在工件不但体积庞大而且重量较重时，除了那种设备功能特别强大，不然已经找不到了。有点事点面一致，各个地方均匀的打出来

18、。 在商场里近年来光路运动型的应用空前的多，其最大的点就是在速度和使用上，比其他产品好了不止一点半点。导光机构在平面的动作依靠电机来完成，可以上下移动，也可以左右移动。就是说它的移动基本上不受限制。但是这样就限制住了移动的速度。打标很慢，激光打在物体的时间就延长。以至于打出的东西颜色重。相比而言振镜的速度就好很多，这样可以满足大部分的工作要求。得到广泛使用。但可以通过光学知识来进行调整，距离激光器的远与近打标的点由小到大，它适用于那种中心颜色较深，而四周颜色较浅的达标环境。1.4 研究的目的和意义在大量的结构调节的措施推动下，我国的激光领域应用分广泛医疗器械，办公办学，电子机械等。这个行业的快

19、速发展，不仅是对自身的一种考验。同时也带动着古老工业的发展。促使他们更加努力的去创新，这样才不会被社会淘汰。只要这样才能干赶超发达国家。近年来，激光打标机可谓是吃茶风雨。它的领导地位几乎无人能当，什么类型的激光机都有不断涌出，在提高竞争力的同时也要考虑到他的实用性。一定要让它能健康稳定的发展啊。1.5 课题研究的内容目前，激光打标技术已经相当的成熟，代优正逐步的取传统的打方法。能效的提激光打标的争夺能力，很有代表性。我的论文的内容有：（1）我的这个激光打标机设计的全面思想是：它基本的操控形式、工作基本原理和使用的流程，振镜式原理和它打标的工作方式求。（2）单片机和通讯电路之间的连接方式的讨论。

20、（3）介绍了硬件电路系统设计思想，主要有：电源、复位电路、开关的选择、显示器选择。 2 激光打标机控制机构设计2.1 激光打标机的结构激光打标机一般有这些结构：控制机构、发射器、振镜器、电源、传送机构等，如图 2-1 所示。 图 2-1激光打标机的结构对激光打标机控制机构各部分功能进行仔细介绍如下： （1）传送机构：简单的将就是用来传送被加工的东西。同时还可以实时测量出他的速度和精度。并且能够根据这些来改变它的传送要求。这些东西都可以通过总机来惊醒控制。 （2）激光器系统：为了雕刻物体，必须有能量。它的产生就是为了提供能量的。 （3）扫描振镜系统：让激光通过它来实时的发生改变。控制激光的轨道，

21、让我所想要打出的图案通过它来实现。它的反应要求非常的迅速，不然会影响达标的效果。（4）控制机构：就是大脑控制各个机构的联动。并且对重要的数据进行总结处理。（5）电源：很简单，本文所有的机构基本上都用电来带动。所以电源是很重要的一部分，不可缺少。 2.2 激光打标机的原理2.2.1 激光机打标机的基本原理激光打标机基本上就划分为了，冷热加工这两种原理。 “冷加工”不是我们想的低温度。二是利用能量特别高的的光子为手段，它能够用一些我们拼是想不到的东西，破坏物体的分子结构。这是很厉害的，稍微不在意就会让很宝贵的工件，变成垃圾。但他的好处也是很厉害的，无题不会发热。那这样就没有加热带来的伤害，这是很难

22、能宝贵的。 “热加工”吧原理和上面的差不多，都是用光子。但是作用却是有相当大的区别。他可以做到让目标自身产生热量，引起各种我们所想要的变化。这都是很神奇的功能。2.2.2 激光打标机的加工过程我的这个机器可以把用户的要求，很简单的通过一些处理给解答出来。这样就很方便的达标出目标图案。整个过程都是对激光的各种处理，来实现的。工件的处理很简单。激光走的路线、自身的强弱都是能控制的。我的激光打标的流程也就和下面的图一样。如图 2-2 。 图 2-2 打标处理的流程图2.3 振镜式激光打标机控制机构的工作原理2.3.1 控制机构的工作原理激光打技术吧再怎么变，他都是激光应用的演变和推广。他就是发出一道

23、很强的激光，强到什么程度呢。能把物体表面照的发生性制变化。这样你照到的地方就和没照到的地方却别出来。而且这个变化几十年上百年都不会变回去。防伪又实用。这些都是在日常的过程中会用到的东西。就现在来说我们的这个行业中，振镜式的机子普遍比较受欢迎，而且像静止的打标等，各种不同打标方式都可以被它打出来，能力是很强大的。这样看来，它的广泛使用是无法阻挡的。振镜式的工作是我在本文中的主要形式。我的激光器已经选好就是CO2式的，主要就是给木材和塑料进行打标。工作思路图如图2-3。图2-3 激光打标机控制系统原理图下面来介绍一下静态打标过程，先进性内容的输入。再处理这些数据，让它能被控制器看懂。最后支配激光器

24、输出，在物体的表面上画出我们想要的图形。机器处于在线状态时，情况有变了。这个就要用到系统检测器，他需要先探测出东西在哪才能达标。整个过程都是可以实时控制的，对我们的要求也更高。 根据现有的激光打标市场的发展状况以及目前控制系统的发展趋势，从以前的单片机控制系统到现在嵌入式控制系统，为了更好的适应未来激光打标的市场。2.3.2 激光打标机控制系统的功能要求.结论经过一段时间的努力，通过查找各种资料设计出了一台小型的激光打标机。该机械具有很强的商标设计及产品流水线号编辑能力，能将打标记录保存以供查询统计。本文还有一个好处，就是好多的技术都进行了改变，得到了一个全新的方案，这是很宝贵的。但这品不是完

25、美的，还是有着不少缺点，例如控制系统繁琐，成本高，有机会再继续完善它吧。在以后我也会继续的努力，做好每一件事。总的而言，任务的要求都还是做到了，是一次不错的进步。致谢参考文献1王健. 激光打标机控制系统软件平台构建及矢量打标控制研究J.南京理工大学,2010，03:54-56.2刘学艺. 激光打标机中相关光学问题的研究J.长春理工大学2010,07:14-15+193张乃熙. 二氧化碳激光打标机的研制J.长春理工大学,2010,04:45-46.4肖毅. 一种激光打标系统的设计与实现J.华中师范大学,200101:7-9.5宁国勤. 激光打标控制系统的研究与实现J.华中师范大学，2002,06:193-194+199.6赵曰峰. 阵列式激光打标技术的研究J.曲阜师范大学，2004,08:39-40+42+3.7袁芳. 激光打标关键技术的研究及实现J.武汉理工大学2013,04:142-146.8田会峰. 变色激光打标机的研制J.苏州大学,2008，05:62+64.9田东红. 激光打标机开放式数控系统的研究J.天津大学,2007，07:62+6