传能光纤激光雕刻机控制平台的开发及图像处理

摘要

近年来，随着信息化、智能化技术的迅猛发展，涉及光学、机械、计算机等多研究领域的激光雕刻技术在各行各业的应用受到越来越多的关注。它利用高能量密度的激光束照射在被加工的物体表面上制作出期望的图案，实现雕刻。
　　本文首先比较了传统的激光雕刻与传能光纤激光雕刻的光学工作原理，介绍了激光雕刻系统的结构组成以及工作流程，之后针对该系统中激光器与传能光纤的特性及工作原理做了阐述。
　　其次，文章对以S3C2440微处理器为核心的控制系统进行了设计，并对其硬件结构及接口电路进行了分析，利用微处理器代替个人电脑对步进电机进行控制，使雕刻系统小型化，这是本文的一大创新点。
　　再次，文章对雕刻系统的核心执行部件步进电机的结构及工作过程进行了详细分析。在此基础上，进一步分析S3C2440控制芯片对步进电机的控制，以及基于ADS1.2环境下程序的烧写和调试、U-BOOT的移植过程，并设计出基于S3C2440嵌入式系统的步进电机驱动程序。
　　最后，针对过去雕刻图像单一的问题，本文提出一种基于多级灰度图像激光雕刻的图像处理方法，通过分析灰度图像的灰度等级，最终生成符合激光雕刻要求的八级灰度图像。该方法简单易行，易于实现，同时，还提出了多级灰度雕刻的扫描方式，这种扫描方式克服了原始扫描方式中由于激光功率大小的频繁变化而造成的精度误差，更适合于多级灰度图的雕刻。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 嵌入式技术发展现状

1.3 激光雕刻技术及其发展概述

1.4 激光雕刻机加工机理及其构成

1.5 课题的来源和研究目的

1.6 论文的主要内容和结构安排

第2章 传能光纤激光雕刻系统原理及总体方案

2.1 激光雕刻的原理及系统结构

2.2 激光雕刻系统的工作流程

2.3 传能光纤

2.4 激光器工作原理

2.5 激光雕刻系统执行机构

2.6 本章小结

第3章 控制系统硬件电路研究与设计开发

3.1 嵌入式控制系统的特点

3.2 硬件系统设计

3.3 本章小结

第4章 步进电机及其驱动控制

4.1 步进电机简介

4.2 两相混合式步进电机

4.3 步进电机的控制分析

4.4 U-BOOT移植方法研究

4.5 本章小结

第5章 激光雕刻系统灰度图像处理方法的研究

5.1 灰度图像

5.2 灰度图像处理的常用方法分析

5.3 针对图像雕刻的灰度化处理方法

5.4 八级灰度雕刻图像的研究

5.5 多级灰度雕刻的扫描方式的研究

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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