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报告编号合同编号：20100224075 科技查新报告 项目名称： 高速高精高功率轴流二氧化碳激光切割机 委托人: 东莞市大族粤铭激光科技有限公司 委托日期： 2010年2月24日 查新机构（盖章）：广东省科学技术情报研究所 查新完成日期：2010年3月1日 中华人民共和国科学技术部 二00 O年制 杳新项目名称 中文：高速高精高功率轴流二氧化碳激光切割机 英文（国内外）： 查 新 机 构 机构名称 广东省科学技术情报研究所 通信地址 广州市连新路171号科学馆大院内科技信息大楼九楼查新检索中心 邮政编码 510033 电子邮箱 负责人 罗秀豪 电话 020传真 020联系人 冯方平1 电话1 020 电话2 020 _、査1?目的 立项查新 二、查新项目的科学技术要点 我国目前的激光加工工业处在起步阶段，与徳、美、日等先进发达国家相比仍然有相当大的差 距，目前国内己实现产业化的成熟的大功率激光器主要集中在百瓦级以内。国内日前只有南京东方、 东莞粤铭及深圳大族三家公司能批量生产3000 W级的轴流CO?激光器，能够产业化且具有自主知 识产权的只有东莞粤铭。虽然有报导称完成了 4000 W轴流CO?激洸器的产品鉴定，但也只是停留 在国外大件组装的水平上，而且山于种种原因，一直没有形成规模化生产。 目前，国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，激光器功率较低。与国外机相比表现为 切缝宽、表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差。因此，继续深入开发和发展国产化高功 率激光器，形成大功率激光加工设备的生产制造能力，是提升我国激光加工技术及应用水平的关键。 基于上述出发点，本项目拟开展大功率激光器及高性能激光切割设备关键技术，其主要技术要点体 现在： 额定功率5000 W的轴流CO?激光器的白主研制； 高速、高精、可配置、可重构的柔性激光加工设备控制系统； 大功率激光切割设备机械系统的研制； 项目包含的关键技术主要有:额定功率为5000 W的轴流CO?激光器,釆用领域建模技术开发 控制系统软、硬件平台以及高速、高精运动控制算法：前瞻连续小线段插补与前瞻NURBS插补， 高精度激光功率控制算法等。 三、查新点与査新要求 A、查新点: 1、具有完全自主知识产权的5000瓦轴流C02 （二氧化碳）激光器。填补了国内空白，核心部 件均自行设计，区别于采用国外大件纽装的产品。在公司现有的3000 W轴流C02激光器基础上， 针对影响激光器工作性能的关键因素——气流方式、放电结构、谐振腔的稳定性、激励电源和控制 方式等进行研究分析，采用先进的温控技术、水冷技术、P1D控制技术、气体放电技术、热分析技 术、谐振软开关技术、激励开关型电源技术、PLC智能控制技术等关键技术进行技术创新和技术突 破，进一步提高激光器的输出功率、加工精度、稳定性和可靠性等性能，实现5000 W轴流C02激 光器。 2、 面向激光加工领域的模块化、可配置、可重构的控制系统。具有完全自主知识产权。硬件 平台采用 DSP （Digital Signal Processing） +FPGA （Field Programmable Gate Array）架构， DSP执行控制算法等运算密集型的任务，FPGA作为一个协处理器，管理和处理乞控制逻辑和输入输 出信号。DSP是通用处理器，FPGA的功能可用软件进行改变。软件平台采用领域建模技术，激光加 工领域中的运动控制、功率控制、任务管理、人机接口等抽象为不同的功能模块，形成纽件库和模 块库。软件平台和硬件平台均具有模块化、可配置、可重构的特点，采用这种控制系统可降低控制 器的开发周期、开发成本，便于设备的系统化，满足用户日益多样化的需求。 3、 前瞻连续小线段插补算法与前瞻NURBS （非均匀有理B样条）插补算法，算法精度可达1 nm, 平均速度可达2 m/mino连续小线段和NURBS是描述复杂轨迹的两种通用的数学模型。前瞻使得插 补速度根据轮廓曲率进行变化，在高曲率段速度变小I何在低曲率段速度变大，从而即保证了加工精 度乂提高了加工效率。对提高复杂轨迹的加工质量和加工效率有着不可替代的作用，是针对复杂轮 廓加工的关键技术、核心技术。 4、 高精度闭环激光功率控制算法，控制精度可达0.5%。开发的闭环功率控制算法，使得激光 功率跟随加工速度同步、同比率变化，从而能够保证激光功率密度，对提高复杂轨迹的加工质量起 到显著的作用。 B、查新要求： 要求进行国内查新。 四、国内文献检索范围及检索策略 主题词：二氧化碳，激光切割机，激光器，轴流，控制系统，DSP, FPGA,领域建模，连续 小线段，NURBS （非均匀有理B样条），插补算法