發(fā)布時間：2020-06-04 03:03

【摘要】：激光打標(biāo)技術(shù)是在激光熱處理、激光焊接、激光切割等技術(shù)之后發(fā)展起來的一門新型加工技術(shù),能夠輕松解決傳統(tǒng)加工技術(shù)很是棘手甚至無法解決的問題,在眾多加工制造行業(yè)中扮演著極其重要的角色,而激光打標(biāo)機作為激光打標(biāo)技術(shù)的典型應(yīng)用,在各個領(lǐng)域中的使用越來越廣泛。隨著激光設(shè)備向高精度、高自動化水平發(fā)展,其工作要求也越來也高,要求具有高精度的定位和控制方式,這對于提高激光加工設(shè)備自動化程度、推動激光行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文的設(shè)計、研發(fā)和實驗工作在廣東正業(yè)科技股份有限公司的支持下展開,具體完成的工作任務(wù)如下:(1)通過對傳統(tǒng)打標(biāo)機結(jié)構(gòu)的研究和面向目前需求的分析,進行相應(yīng)的方案設(shè)計,使用SolidWorks三維軟件,建立激光打標(biāo)模組、線性傳動機構(gòu)、基座、流水定位平臺等各部件的設(shè)計模型,并確定各零部件尺寸,完成相關(guān)配件的選型等;將各零部件裝配成為三頭激光打標(biāo)機整體,生產(chǎn)樣機并且將其調(diào)試到位,為后續(xù)誤差補償系統(tǒng)的開發(fā)和研究工作提供平臺。(2)確定打標(biāo)機各個部件的接觸和約束類型,對影響整機分析的關(guān)鍵部件進行單元簡化處理,即借助link10桿單元模擬滾珠軸承點接觸位置,使用COMBIN14彈簧單元簡化直線滾動導(dǎo)軌接觸部位,進而計算打標(biāo)機的主要受力情況,進行網(wǎng)格劃分等,完成仿真分析的前處理階段。(3)以運動方向為研究重點,進行靜力學(xué)分析,添加熱載荷進行穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,提取打標(biāo)機總體變形和各個方向的變形情況,通過得到的總位云圖、x y z方向位移云圖、應(yīng)力圖,發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合下,運動方向所受應(yīng)力、變形較大;對整機進行模態(tài)分析,得出整機在各階下的固有頻率,通過對比輸出頻率,可知打標(biāo)機整機不會發(fā)生共振。該過程主要通過分析檢查設(shè)計質(zhì)量,并且確定影響整機變形的主要因素,為整機在運動方向的總誤差計算提供數(shù)據(jù)支持。(4)分析運動方向?qū)Χㄎ痪仍斐捎绊懙闹饕蛩?在有效行程內(nèi)等距取點,提取各點位在穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析下的x方向和y方向的變形量;通過實驗獲取相應(yīng)點位的原始設(shè)備誤差,并將兩者進行參數(shù)疊加,近似獲得各設(shè)定點位的總定位誤差。以提升系統(tǒng)精度為出發(fā)點,提出采用加權(quán)拉格朗日二次插值算法,對計算總誤差值進行擬合,并且可根據(jù)擬合出的曲線,獲取全行程內(nèi)任意位置的補償值。最后,通過設(shè)計多組試驗,檢測補償效果,在該激光打標(biāo)機上開發(fā)的誤差補償系統(tǒng),能夠?qū)C器在x方向和y軸方向的定位精度穩(wěn)定在±0.03mm,均在±0.06mm的設(shè)計要求范圍內(nèi)。該補償方法較傳統(tǒng)補償方法相比,具有使用方便、補償精確穩(wěn)定和具有可移植性等優(yōu)勢。
【圖文】：

標(biāo)是利用激光能量密度高的特性，聚焦材料表面，使其發(fā)生或通過光輻射產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使材料表面的顏色變化，從而由激光打標(biāo)工作原理可看出它的優(yōu)點：效率高、零污染、控制傳統(tǒng)的機械、電化學(xué)等標(biāo)記方法有明顯區(qū)別[36]。傳統(tǒng)的打標(biāo)的趨勢，激光打標(biāo)終將成為加工領(lǐng)域的常規(guī)加工方式，新的[37]。激光打標(biāo)機是激光加工領(lǐng)域十分重要的一項應(yīng)用，使激化、精確化、自動化，并將應(yīng)用領(lǐng)域延伸推廣，在國民經(jīng)濟用。光打標(biāo)方式的不同，可分為點陣法、掩膜法、掃描法[38]。振最廣泛的打標(biāo)形式。因為激光打標(biāo)機通過軟件控制，所以其辨率高；不退色，標(biāo)記耐磨，不消失；對環(huán)境友好，不產(chǎn)生發(fā)生機械形變[39]。本文也采用了振鏡式掃描法開展系列研究掃描式激光打標(biāo)機。

激光打標(biāo)機整體規(guī)劃和設(shè)計要求在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，，激光打標(biāo)得到廣泛普及和靈活應(yīng)用，可追溯性標(biāo)識的永久標(biāo)其典型應(yīng)用，例如生成字符、字母、數(shù)字、字符串、矩陣碼、條形碼等[40]。本研究面向 PCB 二維碼打標(biāo)的激光打標(biāo)機，通過三臺激光器配合進行激光打標(biāo)，優(yōu)點是：打標(biāo)效率高、打標(biāo)精度高、自動化程度高且操作方便。.1 整體功能模塊組成三頭激光打標(biāo)機的機械結(jié)構(gòu)部分主要由基座、線性傳動機構(gòu)、流水定位平臺和打標(biāo)模組等組成，線性傳動機構(gòu)和流水定位平臺通過螺栓固定在基座支架上，打標(biāo)模組固定在線性傳動機構(gòu)上從而實現(xiàn)二維移動；控制系統(tǒng)主要由誤差補償、視覺定位模塊、運動控制模塊、傳感和通訊模塊等組成。其組成如圖 2-2 所
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN249

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙帆;;振鏡式激光打標(biāo)系統(tǒng)及工藝參數(shù)分析[J];軟件導(dǎo)刊;2013年11期

2 岑茵;孫東海;葉南飚;何繼輝;佟偉;王峰剛;;打標(biāo)工藝對高光聚碳酸酯激光打標(biāo)的影響[J];塑料工業(yè);2013年10期

3 齊陸燕;王禹林;馮虎田;;直線電機驅(qū)動型工作臺熱態(tài)特性分析[J];機床與液壓;2013年17期

4 張玲玲;朱德祥;吳磊;王健超;姜兆華;張偉;潘涌;孫海娟;;PCB板激光直接物標(biāo)高密度微型二維碼[J];應(yīng)用激光;2013年04期

5 盧杰;;光纖激光打標(biāo)機的組成原理及其應(yīng)用[J];激光雜志;2013年02期

6 王鈺錁;陳守強;李成己;;直線電機摩擦力的動態(tài)補償研究[J];機床與液壓;2013年01期

7 封馳;吳文敬;李思源;張勇;;激光標(biāo)記塑料研究進展[J];中國塑料;2011年09期

8 唐振宇;;直線電機進給驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機床上的應(yīng)用[J];機床與液壓;2009年03期

9 賀瓊義;張鵬泉;趙巍;;機床數(shù)字控制在激光打標(biāo)機中的應(yīng)用[J];天津工程師范學(xué)院學(xué)報;2008年03期

10 常毅;譚寧;;基于單片機的激光打標(biāo)系統(tǒng)控制器設(shè)計[J];微計算機信息;2007年13期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 蔣明;激光飛行標(biāo)刻系統(tǒng)及激光加工機器人控制與仿真研究[D];華中科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 賈亞濤;激光打標(biāo)生產(chǎn)線自動定位系統(tǒng)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

2 鐘名東;高速高精數(shù)控車床滾珠絲杠進給系統(tǒng)熱態(tài)特性研究[D];華東交通大學(xué);2011年

3 劉克進;三角網(wǎng)格曲面上四邊形分割的形狀優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2008年

4 張瑛;基于DSP的高速高精度振鏡標(biāo)記機控制系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

5 廖洪海;基于USB接口的激光打標(biāo)控制器設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2005年

本文編號：2695794