随着太阳能发电行业的飞速扩张,太阳能电池片(以下简称“电池片”)的产量逐年上升,在其生产过程中产生的太阳能电池片破片(以下简称“破片”)量也逐渐增多。太阳能光伏组件作为必须进行收集和回收利用的电子废弃物,现有破片处理方式存在着环境污染、效率低下和适应性差等问题,难以满足破片绿色循环利用的要求。太阳能激光划片机是将破片切割成有效小硅片的关键设备,本文将系统设计与实验验证相结合,基于激光加工技术,结合视觉伺服技术,对全自动太阳能激光划片机(以下简称“划片机”)系统进行了研究与实现。本文分析了破片的特性以及现有机械式处理方式的缺点,确定了划片机的功能和工作流程,提高了破片加工效率和自动化程度;基于视觉伺服技术,并将其与激光加工技术结合,完成对破片的高精度、高效率的加工;采用模块化设计思想,将划片机系统分为机械系统和控制系统;利用Soildworks软件完成机械系统的建模,采用ANSYS软件实现关键零部件的优化。本文采用开放式控制架构体系,完成了基于“工控机+运动控制卡+PLC”的控制系统设计。为了优化运动控制系统的控制性能和激光切割的质量,借鉴集中参数建模法,建立了激光切割装置中滚珠丝杠副运动系统的数学模型;选取基于滑模控制(SMC)方法,设计了双幂次滑模趋近律控制(DSMC)方法,对PID方法和DSMC方法进行实验、分析;为了进一步增强系统的控制性能,在深入研究了激光切割特性的基础上,针对激光切割深度、速度与DSMC方法中控制增益之间的模糊关系,提出了一种模糊自适应双幂次滑模趋近律控制(FDSMC)方法,并对其性能进行实验与结果分析。