基于PC平台的高精度激光微加工控制系统的研制

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1、圆幽密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文作者姓名：貊淫强指导教师：金篮班窒旦虫国型堂暄光电砑冠医学位类别：王猩亟±学科专业：光堂工程研究所：虫国型堂医趟电班究医2013年5月答辩主席：MoZeqiangADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofOpticalEngineeringAcademyofOpto-ele

2、ctronics，ChineseAcademyofSciencesMay,2013关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院光电研究院有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院光电研究院有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院光电研究院可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)虢铂协新虢坼日

3、期：易／名．∥．中J关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：磊氢’咄弓k导师签名：舍奄u期z口／r多，∥．(p基于PC平台的高精度激光微加工控制系统的研制摘要激光微加工一般指加工的尺寸和精度在微米级的工艺过程，所使用的激光脉冲宽度在飞秒(is)和纳秒(ns)之间。由于激光微加工众多无可替代的优势，使得在近十年被广泛的关注和应用。本文依托于中国科学

4、院重大科研装备研制项目《位置敏感阳极探测器图案加工系统》，引入首次提出的位置比较脉冲激光触发控制方式，利用位置反馈信号对激光器进行外触发同步控制，设计高精度皮秒超短激光微细加工系统，最终制作出刻划宽度为微米量级且无毛刺、边缘平整的高质量楔条型(WSZ)位置敏感阳极图案，满足高能物理和精细光谱等研究领域的需求。本文的主要内容包括以下几个方面：1．系统总体设计。为了实现高精度的激光加工，在对比不同激光加工机理、控制方式、工作方式的基础上，设计出适用于高精度激光微加工的总体设计方案。2．使用VisualC++完成上位机控制软件的编写。实现对AutoCAD生成的Dxf文件的打开、显示

5、、数据提取、设置缩放比例和偏置等功能，并在此基础上对整个加工路径进行了路径优化，提高加工效率。此外，在软件中添加了同轴监视系统、测微调焦系统、电动光阑的控制等功能，使系统更加完善和便于控制。3．完成了对系统保护电路设计。能够实时提取电压和电流值，综合激光器信号、水压信号，为系统提供保护以及故障报警；完成了系统各部分之间信号的采集和转化。完成了系统总控电路的设计，为系统提供电源管理和整体控制；完成了控制面板的设计，为加工系统的实时操控提供的硬件上的人机交互界面。4．实现了系统刻划线宽<5urn、定位精度

6、究，探索了皮秒微加T在印刷电路板制作、激光牙齿整形、复合材料(手机屏、电极板等)的加工等方面的应用面究。关键词：皮秒激光微加工，控制系统，光机同步，皮秒加工机理Researchonhigh--PrecisionControlSystemforPC·-basedLaserMicromachiningsystemABSTRACTMoZeqiang(OpticalEngineering)DirectedbyprofessorYuJinLasermicromachininggeneralreferstothesizeandaccuracyoftheprocessinginthemic

7、ronlevel．Thelaserpulsewidthisfromthenanosecondtofemto-second。Sincethelaserprocessinghashighenergydensity,easyoperation，andmanyotherirreplaceableadvantages，makingitwidespreadandapplicationsintherecentyears．ThearticlereliesontheChineseAcademyofmajorresearc