【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(lái)的一門(mén)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(wú)法解決的問(wèn)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(jī)作為激光打標(biāo)技術(shù)的典型應(yīng)用,在各個(gè)領(lǐng)域中的使用越來(lái)越廣泛。隨著激光設(shè)備向高精度、高自動(dòng)化水平發(fā)展,其工作要求也越來(lái)也高,要求具有高精度的定位和控制方式,這對(duì)于提高激光加工設(shè)備自動(dòng)化程度、推動(dòng)激光行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文的設(shè)計(jì)、研發(fā)和實(shí)驗(yàn)工作在廣東正業(yè)科技股份有限公司的支持下展開(kāi),具體完成的工作任務(wù)如下:(1)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)打標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)的研究和面向目前需求的分析,進(jìn)行相應(yīng)的方案設(shè)計(jì),使用SolidWorks三維軟件,建立激光打標(biāo)模組、線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、基座、流水定位平臺(tái)等各部件的設(shè)計(jì)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(jī)整體,生產(chǎn)樣機(jī)并且將其調(diào)試到位,為后續(xù)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究工作提供平臺(tái)。(2)確定打標(biāo)機(jī)各個(gè)部件的接觸和約束類(lèi)型,對(duì)影響整機(jī)分析的關(guān)鍵部件進(jìn)行單元簡(jiǎn)化處理,即借助link10桿單元模擬滾珠軸承點(diǎn)接觸位置,使用COMBIN14彈簧單元簡(jiǎn)化直線滾動(dòng)導(dǎo)軌接觸部位,進(jìn)而計(jì)算打標(biāo)機(jī)的主要受力情況,進(jìn)行網(wǎng)格劃分等,完成仿真分析的前處理階段。(3)以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檠芯恐攸c(diǎn),進(jìn)行靜力學(xué)分析,添加熱載荷進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,提取打標(biāo)機(jī)總體變形和各個(gè)方向的變形情況,通過(guò)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(yùn)動(dòng)方向所受應(yīng)力、變形較大;對(duì)整機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析,得出整機(jī)在各階下的固有頻率,通過(guò)對(duì)比輸出頻率,可知打標(biāo)機(jī)整機(jī)不會(huì)發(fā)生共振。該過(guò)程主要通過(guò)分析檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量,并且確定影響整機(jī)變形的主要因素,為整機(jī)在運(yùn)動(dòng)方向的總誤差計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。(4)分析運(yùn)動(dòng)方向?qū)Χㄎ痪仍斐捎绊懙闹饕蛩?在有效行程內(nèi)等距取點(diǎn),提取各點(diǎn)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(guò)實(shí)驗(yàn)獲取相應(yīng)點(diǎn)位的原始設(shè)備誤差,并將兩者進(jìn)行參數(shù)疊加,近似獲得各設(shè)定點(diǎn)位的總定位誤差。以提升系統(tǒng)精度為出發(fā)點(diǎn),提出采用加權(quán)拉格朗日二次插值算法,對(duì)計(jì)算總誤差值進(jìn)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(bǔ)償值。最后,通過(guò)設(shè)計(jì)多組試驗(yàn),檢測(cè)補(bǔ)償效果,在該激光打標(biāo)機(jī)上開(kāi)發(fā)的誤差補(bǔ)償系統(tǒng),能夠?qū)C(jī)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(jì)要求范圍內(nèi)。該補(bǔ)償方法較傳統(tǒng)補(bǔ)償方法相比,具有使用方便、補(bǔ)償精確穩(wěn)定和具有可移植性等優(yōu)勢(shì)。
【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(guò)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(diǎn)：效率高、零污染、控制傳統(tǒng)的機(jī)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(shì)，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(jī)是激光加工領(lǐng)域十分重要的一項(xiàng)應(yīng)用，使激化、精確化、自動(dòng)化，并將應(yīng)用領(lǐng)域延伸推廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)用。光打標(biāo)方式的不同，可分為點(diǎn)陣法、掩膜法、掃描法[38]。振最廣泛的打標(biāo)形式。因?yàn)榧す獯驑?biāo)機(jī)通過(guò)軟件控制，所以其辨率高；不退色，標(biāo)記耐磨，不消失；對(duì)環(huán)境友好，不產(chǎn)生發(fā)生機(jī)械形變[39]。本文也采用了振鏡式掃描法開(kāi)展系列研究掃描式激光打標(biāo)機(jī)。

激光打標(biāo)機(jī)整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)，通過(guò)三臺(tái)激光器配合進(jìn)行激光打標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)是：打標(biāo)效率高、打標(biāo)精度高、自動(dòng)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(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要由基座、線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、流水定位平臺(tái)和打標(biāo)模組等組成，線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和流水定位平臺(tái)通過(guò)螺栓固定在基座支架上，打標(biāo)模組固定在線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上從而實(shí)現(xiàn)二維移動(dòng)；控制系統(tǒng)主要由誤差補(bǔ)償、視覺(jué)定位模塊、運(yùn)動(dòng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695794