微型数控激光雕刻装置设计摘要：本文设计了一种基于AVR单片机控制的微型CNC激光雕刻装置装置，为了弥补市场中缺少微小型数控雕刻装置，满足消费者需要。该装置采用ISP与上位机进行高速通信，从而用户通过上位机的编程对装置进行实时操作。为了进一步提升装置的运行精度，本文做出了简要的精度分析，进给运动系统采用带转换器的微步驱动器A3967作为驱动电路核心，同时通过直线脉冲增量算法设计与实现，提高整体装置的控制精度。装置采用模块化设计，结构简单，拆装方便。在装置测试和运行后，结果表明该装置能够稳定可靠的工作，运行精度高，具有良好的应用前景。关键词：CNC；AVR单片机；激光雕刻；脉冲增量插补中图分类号：TP23ThedesignofminiatureCNClaserengravingdevicebasedonAVRMCUAbstract:ThispaperdesignedaminiatureCNClaserengravingdevicebasedonAVRMCU，InordertomakeupforthelackofmicroCNCengravingequipmentinthemarket,tomeettheneedsofconsumers.thisdeviceadoptstheISPhigh-speedcommunicationwithPC,ThustheconsumerscanoperatethedevicebyPCprogramming.Inordertofurtherenhancetherunningaccuracyofthedevice,thispaepermadeabriefanalysisofprecision,theservofeedsystemusedmicro-stepdriverA3967withconverterasthecoreofthedevicecircuit,throughthedesignandimplementationoflinearpluseincrementalalgorithmatthesametime,improvedcontrolprecisionofthedevice.Thedeviceadoptsmodulardesign,simplestructure,convenientdisassembly.Afterthetestingandrunningofthedevice,thetestresultsshowthatthedeviceobtainsgoodperformanceofstrongreliability,highprecious,whichcanbebroadlyapplied.Keywords：CNC;AVRMCU;laser-engraved;linearpulseincrementalinterpolation0装置整体结构设计由于该装置是微型桌面级设备，在机械结构上采用了结构相对简单的门字形布局，设备的主要结构包括底座、导轨、丝杠、工作台、主轴组件、门字框以及激光座等部分组成，如图1所示。两块10mm厚的L形木板底部与Y轴滑块固定作为立柱，两块木板的上部也用木板连接使机架更加稳定。这种机床其实就是一台小型化的数控铣床，但它与数控铣床又有显著的不同[1]，其速度快，体积小，拆装方便！1-步进电机丝杠，2-轴承，3-步进电动机，4-支撑板，5-“龙门”梁图1装置结构设计Fig.1Thedevicestructuredesign1系统工作流程设备启动之后，在上位机软件GRBLController中可以进行设备初始化操作，使得机器的X、Y三个轴进行回零，在自动软件对刀出现问题的，需要人为的手工对刀，手工对刀之后软件会再次进行原点定位，系统工作流程如图2所示。软件可识别的为NC格式图纸，并且在打开软件的时候可以自动识别打开的图纸是否为有效的目标文件，在遇到非目标图纸时，GRBLController会提供简单的图纸修复或者是图纸提取功能，修复的能力范围有限，提取出来的NC图可能会较之前格式图纸模糊或者片面。在本系统软件设计中，选用AVRStudio作为嵌入式开发环境，C作为编程语言。AVRStudio集成开发环境包括了AVRAssembler编译器、AVRStudio调试功能、AVRProg串行、并行下载功能和JTAGICE仿真功能[2]12354图2系统工作流程图Fig.2Theflowchartofthesystem2控制系统设计2.1主控系统设计及精度分析本文设计的装置主要包括基于Atmel328单片机的主控系统和步进电机进给运动系统，Atmel328AVR微型控制器是基于RISC的高性能设备，结合了32KB的ISP闪存，其最小系统如图3所示。由于微型激光雕刻的体积大小限制，并且负载变化不大，加上开环控制系统优点众多，该系统选用开环控制方式。主运动采用电主轴开环控制方式，进给系统采用步进电机开环控制方式。由于整个开环系统没有反馈机制，所以精度主要取决于驱动元器件、步进电机的性能以及步进电机控制算法的设计。其驱动电路采用带转换器的微步驱动器A3967，驱动电路如图4所示，A3967包括一个固定关断时间电流稳流器，该稳流器可在慢、快或混合衰减模式下操作，此电流衰减控制方案能减少电动机噪音，增加步进精确度并减少功率耗散，所以采用该驱动元件可以提升...