以激光切割和激光雕刻为代表的激光加工系统凭借其灵活的加工方式、较高的加工速度和良好的视觉效果被广泛运用于各种行业。激光加工系统主要由激光光源、运动平台和控制系统组成,其中控制系统是加工系统的核心,其性能决定着整个系统的加工效率和精度等重要指标。利用数字控制技术构建控制系统已成为当前研究的热点。本文在认真调研和深入分析的基础上设计了激光加工系统的数控系统,并针对早期设计方案中的不足,对数控系统的软、硬件进行了优化。在自行编制的系统监控程序中使用DSP和FPGA等器件联合工作的结构,不仅解决了前期设计方案中的加工数据读数延时等问题,还使输出驱动脉冲的频率范围得到了充分的扩展,实现了复杂图形的高速、无停顿加工。此外,本文还通过编写上位机图形处理软件,并针对系统的加工特性对图形数据做出了相应处理,使之能与加工系统更好的配合。本文所设计的激光加工系统在保持了友好的人机界面的同时,实现了矢量切割、矢量雕刻及位图雕刻的多种加工方式。本文具体完成的工作有:1、对系统的工作特点以及设计要求进行分析,完成了激光加工系统数控电路的硬件设计。2、针对激光加工系统的工作特点,确定了加工数据的格式以及加工数据执行方式。完成包括通讯模块和加工模块在内的FPGA部分全部软、硬件设计。为DSP编写了加工数据存储程序以及加工测试程序。3、使用Visual C++完成上位机图形处理软件的编写。在实现对图形的打开、解析、显示和传输的同时,根据系统的加工特点对图形文件进行了处理和优化。4、完成包括键盘、点阵液晶显示器、外部存储器、保护系统等部件在内的单片机及其周边电路的硬件设计,并为各部件编写应用驱动程序。5、完成包括步进电机、激光器等在内的信号预处理部分的驱动电路设计。6、确定步进电机加、减速列表,并使用激光干涉仪对系统的运行精度进行测试。7、完成系统的联调并在系统的两个开发阶段各制作了数台样机,通过用户验收。