三维动态聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发（可编辑）.doc

三维动态聚焦激光振镜扫描系统的研究与开发 ; 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.轴捂接 头、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 中设备型号为。 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,.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。 , /。 . 蘸巾凝 纛羧≤餐驱动稷彦 关麓诞:激必振镱砉彩怒垂摹径凌态翥瞧华中科技大学硕士学位论文 ,’ , 。 . , ., 醢。, , . 。 ?, ,. , . . ,, ,。也 . , ,,。 , , . ,:狂华中科技大学硕士学位论文 绪论 . 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,广泛威用于激光加工,图像传输,医用 仪器等众多方面“。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,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与 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,蓄先投瓣翻辘振镜爱蹇瑟上,经遗辘 振镜殷射之斌再投射到轴振镜的反射面,景后经过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。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 以通过控制与轴振镜的协调偏转及动态聚焦镜的实时聚焦来实现。 .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 ..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,戳三维动态聚焦激光藏镜扫撼系统的应用缀为广泛。因为三维动态聚焦激光 振镜扫描系统具有如下的优点【。 由于是利用.~两片微小镜片的偏转求实现扫描的,所以具有低扫描惯 量,系统载淤态葫瘟特瞧好,裁镜可淤戳毫遽馕转运动,实瑰麓速籍撵。 可以具有较大的转角范围,完成大扫描视场的鼍描。因为.两