【正文】 ：通過發(fā)送相應指令，對激光每次打開進行雕刻的時間進行設置，參數(shù)分成0至10000，時間單位為毫秒。（9） 移動步數(shù)參數(shù)設置項：通過發(fā)送相應指令，對步進電機每一次移動的距離進行設置，參數(shù)分成1至32。中間區(qū)域的功能為圖像載入及圖像處理：（1） 打開按鈕：通過鼠標觸發(fā)事件，在中央空白區(qū)域完成對圖片的載入及顯示，本軟件僅支持24位BMP格式圖片的載入。（2） 陰陽按鈕：通過鼠標觸發(fā)事件，完成對圖片的陰陽轉(zhuǎn)換處理，將圖片白色部分轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏谏D(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，通常用于對印章的陰陽雕刻。?） 印章按鈕：通過鼠標觸發(fā)事件，將圖片進行左右反向轉(zhuǎn)換處理，通常用于印章的反刻。（4） 代碼按鈕：在圖片已經(jīng)載入生產(chǎn)代碼后，對左側(cè)參數(shù)欄中對參數(shù)進行再次修改，點擊此按鈕可以重新依照新參數(shù)，生成新的執(zhí)行指令。（5） 開始按鈕：通過鼠標觸發(fā)事件，上位機軟件對機器發(fā)送開始雕刻指令，機器開始自動執(zhí)行已生成的雕刻指令。（6） 停止按鈕：通過鼠標觸發(fā)事件，上位機軟件對機器發(fā)送停止雕刻指令，機器停止執(zhí)行雕刻指令，在保持被雕刻物位置不移動，右側(cè)指令未清除的情況下，再次點擊開始按鈕，可以繼續(xù)進行前一次的雕刻行為。右側(cè)區(qū)域為指令生成區(qū)。圖45 上位機控制軟件界面圖5 系統(tǒng)測試 測試工具和環(huán)境在測試時所需要用到的器件為：Arduino UNO型單片機、XY軸滑臺各一個、100mw激光器一個、外框支架一個、5V2A電源一個、程序下載器一個、MicroUSB數(shù)據(jù)線一條、杜邦線若干根、測試用小木板若干塊。測試所需要使用到的軟件：Arduino IDE、自開發(fā)由電腦端進行操控的激光雕刻機控制軟件。 激光雕刻機整機調(diào)試本系統(tǒng)中主要調(diào)試的硬件是激光雕刻機整套機器，包括系統(tǒng)控制電路、XY軸滑臺、激光器以及外框支架。測試激光雕刻機整機的主要目的是確保整套機器在組合起來之后能夠正常工作。調(diào)試部分分四步進行：測試系統(tǒng)控制電路工作是否正常，有無元器件損壞；測試XY軸滑臺工作是否正常、是否有失步卡死等現(xiàn)象；測試激光器是否能夠正常開關(guān)燒刻；外框支架的晃動不會對機器的工作造成影響。步驟一：測試系統(tǒng)的控制電路能不能夠正常的進行工作，判斷是否有無元器件產(chǎn)生損壞。通常而言，能夠正常進行程序燒錄與擦出，連接上位機顯示連接成功，電路通電之后芯片無發(fā)熱現(xiàn)象，則可以認為系統(tǒng)控制電路正常。步驟二：測試XY軸滑臺工作是否正常、是否有失步卡死等現(xiàn)象。將XY軸滑臺連線與系統(tǒng)控制電路板的接口相連接，操作上位機軟件使XY軸滑臺來回跑動，移動過程中較為順暢，無失步卡死等現(xiàn)象，則可以認為XY軸滑臺工作正常。步驟三：測試激光器是否能夠正常開關(guān)燒刻。將激光器的連線與系統(tǒng)控制電路板相連接之后，操作上位機軟件進行打開弱光、關(guān)閉激光、打開強光、關(guān)閉激光的操作，并在開啟強光時對激光器的焦距進行調(diào)節(jié)，確保激光器處于最佳燒刻焦距。以上操作均正常，則可以認為激光器的工作正常。步驟四：整機接上5V2A電源并使用MicroUSB數(shù)據(jù)線與電腦連接之后，操作上位機控制軟件，載入測試圖片，開始整機的雕刻，期間無需人為值守，雕刻完畢后，檢查所雕刻的測試圖片是否有彎曲、位移等現(xiàn)象，如圖片完整無錯漏雕刻，則可以認為外殼支架產(chǎn)生的晃動對機器的工作并無影響。 測試流程 整機安裝步驟1） 使用下載器連接電路板上的ICSP接口將Bootloader與程序燒錄進芯片中；2） 將電路板安裝至外殼底板上；3） 將XY軸滑臺安裝至外殼支架上；4） 將XY軸滑臺的連線分別接至電路板上的對應插口；5） 將激光器用別子進行固定；6） 將激光器的連線接入電路板的對應插口；7） 將5V2A電源接至電路板上的電源接口，使用MicroUSB數(shù)據(jù)線作為機器與上位機之間的連接。完成以上步驟之后，再次進行仔細的檢測，確認接線無誤之后上電，操作上位機控制軟件，并觀察激光雕刻機的工作情況，主要為是否出現(xiàn)串口斷線、XY軸滑臺有無失步卡死、激光器是否無法正常點亮或雕刻途中忽然熄滅、所雕刻圖片是否完整等情況，其結(jié)果如圖51所示。圖51 整機測試圖 調(diào)試的主要功能是：激光雕刻機與上位機進行連接，控制軟件界面顯示OK，為連接成功。將測試小木板固定于Y軸滑臺的載物面板上，打開激光器強光控制，對激光器的焦距進行調(diào)節(jié)，使其處于最佳焦距，若能點燃測試小木板，則視為成功對焦；再打開激光器的弱光控制，移動X、Y軸進行雕刻前的定位，并載入所要雕刻的24位BMP格式圖片，生成雕刻指令，然后開始雕刻。雕刻的過程中，可以觀察測試小木板上的圖樣是否出現(xiàn)錯位、缺失等現(xiàn)象，如無上述現(xiàn)象直至雕刻完成，則說明激光雕刻機的工作正常。 遇到的問題及解決的方法：在設計時，部分硬件機械傳動模塊采用的是3D打印技術(shù)制作而成，由于3D打印技術(shù)使用的是融化材料進行的熱堆疊過程，受到這一過程的制約，因而在建立模型的過程中需要考慮模型的成型面以及盡量避免懸空件的產(chǎn)生，但由于3D打印技術(shù)的精度較低，誤差較大，材料的冷熱收縮情況嚴重，在制作初期，將3D打印的滑塊與步進電機組裝之后，常出現(xiàn)滑臺失步或是卡死的現(xiàn)象，或是由于材料收縮，在設計時對誤差考慮的不周全，導致光軸無法通過3D打印滑塊的連接孔。在多次嘗試及測試之后，分析得出，滑臺的失步或是卡死現(xiàn)象是由于3D打印的滑塊與步進電機的絲桿連接間的高度差所造成的影響。因此，在原有的基礎(chǔ)上，充分考慮了連接槽是懸空件而產(chǎn)生的材料融化后無支撐，導致材料掉落封堵了連接槽的情況，將連接槽的上半部分修改成了圓角，利用3D打印機可以逐層傾斜打印的特點，良好的解決了該問題。同時，也充分考慮了3D打印材料的加熱融化遇冷收縮的誤差，使得制作出來的滑塊能夠讓光軸順利的通過，并且移動的時候較為滑順。 調(diào)試的結(jié)果依照問題的解決方案將所存在的問題解決之后，通電并連接上位機控制軟件進行調(diào)試，當串口通信成功后，控制軟件顯示正常，手動操作控制軟件，移動X、Y軸滑臺，滑臺均能正常來回移動，并無卡死等現(xiàn)象，激光也能正常點亮。上位機控制軟件能正常載入測試所用的24位BMP格式圖片，并可以實現(xiàn)圖片陰陽轉(zhuǎn)換、左右轉(zhuǎn)換的功能。實現(xiàn)效果如圖5圖5圖53所示。圖52 測試圖片載入圖53 測試圖片黑白、左右轉(zhuǎn)換從圖5圖5圖53中所顯示出來的結(jié)果表面：激光雕刻機的控制軟件各項功能均能正常使用，硬件整機可以正常完成串口的連接、手動控制或設定好測試圖片之后進行可無人值守的自動雕刻，所雕刻的圖片均完整。6 總結(jié)本次設計的迷你激光雕刻機系統(tǒng)是基于了Arduino單片機為核心，利用硬件與軟件相結(jié)合，與電腦端進行通信交互，并使用自開發(fā)上位機控制軟件進行手動控制或自動雕刻設定好的測試圖片的例子。在串口通信的設計中采用了PL2303HXDHXD芯片，保證了上位機與下位機正常穩(wěn)定的通信，而使用L9110S電機驅(qū)動芯片對二相四線步進電機進行驅(qū)動，在實際的應用中得到了良好的運動精度。而激光器的驅(qū)動采用了SS8050 NPN型三極管，而不是使用常用的繼電器等開關(guān)器件，提高了線性控制激光強度的精度，為灰度圖片的雕刻提供了有效的保證。本設計的迷你激光雕刻機整機的硬件部分小巧，輕便，工作穩(wěn)定，精度高，成本較低，應用靈活，易于二次開發(fā)；軟件部分操作簡易，人性化，為無基礎(chǔ)用戶提供了便利，能夠輕松上手。對于想要學習有關(guān)激光雕刻技術(shù)，但被過高的門檻限制的人們提供了方便，降低了學習的成本，具有良好的發(fā)展前景。通過本次進行的畢業(yè)設計，讓我在大學中所學習到的相應專業(yè)理論知識與實踐技能相進行了結(jié)合并能夠融會貫通，并且也加深了對硬件電路設計、3D建模、外形框架設計等的理解，再次提高了我的實踐能力。同時，通過本次的設計，也讓我了解了產(chǎn)品設計中所會遇到的各種問題，并對我解決問題的能力有了進一步的加深，這在未來的工作中將是一筆寶貴的財富。致 謝首先，要感謝我的學校給了我學習的機會，彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。在開始畢業(yè)設計到結(jié)束畢業(yè)設計的幾個月里，有過挫敗的糟糕，也有過成功的喜悅，也非常感謝那些在這一過程中陪我共渡難關(guān)的老師同學們，是你們的鼓勵與幫助，才讓我順利的完成了本次的畢業(yè)設計，在許多次想要放棄的時候，總是你們?yōu)槲尹c亮了堅持的曙光。在本次的畢業(yè)設計中，老師從選題的指導，框架的修改，以及細節(jié)的琢磨，都給予了詳細的指導，提出了許多寶貴的意見和建議，指導老師武老師以嚴謹求實的態(tài)度和敬業(yè)的精神高度，愛崗敬業(yè)，刻苦工作的作風和大膽創(chuàng)新的精神對我有顯著影響。他淵博的知識，開闊眼界和批判性思維給了我很深的啟示。本設計就是在老師的精心指導下，得以完成。我也要感謝所有給我上過課的老師給予的教誨，如果沒有這些年的知識積累，我就不會有沒有這么大的動力和信心完成這次的設計。感恩之余，懇請老師對我的論文多加批評指正，讓我能夠及時改進不足之處。在論文結(jié)束之際，還是要感謝大學四年里大家給予我的一切鼓勵與幫助，感謝曾經(jīng)得到與失去過的一切，這些人生閱歷都是寶貴的財富，也是我成長路上的墊腳石，為將來能夠走向更光明的前途而存在。最后，感謝每一位對我的畢業(yè)設計、畢業(yè)論文進行評閱的老師，謝謝你們的辛苦工作。參考文獻[1]ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/Summary[EB/OL][201331][2]PL2303 USB 轉(zhuǎn) RS232 控制器[EB/OL]201203/[201116][3]馬達控制驅(qū)動芯片L9110[EB/OL][201461][4]步進電機[EB/OL][201461][5]宋兵 等， Delphi7基礎(chǔ)教程 ，機械工業(yè)出版社，2005[6]Michael McRoberts, Beginning Arduino , Apress ,2010[7]程晨， Arduino開發(fā)實戰(zhàn)指南(AVR篇)，機械工業(yè)出版社，2012[8]Donald Wilcher，Learn Electronics with Arduino，Apress , 2012[9]譚浩強， C語言程序設計，清華大學出版社，2008[10]（美）Simon Monk 著，吳蘭臻，鄭海昕，王天祥 譯, 基于Arduino的趣味電子制作, 科學出版社，2011[11]（美）班茲 著，于欣龍，郭浩赟 譯，愛上Arduino，人民郵電出版社，2011[12]孫駿榮、吳明展、盧聰勇，互動電子創(chuàng)意設計與制作:Arduind一試就上手，科學出版社，2012無線電雜志，人民郵電出版社，1995年始[13]（美）普拉特 著，尹華杰，王蓮 譯，身邊的電子學：36個有趣的電子小實驗，人民郵電出版社， 2011