基本信息
- 項目名稱:
- 基于msp430控制的雕刻機系統(tǒng)設(shè)計
- 小類:
- 機械與控制
- 大類:
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介:
- 本系統(tǒng)以MSP430微處理器為控制核心,同時完成運算和數(shù)據(jù)處理等功能,用其內(nèi)部圖形算法將輸入的目標信息轉(zhuǎn)化為數(shù)控信息,進而控制激光或機械部分進行雕刻。通過高分辨率彩屏液晶(和虛擬現(xiàn)實)顯示實時運轉(zhuǎn)狀態(tài),從而精確、高效的完成自動化加工過程。
- 詳細介紹:
- 本項目是龍門式雕刻機同時也是切割機,其核心之一是數(shù)控的三維機械平臺,通過即位于X、Y、Z三個軸上的步進電機配合數(shù)控驅(qū)動來完成整個加工過程;其二是用于進行軟雕刻的激光系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)雕刻或切割加工的程序進行運算處理,輸出進給脈沖,此進給脈沖經(jīng)伺服系統(tǒng)放大后,分別驅(qū)動X、Y、兩軸步進電機,帶動傳動系統(tǒng),產(chǎn)生進給運動,其中X、Y軸產(chǎn)生平面合成運動,而負責雕刻和切割加工過程則由位于Z軸的激光器對焦和功率輸出調(diào)整來完成。本系統(tǒng)以MSP430為控制核心,同時完成運算和數(shù)據(jù)處理等功能,其內(nèi)部固化了基礎(chǔ)圖形算法可以將輸入的路徑信息轉(zhuǎn)化為數(shù)控信息,同時也可以直接使用來自于終端設(shè)備(如虛擬現(xiàn)實系統(tǒng))提供的數(shù)控信息,再將這些信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機的信號(脈沖串),控制雕刻機結(jié)構(gòu)平臺X、Y軸的進給,其運動方式采用龍門架移動、工作臺固定的運動方式,可以提高加工精度。系統(tǒng)同時采用高分辨率的彩屏液晶和基于虛擬現(xiàn)實的上位機系統(tǒng)實時顯示雕刻運動軌跡,便于操作人員進行監(jiān)控。本系統(tǒng)屬于微型CNC,可以對如PCB、PVC等中等硬度的材料進行加工,面向?qū)嶒炇摇⒀邪l(fā)及需要小批量加工的機構(gòu),具有良好的應(yīng)用前景。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 初始目的是為個人或小型團隊設(shè)計一款能夠滿足小范圍器件的激光加工機床,在逐步實現(xiàn)中調(diào)整項目為半商業(yè)用途的高精度、多功能加工機床。使用MSP430微處理器其功耗和成本得到大幅降低,機械設(shè)計部分使用了CAD工具進行了詳細設(shè)計能夠滿足常規(guī)加工的強度具有功能豐富、加工速度快、精度高的特點。同時通過虛擬現(xiàn)實增強用戶的操控能力,能夠接納jPG、iam等CAD設(shè)計的文件,并將其自動編程為數(shù)控信息,具有使用門檻低的特點。適合小批量加工器件的用途。
科學(xué)性、先進性
- 1、使用了AIP等CAD工具對系統(tǒng)原型進行了詳細的設(shè)計與仿真,能夠達到工業(yè)級別的設(shè)計要求,整機全重約60Kg 2、使用大功率激光可以完成如雕刻、打標、切割等功能 3、使用彩色液晶屏提供實時監(jiān)控與人工控制功能 4、構(gòu)建了圖文轉(zhuǎn)換系統(tǒng),能夠加工的圖形文件,并轉(zhuǎn)換為數(shù)控信息 5、通過增強的虛擬現(xiàn)實便于用戶進行實時監(jiān)控與操作
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年省級挑戰(zhàn)杯競賽特等獎 2011年校級優(yōu)秀科技作品獎一等獎
作品所處階段
- 二次測試,完善功能,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性;完善大功率激光器高精度加工過程;支持更高的加工速度
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股或完全技術(shù)買斷方式
作品可展示的形式
- 作品的樣機、激光器系統(tǒng)、三維仿真系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實控制系統(tǒng)、技術(shù)文檔
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1、使用了AIP等CAD工具對系統(tǒng)原型進行了詳細的設(shè)計與仿真,能夠達到工業(yè)級別的設(shè)計要求,整機全重約60Kg 2、使用大功率激光可以完成如雕刻、打標、切割等功能 3、使用彩色液晶屏提供實時監(jiān)控與人工控制功能 4、構(gòu)建了圖文轉(zhuǎn)換系統(tǒng),能夠加工的圖形文件,并轉(zhuǎn)換為數(shù)控信息 5、通過增強的虛擬現(xiàn)實便于用戶進行實時監(jiān)控與操作——其制造成本比市面同類產(chǎn)品低30%以上,且精度、易用性更高推廣目標主要為個人、小型研發(fā)團隊、實驗室、教學(xué)演示、需要小批量加工的機構(gòu)。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)多有中小型機構(gòu)進行研究,主要是中、微型數(shù)控機床為主,但缺乏高品質(zhì)產(chǎn)品,一般僅用于PCB等柔性材料加工,且加工精度與穩(wěn)定性較低。而諸如打標等進一步功能則此類設(shè)備價格昂貴,一般都在數(shù)萬元以上,而激光類精加工設(shè)備更貴,市場價格一般在5萬元以上。國外以德國、日本數(shù)控技術(shù)最為先進,其加工設(shè)備的精度和復(fù)雜程度是國內(nèi)目前難以抗衡的,但今年如華科等高校、企業(yè)在此方面有所突破。但主要研究目標仍以中高端系統(tǒng)為主,在低端方市場供需問題依然嚴重。 當前以目標主要為個人、小型研發(fā)團隊、實驗室、教學(xué)演示、需要小批量加工的機構(gòu)微型激光雕刻/切割機研究組織和機構(gòu)逐步增多,但主要以小作坊式研究方式,目前僅純機械加工微型設(shè)備小有產(chǎn)出,一般市場價格在5000元左右,但其加工范圍與精度依然受到限制。激光類微雕設(shè)備目前市面上還主要以小功率半導(dǎo)體激光為主,如微型印章雕刻機等,但在大功率激光如CO2激光器的應(yīng)用上幾乎處于空白。因此本系統(tǒng)所研制的產(chǎn)品具有填補空白的意義與價值。