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激光直写系统软件设计及实现

作　者: 岳松
导　师: 叶玉堂
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光加工激光扫描激光直写机器视觉
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 50次
引　用: 1次
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内容摘要

激光直写技术是一种新兴的激光加工技术,它具有加工效率高、加工速度快、环境污染小等优点。激光直写技术近年来在国内发展很快,该技术己经在很多领域取代传统的加工方式而成为常规的加工方式,甚至形成新的工业标准。但同国外的先进技术相比还有不少差距,主要体现在加工材料类别受限较多、加工精度以及自动化程度不够高。本文的主要特点有:一、软件的编写采用Qt来构建整个软件的框架,取代常用的MFC架构;二、利用软件工程的方法分析设计软件系统,利用模块设计的方法完成功能强大、易于操作软件系统;三、将光斑图像处理的方法应用激光直写机的自动聚焦,取代常用的对比度法与相位法;四、机器视觉辅助的方法提高激光直写机的自动化。本文主要内容如下:第一、激光直写机总体设计设计了激光直写机整体系统,包括光学系统和机械运动系统等部分的选型与结构设计;并且分别提出并分析了两种实现激光直写机系统的不同方案并比较其各自的优劣;论证并从中选择了一个可行性较高的方案;第二、算法研究与实现设计并完成了在激光直写机系统中用到的主要处理算法;包括图像处理与非图像处理两大部份;这些处理算法是系统实现的关键技术,有效的支持了系统的自动化、智能化与精确度;这些算法主要涉及机器视觉的相关邻域,并将其成功的运用到激光直写机上来;第三、激光直写机软件编制设计并完成了激光直写机软件;软件在设计过程中参考了软件工程的一些设计方法,将程序模块化、独立化;以迭代开发的方式对程序进行逐步完善;在迭代过程中按照需求分析的结果,遵照用例的指导来进行高效高质的开发;最后完成了一个界面美观大方,操作方便,功能强大的激光直写操作软件;第四、实验数据分析对打标实验的数据结果做了一个分析,对于打标图形、图案的精度作了一个分析与归纳;分析结果显示,本系统达到了设计要求。本文最终完成了在二氧化硅基底上的薄膜铂金属材料进行的高精度激光直写机,精度达到10μm。针对铂金属材料的激光直写机,国内尚未见报道。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题研究目的与意义  10
  1.2 国内外激光直写机研究历程及现状  10-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-14
第二章整机系统的构成及设计  14-28
  2.1 激光直写机系统组成  14-15
  2.2 激光直写机整机方案选择  15-17
  2.3 激光直写机子系统  17-28
    2.3.1 机械运动结构  17-19
    2.3.2 光学系统  19-24
    2.3.3 自动控制系统  24-26
    2.3.4 软件系统  26-28
第三章软件系统分析与设计  28-49
  3.1 激光直写机功能需求分析  28-38
    3.1.1 总体问题提出  29
    3.1.2 目标  29
    3.1.3 系统功能  29-36
    3.1.4 性能指标  36-38
  3.2 激光直写机用例编写  38-41
    3.2.1 主控制流程  38-40
    3.2.2 标定流程  40
    3.2.3 校正流程  40-41
  3.3 激光直写机软件建模  41-42
  3.4 激光直写机软件工作流程  42-49
第四章软件系统的实现与构造  49-69
  4.1 设计模式简介  49-50
  4.2 基于MVC 模式的三个子模块  50-56
    4.2.1 MVC 模式简介  50-51
    4.2.2 数据管理模块  51
    4.2.3 显示模块  51-52
    4.2.4 用户界面模块  52-56
  4.3 文档解析  56-57
  4.4 自动控制  57-58
  4.5 标定  58-69
    4.5.1 标定流程与简介  58-59
    4.5.2 游程标定  59-60
    4.5.3 自动聚焦  60-62
    4.5.4 定位激光光束中心  62-63
    4.5.5 打标原点对准  63-65
    4.5.6 振镜校正  65-69
第五章软件测试与结果分析  69-73
  5.1 精度分析算法介绍  69-70
  5.2 精度分析结果  70-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 主要结论  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻硕期间取得的研究成果  80-81

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