基于LabVIEW平台控制压电陶瓷的激光微加工

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随着科技日新月异的发展,越来越多的科技发明出现于我们眼前包括原子能、计算机、半导体等。而在这些之后的人类又一大发明便是激光一被称为“最准的尺”、“最利的刀”、“最亮的灯”。经几十年的发展,激光现已广泛应用在各行各业之中,例医疗、电子、工艺、军事等。其中激光雕刻凭借简单易操作、高效率、低污染的优点,使得激光微加工一直倍受业界关注。  本文主要介绍激光雕刻的研究背景,发展现状,系统架构,重点介绍基于LabVIEW平台控制压电陶瓷移动的紫外激光雕刻系统的设计以及系统各部分的具体实现与实验结果分析等。并最终完成基于LabVIEW平台对压电陶瓷和紫外激光的控制,实现了在100um*100um范围内紫外激光在材料上的微加工。  本文主要工作有:  (1)使用RS-232串口通信完成计算机在LabVIEW平台上与二维纳米位移平台、单片机之间的通信。并且完成了基于LabVIEW的操控程序的编写。在LabVIEW上实现对二值图片的转换读取,生成可操作的一位像素图,进而生成激光打点雕刻坐标,使得压电陶瓷可根据对雕刻坐标的读取位移平台,实现激光固定,平台移动的打点雕刻。该实现方法在同一操作界面上完成对二维纳米位移平台以及激光的操作,具有操作简单,人性化的优点。  (2)本实验完成了对单片机P1口TTL电平的设置以及制造了以LM317稳压管为主要元器件的可调电压电源的电路,实现单片机控制激光开关以及通过调节可调电压电路改变激光功率的功能。  (3)实验采用的405nm紫外激光直接经光学显微镜内部光路通过物镜聚焦在雕刻材料上,如此获得的光斑较大,而位移平台仅有100um*100um的移动范围,需要得到理想的细小的高功率密度光斑,则需要通过扩束镜的调节使得激光光束变为准直平行光束,这样通过物镜聚焦后可在焦点处获得细小的高功率密度光斑。  (4)对整套系统进行了测试实验,包括在不同材料上进行雕刻的雕刻实验、激光强度不同的雕刻实验、光照时间不同的雕刻实验以及物镜选择不同的的实验。实现了不同物镜组合条件,材料不同,激光强度不同、光照时间不同的雕刻。获得了预期的结果。
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