【正文】 參考文獻(xiàn)[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(dá)控制驅(qū)動(dòng)芯片L9110[EB/OL][201461][4]步進(jìn)電機(jī)[EB/OL][201461][5]宋兵 等， Delphi7基礎(chǔ)教程 ，機(jī)械工業(yè)出版社，2005[6]Michael McRoberts, Beginning Arduino , Apress ,2010[7]程晨， Arduino開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南(AVR篇)，機(jī)械工業(yè)出版社，2012[8]Donald Wilcher，Learn Electronics with Arduino，Apress , 2012[9]譚浩強(qiáng)， C語言程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)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(xué)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(dòng)電子創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制作:Arduind一試就上手，科學(xué)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(xué)：36個(gè)有趣的電子小實(shí)驗(yàn)，人民郵電出版社， 2011。在論文結(jié)束之際，還是要感謝大學(xué)四年里大家給予我的一切鼓勵(lì)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(cái)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。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(dòng)力和信心完成這次的設(shè)計(jì)。他淵博的知識，開闊眼界和批判性思維給了我很深的啟示。在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)到結(jié)束畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)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(xué)們，是你們的鼓勵(lì)與幫助，才讓我順利的完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在許多次想要放棄的時(shí)候，總是你們?yōu)槲尹c(diǎn)亮了堅(jiān)持的曙光。同時(shí)，通過本次的設(shè)計(jì)，也讓我了解了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所會遇到的各種問題，并對我解決問題的能力有了進(jìn)一步的加深，這在未來的工作中將是一筆寶貴的財(cái)富。對于想要學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的成本，具有良好的發(fā)展前景。而激光器的驅(qū)動(dòng)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(qiáng)度的精度，為灰度圖片的雕刻提供了有效的保證。6 總結(jié)本次設(shè)計(jì)的迷你激光雕刻機(jī)系統(tǒng)是基于了Arduino單片機(jī)為核心，利用硬件與軟件相結(jié)合，與電腦端進(jìn)行通信交互，并使用自開發(fā)上位機(jī)控制軟件進(jìn)行手動(dòng)控制或自動(dòng)雕刻設(shè)定好的測試圖片的例子。實(shí)現(xiàn)效果如圖5圖5圖53所示。 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(jī)控制軟件進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)串口通信成功后，控制軟件顯示正常，手動(dòng)操作控制軟件，移動(dòng)X、Y軸滑臺，滑臺均能正常來回移動(dòng)，并無卡死等現(xiàn)象，激光也能正常點(diǎn)亮。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(dǎo)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(jī)可以逐層傾斜打印的特點(diǎn)，良好的解決了該問題。 遇到的問題及解決的方法：在設(shè)計(jì)時(shí)，部分硬件機(jī)械傳動(dòng)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(jìn)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(yán)重，在制作初期，將3D打印的滑塊與步進(jìn)電機(jī)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(shè)計(jì)時(shí)對誤差考慮的不周全，導(dǎo)致光軸無法通過3D打印滑塊的連接孔。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(qiáng)光控制，對激光器的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其處于最佳焦距，若能點(diǎn)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(dòng)X、Y軸進(jìn)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。完成以上步驟之后，再次進(jìn)行仔細(xì)的檢測，確認(rèn)接線無誤之后上電，操作上位機(jī)控制軟件，并觀察激光雕刻機(jī)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(diǎn)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。步驟四：整機(jī)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(jī)控制軟件，載入測試圖片，開始整機(jī)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(cuò)漏雕刻，則可以認(rèn)為外殼支架產(chǎn)生的晃動(dòng)對機(jī)器的工作并無影響。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(jī)軟件進(jìn)行打開弱光、關(guān)閉激光、打開強(qiáng)光、關(guān)閉激光的操作，并在開啟強(qiáng)光時(shí)對激光器的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保激光器處于最佳燒刻焦距。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(jī)軟件使XY軸滑臺來回跑動(dòng)，移動(dòng)過程中較為順暢，無失步卡死等現(xiàn)象，則可以認(rèn)為XY軸滑臺工作正常。通常而言，能夠正常進(jìn)行程序燒錄與擦出，連接上位機(jī)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(rèn)為系統(tǒng)控制電路正常。調(diào)試部分分四步進(jìn)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(dòng)不會對機(jī)器的工作造成影響。 激光雕刻機(jī)整機(jī)調(diào)試本系統(tǒng)中主要調(diào)試的硬件是激光雕刻機(jī)整套機(jī)器，包括系統(tǒng)控制電路、XY軸滑臺、激光器以及外框支架。圖45 上位機(jī)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(shí)所需要用到的器件為：Arduino UNO型單片機(jī)、XY軸滑臺各一個(gè)、100mw激光器一個(gè)、外框支架一個(gè)、5V2A電源一個(gè)、程序下載器一個(gè)、MicroUSB數(shù)據(jù)線一條、杜邦線若干根、測試用小木板若干塊。（6） 停止按鈕：通過鼠標(biāo)觸發(fā)事件，上位機(jī)軟件對機(jī)器發(fā)送停止雕刻指令，機(jī)器停止執(zhí)行雕刻指令，在保持被雕刻物位置不移動(dòng)，右側(cè)指令未清除的情況下，再次點(diǎn)擊開始按鈕，可以繼續(xù)進(jìn)行前一次的雕刻行為。（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(jìn)行再次修改，點(diǎn)擊此按鈕可以重新依照新參數(shù)，生成新的執(zhí)行指令。（2） 陰陽按鈕：通過鼠標(biāo)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?，黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨ǔＳ糜趯τ≌碌年庩柕窨?。?） 移動(dòng)步數(shù)參數(shù)設(shè)置項(xiàng)：通過發(fā)送相應(yīng)指令，對步進(jìn)電機(jī)每一次移動(dòng)的距離進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)分成1至32。（7） 步進(jìn)速度參數(shù)設(shè)置項(xiàng)：對滑臺的移動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)置，通過發(fā)送相應(yīng)指令改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，參數(shù)分成從1至255。3　 打開強(qiáng)光按鈕：控制機(jī)器輸出最高激光強(qiáng)度，通常用于焦距的調(diào)整，令激光器的焦距達(dá)到最優(yōu)。1　 關(guān)閉激光按鈕：手動(dòng)關(guān)閉激光的輸出，通過鼠標(biāo)點(diǎn)按生成事件，再由上位機(jī)軟件發(fā)送相應(yīng)指令至機(jī)器。（4） Y+\Y按鈕：此按鈕為手動(dòng)控制機(jī)器前后移動(dòng)，通過鼠標(biāo)觸發(fā)事件，再由上位機(jī)軟件發(fā)送相應(yīng)指令至機(jī)器。（2） 結(jié)構(gòu)去抖動(dòng)：通過上位機(jī)發(fā)送緩沖指令，對機(jī)器滑臺部分可能造成的失步現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防。下面對軟件的控制界面進(jìn)行介紹。 } 上位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)中所的上位機(jī)軟件采用Delphi7的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境開發(fā)而成，通過拖拽設(shè)置窗口、菜單、按鍵等方式進(jìn)行操作，因此僅對本設(shè)計(jì)中的軟件功能進(jìn)行介紹，本設(shè)計(jì)中的上位機(jī)軟件如圖45所示。 (open_laser)。 } utra_buffer = 。 else if(255 == open_laser) { digitalWrite(laser_pin,HIGH)。 case SET_LASER: //激光器設(shè)置執(zhí)行指令 if(() == 2) { open_laser = hextoint(utra_buffer[0]) 4 | hextoint(utra_buffer[1])。 (move_speed)。 } utra_buffer = 。 if(move_speed 0) { (move_speed)。 } break。 (move:)。 else (l_dir * move_step)。 if(0 == hextoint(utra_buffer[4])) l_dir = 1。 move_step = hextoint(utra_buffer[0]) 12 | hextoint(utra_buffer[1]) 8 | hextoint(utra_buffer[2]) 4 | hextoint(utra_buffer[3])。 } 指令任務(wù)執(zhí)行模塊1） 本模塊的主要工作為執(zhí)行獲取解析后的協(xié)議指令，通過完成各項(xiàng)指令，使雕刻機(jī)正常工作，指令任務(wù)執(zhí)行模塊的流程圖如圖44所示。 (cmd_l)。: //設(shè)定激光器指令 cmd_code = SET_LASER。 case 39。 (cmd_s)。: //設(shè)定移動(dòng)速度指令 cmd_code = SET_SPEED。 case 39。 (cmd_y)。: //移動(dòng)Y軸滑臺指令 cmd_code = MOVE_Y。 case 39。 (cmd_x)。: //移動(dòng)X軸滑臺指令 cmd_code = MOVE_X。 case 39。 (ok)。: //機(jī)器匹配連接指令 cmd_code = NONE。圖43 控制協(xié)議分析模塊流程圖2) 控制協(xié)議分析模塊的核心代碼如下所示：