机械电子工程专业毕业论文机械电子工程专业毕业论文 精品论文精品论文 基于激光位移传感器的基于激光位移传感器的激光修整砂轮控制系统设计与研究激光修整砂轮控制系统设计与研究关键词：激光修整关键词：激光修整 激光位移传感器激光位移传感器 实时控制系统实时控制系统 金刚石砂轮金刚石砂轮摘要：采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触， 基于热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的 砂轮修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统 入手研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制， 本文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在线实时数字化控制系统。该系统根据 三角测量原理，采用边检测边烧蚀的方法，将高精度激光位移传感器采集到的 形貌信号作为控制输入信号，经控制板控制声光调 Q YAG 激光巨脉冲的发射， 从而对激光烧蚀加工进行有效控制。分别从硬件和软件设计两个方面来阐述了 该系统，通过软硬件的协调工作，最终整个控制系统实现了通过 TTL 调 Q 控制 Nd:YAG 激光器激光巨脉冲的发射与否的功能，对应砂轮高点发射加工激光巨脉 冲，低点则不发。 其次，本文分析了系统运行过程所受的干扰。将加工光和 检测光分开，降低了检测信号受激光器自身稳定性影响，从而提高了整个系统 的稳定性，可靠性和修整精度。针对控制系统在运行过程的外界干扰和内部干 扰，在系统电路设计中考虑使用电源滤波、前置放大电路和主控制电路分离以 降低干扰、元器件布局及 PCB(印刷电路板)布线防干扰；在系统软件设计中考 虑使用了指令冗余技术、软件陷阱、 “看门狗“技术、软件滤波技术以及 CPU 指 令执行速度；在测量头系统中考虑使用了窄带光学滤波片。 最后选取激光平 均功率、脉冲重复频率、磨床的轴向自动进给速度、砂轮转速等一系列最优参 数，采用该系统调 Q 控制 Nd:YAG 激光器，进行对硬质合金结合剂金刚石砂轮精 密修整试验，验证该控制装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射，并能得到较 理想的整形精度。采用激光位移传感器非接触测量了砂轮修整前后的砂轮精度， 观察分析了修整后砂轮表面地形地貌，修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态 磨粒数多、突出高度大、磨粒明显突出基体，磨粒表面完整较好，主要表现为 磨粒表面平滑完整，多个棱边都有完整锋利的边刃从而形成切削能力，磨粒上 可观测到明显的延性修整痕迹。正文内容正文内容采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触， 基于热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的 砂轮修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统 入手研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制， 本文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在线实时数字化控制系统。该系统根据 三角测量原理，采用边检测边烧蚀的方法，将高精度激光位移传感器采集到的 形貌信号作为控制输入信号，经控制板控制声光调 Q YAG 激光巨脉冲的发射， 从而对激光烧蚀加工进行有效控制。分别从硬件和软件设计两个方面来阐述了 该系统，通过软硬件的协调工作，最终整个控制系统实现了通过 TTL 调 Q 控制 Nd:YAG 激光器激光巨脉冲的发射与否的功能，对应砂轮高点发射加工激光巨脉 冲，低点则不发。 其次，本文分析了系统运行过程所受的干扰。将加工光和 检测光分开，降低了检测信号受激光器自身稳定性影响，从而提高了整个系统 的稳定性，可靠性和修整精度。针对控制系统在运行过程的外界干扰和内部干 扰，在系统电路设计中考虑使用电源滤波、前置放大电路和主控制电路分离以 降低干扰、元器件布局及 PCB(印刷电路板)布线防干扰；在系统软件设计中考 虑使用了指令冗余技术、软件陷阱、 “看门狗“技术、软件滤波技术以及 CPU 指 令执行速度；在测量头系统中考虑使用了窄带光学滤波片。 最后选取激光平 均功率、脉冲重复频率、磨床的轴向自动进给速度、砂轮转速等一系列最优参 数，采用该系统调 Q 控制 Nd:YAG 激光器，进行对硬质合金结合剂金刚石砂轮精 密修整试验，验证该控制装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射，并能得到较 理想的整形精度。采用激光位移传感器非接触测量了砂轮修整前后的砂轮精度， 观察分析了修整后砂轮表面地形地貌，修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态 磨粒数多、突出高度大、磨粒明显突出基体，磨粒表面完整较好，主要表现为 磨粒表面平滑完整，多个棱边都有完整锋利的边刃从而形成切削能力，磨粒上 可观测到明显的延性修整痕迹。 采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触，基于 热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的砂轮 修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统入手 研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制，本 文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在线实时数字化控制系统。该系统根据 三角测量原理，采用边检测边烧蚀的方法，将高精度激光位移传感器采集到的 形貌信号作为控制输入信号，经控制板控制声光调 Q YAG 激光巨脉冲的发射， 从而对激光烧蚀加工进行有效控制。分别从硬件和软件设计两个方面来阐述了 该系统，通过软硬件的协调工作，最终整个控制系统实现了通过 TTL 调 Q 控制 Nd:YAG 激光器激光巨脉冲的发射与否的功能，对应砂轮高点发射加工激光巨脉 冲，低点则不发。 其次，本文分析了系统运行过程所受的干扰。将加工光和 检测光分开，降低了检测信号受激光器自身稳定性影响，从而提高了整个系统 的稳定性，可靠性和修整精度。针对控制系统在运行过程的外界干扰和内部干 扰，在系统电路设计中考虑使用电源滤波、前置放大电路和主控制电路分离以 降低干扰、元器件布局及 PCB(印刷电路板)布线防干扰；在系统软件设计中考虑使用了指令冗余技术、软件陷阱、 “看门狗“技术、软件滤波技术以及 CPU 指 令执行速度；在测量头系统中考虑使用了窄带光学滤波片。 最后选取激光平 均功率、脉冲重复频率、磨床的轴向自动进给速度、砂轮转速等一系列最优参 数，采用该系统调 Q 控制 Nd:YAG 激光器，进行对硬质合金结合剂金刚石砂轮精 密修整试验，验证该控制装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射，并能得到较 理想的整形精度。采用激光位移传感器非接触测量了砂轮修整前后的砂轮精度， 观察分析了修整后砂轮表面地形地貌，修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态 磨粒数多、突出高度大、磨粒明显突出基体，磨粒表面完整较好，主要表现为 磨粒表面平滑完整，多个棱边都有完整锋利的边刃从而形成切削能力，磨粒上 可观测到明显的延性修整痕迹。 采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触，基于 热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的砂轮 修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统入手 研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制，本 文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在线实时数字化控制系统。该系统根据 三角测量原理，采用边检测边烧蚀的方法，将高精度激光位移传感器采集到的 形貌信号作为控制输入信号，经控制板控制声光调 Q YAG 激光巨脉冲的发射， 从而对激光烧蚀加工进行有效控制。分别从硬件和软件设计两个方面来阐述了 该系统，通过软硬件的协调工作，最终整个控制系统实现了通过 TTL 调 Q 控制 Nd:YAG 激光器激光巨脉冲的发射与否的功能，对应砂轮高点发射加工激光巨脉 冲，低点则不发。 其次，本文分析了系统运行过程所受的干扰。将加工光和 检测光分开，降低了检测信号受激光器自身稳定性影响，从而提高了整个系统 的稳定性，可靠性和修整精度。针对控制系统在运行过程的外界干扰和内部干 扰，在系统电路设计中考虑使用电源滤波、前置放大电路和主控制电路分离以 降低干扰、元器件布局及 PCB(印刷电路板)布线防干扰；在系统软件设计中考 虑使用了指令冗余技术、软件陷阱、 “看门狗“技术、软件滤波技术以及 CPU 指 令执行速度；在测量头系统中考虑使用了窄带光学滤波片。 最后选取激光平 均功率、脉冲重复频率、磨床的轴向自动进给速度、砂轮转速等一系列最优参 数，采用该系统调 Q 控制 Nd:YAG 激光器，进行对硬质合金结合剂金刚石砂轮精 密修整试验，验证该控制装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射，并能得到较 理想的整形精度。采用激光位移传感器非接触测量了砂轮修整前后的砂轮精度， 观察分析了修整后砂轮表面地形地貌，修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态 磨粒数多、突出高度大、磨粒明显突出基体，磨粒表面完整较好，主要表现为 磨粒表面平滑完整，多个棱边都有完整锋利的边刃从而形成切削能力，磨粒上 可观测到明显的延性修整痕迹。 采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触，基于 热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的砂轮 修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统入手 研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制，本 文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在线实时数字化控制系统。该系统根据 三角测量原理，采用边检测边烧蚀的方法，将高精度激光位移传感器采集到的 形貌信号作为控制输入信号，经控制板控制声光调 Q YAG 激光巨脉冲的发射，从而对激光烧蚀加工进行有效控制。分别从硬件和软件设计两个方面来阐述了 该系统，通过软硬件的协调工作，最终整个控制系统实现了通过 TTL 调 Q 控制 Nd:YAG 激光器激光巨脉冲的发射与否的功能，对应砂轮高点发射加工激光巨脉 冲，低点则不发。 其次，本文分析了系统运行过程所受的干扰。将加工光和 检测光分开，降低了检测信号受激光器自身稳定性影响，从而提高了整个系统 的稳定性，可靠性和修整精度。针对控制系统在运行过程的外界干扰和内部干 扰，在系统电路设计中考虑使用电源滤波、前置放大电路和主控制电路分离以 降低干扰、元器件布局及 PCB(印刷电路板)布线防干扰；在系统软件设计中考 虑使用了指令冗余技术、软件陷阱、 “看门狗“技术、软件滤波技术以及 CPU 指 令执行速度；在测量头系统中考虑使用了窄带光学滤波片。 最后选取激光平 均功率、脉冲重复频率、磨床的轴向自动进给速度、砂轮转速等一系列最优参 数，采用该系统调 Q 控制 Nd:YAG 激光器，进行对硬质合金结合剂金刚石砂轮精 密修整试验，验证该控制装置能有效控制加工激光巨脉冲的发射，并能得到较 理想的整形精度。采用激光位移传感器非接触测量了砂轮修整前后的砂轮精度， 观察分析了修整后砂轮表面地形地貌，修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态 磨粒数多、突出高度大、磨粒明显突出基体，磨粒表面完整较好，主要表现为 磨粒表面平滑完整，多个棱边都有完整锋利的边刃从而形成切削能力，磨粒上 可观测到明显的延性修整痕迹。 采用激光来修整砂轮作为一种非接触修整法，避开了力的作用和硬接触，基于 热的熔化和气化机理，可同时去除磨粒和结合剂，是一种很有发展前途的砂轮 修整技术，而提高修整精度和效率是需解决的关键问题。本文从控制系统入手 研究如何达到高精度、高效的修整。 针对激光修整砂轮加工过程的控制，本 文设计了一种采用高精度激光位移传感器作为测量传感器件，高速单片机 C8051F021 作为运算处理和控制核心的在