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《天津大学》 2008年
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纳秒脉冲激光微加工系统的设计与研究

刘春阳  
【摘要】: 脉冲激光微加工技术作为精密加工、微结构制造领域的先进加工技术之一,具有非接触、污染少、精度高、加工效果好、加工范围广等特点,在MEMS制造、航空航天、医疗仪器等领域得到了广泛的应用。 本文设计的纳秒脉冲激光微加工系统,主要包括上位机软件、纳秒脉冲激光器、光路机械结构、传动系统、控制系统、辅助系统等部分。光源采用的是波长为355nm的紫外纳秒脉冲激光器,脉冲宽度小于40ns,重复频率从1Hz到100kHz可调。设计的光路机械结构用于引导光束,并将激光束聚焦于加工样品的表面。传动系统是由步进电机驱动的二维运动平台,步进精度为625nm。控制系统采用上位机图形处理、下位机控制加工的设计方案,以DSP和FPGA为核心的控制电路控制二维平台的运动和激光器的动作,完成脉冲激光微加工的过程。相关加工实验表明,本系统能够实现线宽20~50um的加工,并且合适的激光能量、加工速度和重复频率有助于改善加工的质量。 本论文完成的主要工作如下: 1.在分析纳秒脉冲激光加工原理的基础上,完成了系统的总体方案设计。 2.具体设计了纳秒脉冲激光微加工系统的光路和机械结构,完成了系统的搭建。 3.完成了基于DSP和FPGA为核心的下位机控制系统设计,并制作调试了硬件电路。 4.完成了系统软件程序的设计及调试,包括并口通讯、DSP数据处理、FPGA加工控制等程序。 5.利用纳秒脉冲激光微加工系统进行相关加工实验。分析了不同加工参数对加工效果的影响,并初步进行了改善加工效果的实验研究。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG665

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