2022年迷你激光雕刻机.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 编号:毕业设计说明书题目:迷你激光雕刻机的设计与实现学院:信息与通信学院工程技术争论软件开发专业:电子信息工程姓名:蓝蕾学号: 1061170103 指导老师单位:信息对抗系姓名:武小年职称:副教授题目类型:理论争论试验争论工程设计2022 年 5 月 20 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸摘要激光雕刻技术随着时代的进展,日新月异,其应用的范畴也是特别的广泛;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
2、所雕刻材料的外表 没有直接接触,不会受到机械运动的影响,外表也不会变形;本文采纳 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、中心处理模块、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、 在非金属物体外表烧刻出由电脑传输的图案、重复雕刻、印章阴阳雕刻等功能;系统主要采纳 Arduino UNO型单片机构成中心处理系统模块,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
3、结构部分采纳 块,通过与步进电机的结合,实现高精度的传动;3D打印技术制作而成的滑名师归纳总结 关键词: Arduino 单片机;激光雕刻技术;步进电机;3D打印技术第 2 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 IAbstract n modern times, there is a new industry gradually developed, on many occasions the processing technology is to use it, that is laser engra
4、ving technology.In laser engraving technology, completed in the form of CNC laser engraving or cutting, because the laser engraving and carved objects without direct contact, so as not to cause like props processing deformation and loss. This paper adopts the Arduino microcontroller and Delphi langu
5、age was designed and implemented a mini laser engraving machine can be directly to engraving system.Modules of this system includes mainly for serial communication module, central processing module, motor drive module, laser driver module, the structure of the mechanical transmission module, the ext
6、erior framework module part, has a weak light positioning, burn carved in non-metallic surfaces by computer transmission design, repeat engraving, seal carving, Yin and Yang, and other functions. System mainly adopts the Arduino UNO type single chip module, central processing system software to comm
7、unicate via a serial port communication module and the upper machine, using the PC software for engraving machine system includes complete manually moving around, automatic switch laser, carvings, and other functions.Mechanical transmission structure parts produced by using 3 d printing technology o
8、f the sliding block, with the combination of the stepper motor, high precision of transmission. Key words: Arduino; laser engraving technology; stepper motor; 3D printing technology 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 II目录引言. . 01 设计要求 . . 11.1 毕业设计题目 . 11.2 设
9、计的主要功能 . 12 工作原理和系统结构 . 13 硬件设计 . . 23.1 系统总电路图 . 23.2 掌握和数据处理模块 . 33.3 串口通信电路 . 93.4 电机驱动模块 . 143.5 激光管驱动模块 . 173.6 机械传动结构模块 . . 183.6.1 3D 打印件 . 183.6.2 二相四线步进电机 . 203.6.3 亚克力面板 . 233.6.4 滑台 . 234 系统软件设计 . . 244.1 Arduino IDE 介绍 . 254.2 Delphi7 软件简介 . 254.3 系统主程序设计 . 254.4 各个模块的软件设计 . 274.3.1 系统初始
10、化模块 . . 274.3.2 掌握协议分析模块 . 284.3.3 指令任务执行模块 . 304.4 上位机掌握软件设计与实现 . 335 系统测试 . . 355.1 测试工具和环境 . 355.2 激光雕刻机整机调试 . 355.3 测试流程 . 366 总结 . . 39致 谢. . 40参考文献 . . 错误 . 未定义书签; 2名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 第 0 页 共 41 页引言 激光在 20 世纪 60 岁月问世之后,在生产中很快得到了应用,而后,对其相
11、关的基 本理论争论不断的加深;各种各样的激光器逐步的进展起来,使得激光的应用领域也不 断的被拓宽,规模也逐步的被扩大,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,并且也得到了很多进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进展中,新兴科技之一的激光技术成为了那 个时代重要的进展标志;而自二十世纪八十岁月至今,激光技术被全球的很多国家及政府作为国家级别的建设进展方案;例如, 英国的阿维尔方案 , 美国的激光核聚变方案,日本的激光争论五年方案等;由于这些方案的实施使得激光技术快速的进展起来,并且 形成了一个愤怒盎然的新兴产业;大量的学科技术
12、,多样的生产水平由于激光技术的发 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 特别快速的进展; 由于激光雕刻切割技术的机械传动结构搭建起来便利敏捷,并且低噪,低损耗,高精度,拥有广泛的适用性,对于掌握软件的开发设计特别便利易于掌握;因为在高能量激光聚焦后,能够将被加工件瞬时气化,以此获得雕刻切割的成效,这样被 加工的材料外表受到的影响较小,不会造成加工材料的刮痕或变形等,加工的缝隙也较 小,特殊是对亚克力材料,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,工件也无需特殊装夹;而对激光雕刻技术的原理学习明白,及如 何实现高精
13、度雕刻等等,可以促进激光雕刻产业的进展;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一般人无法轻易尝试的,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,使得更多有爱好的人参加到激光雕刻技术的学习争论中;通过开发傻瓜型的掌握 软件,将机械传动部分小型化,采纳功率较小的激光器,使得激光雕刻机变得简便易携带,操作也极为简洁,同时也支持使用 进行二次开发学习;CNC机床的 Gcode掌握代码,因而能够对本机
14、器名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 第 1 页 共 42 页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 Arduino UNO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 刻前的定位设置;PWM的调剂,将激光的强度降至一个较低的数值,以便于雕(2)在非金属的物体外表烧刻出由电脑传输的图案,由上位机的掌握软件发送指令至 单片机进行动作;(3)支持重复雕刻,在一次雕刻完成之后,雕刻时机自动返
15、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,以到达修补首次雕刻 时未出雕刻成效的部分区域;(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)可通过电脑端软件掌握进行手动的上下左右移动,开光激光器等行为;(6)使用由 Arduino UNO 型单片机构成的中心处理模块,完成对指令的发送接收,数 据的处理以及进行掌握;2 工作原理和系统结构依据设计的要求,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、中心处理模块、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
16、如图 2-1 所示;图 2-1 系统结构框图名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1中心处理模块桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸第 2 页 共 42 页主要采纳 Arduino UNO型单片机设计,为本设计的核心模块,主要负责对其他部分 进行数据处理和掌握;2 串口通信模块 采纳 PL2303HXD芯片,对 RS232电平与 USB电平进行转换,负责电脑与单片机的实 时通信传输;3 电机驱动模块 该模块使用了 L9110S电机驱动芯片,该芯片主要是为了掌握和驱动电机而设计;该芯片有两个 TTL/CMOS兼容电平的输
17、入,故每驱动一个步进电机,就需要两枚 L9110S 芯片来供应二相四线步进电机所需要的线序脉冲;4 激光器驱动模块 使用 SS8050 NPN型三极管构建掌握激光器的开关电路,单片机通过发送高低电平 信号,来掌握三极管的通断;5 机械传动结构模块 由 3D打印件、二相四线步进电机、亚克力面板组成,亚克力面板作为底板承载支架与电机, 3D打印件与步进电机接合之后,步进电机能够带动 此到达机械传动的目的;6 外型框架模块3D打印件进行移动,以外型框架模块主要使用亚克力面板,通过螺丝的接合,制成搭载机械传动结构模块 和电路板等物件的支架;3 硬件设计3.1 系统总电路图由 Arduino UNO型单
18、片机构成的中心处理模块; 由 PL2303HXD构成的串口通信模块,四枚 L9110S电机驱动芯片构成电机驱动模块;系统总电路图如图 3-1 所示;SS8050 NPN三极管构成激光器驱动电路,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 46 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 第 3 页 共 42 页图 3-1 系统总电路图3.2 掌握和数据处理模块掌握和数据处理模块采纳 Arduino UNO型单片机构成,由于 Arduino 单片机拥有运算才能较强,并且软件编程掌握便利,功耗低,体积小、I/O 口资源丰富、内置 AD 模数
19、转换、通用性强和成本较低等优点;通过外界变压器供应的+5V电压供电,有源晶振输入时钟,掌握模块能够正常工作;通过与串口通信模块连接上位机,可实现程序的下 载,支持在线调试程序,并能使用上位机软件给单片机发送指令,从而掌握各个模块正名师归纳总结 常工作;掌握和数据模块电路如图3-2 所示;第 8 页,共 46 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 桂林电子科技高校毕业设计论文报告用纸 第 4 页 共 42 页图 3-2 掌握与数据处理模块Arduino ,是一个开源的软硬件平台,通过对AVR单片机的二次封装开发,简化了单片机引脚的使用,并且有专用的开发编程
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