迷你激光雕刻机的设计与实现毕业设计说明书Word格式文档下载.docx

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尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

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学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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涉密论文按学校规定处理。

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日期：

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

摘要

激光雕刻技术随着时代的发展，日新月异，其应用的范围也是十分的广泛。

激光雕刻是以数控为基本，激光加工为媒介的一种加工方法，它的特点是和所雕刻材料的表面没有直接接触，不会受到机械运动的影响，表面也不会变形。

本文采用Arduino单片机和Delphi语言设计和实现了一个可直接进行雕刻的迷你激光雕刻机系统。

本系统的设计中主要包括的模块为串口通信模块、中央处理模块、电机驱动模块、激光器驱动模块、机械传动结构模块、外型框架模块等部分，具有弱光定位、在非金属物体表面烧刻出由计算机传输的图案、重复雕刻、印章阴阳雕刻等功能。

系统主要采用ArduinoUNO型单片机构成中央处理系统模块，通过串口通信模块与上位机软件进行通信，利用上位机软件对雕刻机系统完成包括手动进行前后左右移动、开关激光器、自动雕刻图案等功能。

机械传动结构部分采用3D打印技术制作而成的滑块，通过与步进电机的结合，实现高精度的传动。

关键词：

Arduino单片机；

激光雕刻技术；

步进电机；

3D打印技术

Abstract

nmoderntimes,thereisanewindustrygraduallydeveloped,onmanyoccasionstheprocessingtechnologyistouseit,thatislaserengravingtechnology.Inlaserengravingtechnology,completedintheformofCNClaserengravingorcutting,becausethelaserengravingandcarvedobjectswithoutdirectcontact,soasnottocauselikepropsprocessingdeformationandloss.

ThispaperadoptstheArduinomicrocontrollerandDelphilanguagewasdesignedandimplementedaminilaserengravingmachinecanbedirectlytoengravingsystem.Modulesofthissystemincludesmainlyforserialcommunicationmodule,centralprocessingmodule,motordrivemodule,laserdrivermodule,thestructureofthemechanicaltransmissionmodule,theexteriorframeworkmodulepart,hasaweaklightpositioning,burncarvedinnon-metallicsurfacesbycomputertransmissiondesign,repeatengraving,sealcarving,YinandYang,andotherfunctions.

SystemmainlyadoptstheArduinoUNOtypesinglechipmodule,centralprocessingsystemsoftwaretocommunicateviaaserialportcommunicationmoduleandtheuppermachine,usingthePCsoftwareforengravingmachinesystemincludescompletemanuallymovingaround,automaticswitchlaser,carvings,andotherfunctions.Mechanicaltransmissionstructurepartsproducedbyusing3dprintingtechnologyoftheslidingblock,withthecombinationofthesteppermotor,highprecisionoftransmission.

Keywords:

Arduino;

laserengravingtechnology;

steppermotor;

3Dprintingtechnology

引言

激光在20世纪60年代问世之后，在生产中很快得到了应用，而后，对其相关的基本理论研究不断的加深。

各种各样的激光器逐步的发展起来，使得激光的应用领域也不断的被拓宽，规模也逐渐的被扩大，产生的社会与经济效益也更加的显著。

激光技术得到了各个科技发达国家的高度重视，并且也得到了许多发展中国家的高度重视，同时也给与了大量的投入。

在二十世纪的科学技术发展中，新兴科技之一的激光技术成为了那个时代重要的发展标志。

而自二十世纪八十年代至今，激光技术被全球的很多国家及政府作为国家级别的建设发展计划。

例如,英国的阿维尔计划,美国的激光核聚变计划，日本的激光研究五年计划等。

因为这些计划的实施使得激光技术迅速的发展起来，并且形成了一个生气盎然的新兴产业。

大量的学科技术，多样的生产水平因为激光技术的发展而得到了提高。

激光技术作为高新的加工工艺，广泛的被用来进行雕刻切割的处理，同时其得到了非常快速的发展。

由于激光雕刻切割技术的机械传动结构搭建起来方便灵巧，并且低噪，低损耗，高精度，拥有广泛的适用性，对于控制软件的开发设计十分方便易于控制。

因为在高能量激光聚焦后，能够将被加工件瞬间气化，以此获得雕刻切割的效果，这样被加工的材料表面受到的影响较小，不会造成加工材料的刮痕或变形等，加工的缝隙也较小，尤其是对亚克力材料，切口较为整齐，无接触的加工所以不会产生加工接触力，无刀具的损耗，无模具，工件也无需特别装夹。

而对激光雕刻技术的原理学习了解，及如何实现高精度雕刻等等，可以促进激光雕刻产业的发展。

因此，迷你型激光雕刻机系统的设计是让更多人接触到激光雕刻技术的一项重要课题。

市面上动辄几千上万的激光雕刻切割机器是普通人无法轻易尝试的，这对于那些想要接触激光技术的人们来说，无疑是一道很高的门槛，而本设计的迷你型激光雕刻机系统，将激光雕刻技术从工业大型设备转变为家用小型设备，降低了激光雕刻技术的学习成本，使得更多有兴趣的人参与到激光雕刻技术的学习研究中。

通过开发傻瓜型的控制软件，将机械传动部分小型化，采用功率较小的激光器，使得激光雕刻机变得简便易携带，操作也极为简单，同时也支持使用CNC机床的Gcode控制代码，因而能够对本机器进行二次开发学习。

1设计要求

1.1毕业设计题目

迷你激光雕刻机的设计与实现

1.2设计的主要功能

本设计以ArduinoUNO型单片机为核心，制作一个迷你激光雕刻机的设计和实现的主要功能如下：

（1）实现弱光定位，通过PWM的调节，将激光的强度降至一个较低的数值，以便于雕刻前的定位设置。

（2）在非金属的物体表面烧刻出由计算机传输的图案，由上位机的控制软件发送指令至单片机进行动作。

（3）支持重复雕刻，在一次雕刻完成之后，雕刻机会自动返回雕刻初始位置，此时不移动电机位置，直接生成指令，可以再次在同样的位置进行雕刻，以达到修补首次雕刻时未出雕刻效果的部分区域。

（4）支持印章的阴阳雕刻，在光敏垫或部分胶皮材质上进行印章的雕刻，雕刻成型后即可上油墨进行盖印。

（5）可通过电脑端软件控制进行手动的上下左右移动，开光激光器等行为。

（6）使用由ArduinoUNO型单片机构成的中央处理模块，完成对指令的发送接收，数据的处理以及进行控制。

2工作原理和系统结构

根据设计的要求，本课题的迷你激光雕刻机的设计与实现主要系统分为六个模块：

串口通信模块、中央处理模块、电机驱动模块、激光器驱动模块、机械传动结构模块、外型框架模块，系统结构如图2-1所示。

图2-1系统结构框图

1）中央处理模块

主要采用ArduinoUNO型单片机设计，为本设计的核心模块，主要负责对其他部分进行数据处理和控制。

2）串口通信模块

采用PL2