激光清洗是一种绿色环保、非接触式、低运行成本和适用性广的清洗技术,克服了传统工业清洗技术所存在能耗大、污染环境、清洗效果差和适用性不广的弊端,是时下一种非常热门的工业清洗方法。随着激光清洗机越来越多的投入使用,市场对于激光清洗系统也提出了很多新的要求。目前激光清洗机存在不能实时控制振镜、无法远距离控制,以及光学系统激光能量损耗大等局限性。随着FPGA(现场可编程逻辑门阵列)等微控制器不断发展与使用,使得上述问题可以得到解决,由此本文提出一种基于FPGA的手持式激光清洗系统设计方案,并进行了相应的应用研究。具体研究内容如下:(1)整体方案设计。从手持式激光清洗机的结构及工作方式出发,阐述各组成部分的原理,在此基础上进行基于FPGA的手持式激光清洗机的整体方案设计,提出对于光学系统和控制系统的具体技术要求。根据光学系统的技术要求和设计准则,合理选择反射镜和振镜型号,对F-Theta镜进行设计,设计一种光学结构,并将它们进行组合,使得所设计的光学系统的激光能量损耗低于6%。(2)控制系统硬件设计。采用模块化方法进行硬件电路设计,将控制系统划分为主板模块、接口模块和蓝牙模块,根据这些模块所要实现的功能,寻找合适的硬件,以及设计合理的电路来实现模块的功能,并针对使用环境中可能存在的干扰,提出一些抗干扰措施,完成PCB板的设计与制板。(3)控制系统软件设计。采用状态机方法进行软件设计,将软件设计分为驱动层设计和人机交互软件设计,驱动层软件设计实现脉冲光纤激光器驱动逻辑、振镜驱动逻辑、信号采集和蓝牙通信等功能,通过仿真控制输出曲线予以验证,并且为实现友好的人机交互,设计一种基于低功耗蓝牙的手机APP。(4)手持式激光清洗系统测试与应用研究。对手持式激光清洗机进行一系列的性能测试,测试表明所设计的光学系统激光能量损耗率低于6%、控制系统的控制精度在99%以上,并能够实现蓝牙远程通信。进行HT200表面激光除锈的应用研究,通过正交实验探究激光功率、频率、扫描速度与扫描次数对HT200表面硬度和粗糙度的影响。研究结果表明基于FPGA的手持式激光清洗系统具有能够实时控制振镜、远距离控制和光学系统激光能量损耗率低等优点,并且所设计的手持式激光清洗机具有良好的清洗效果、较强的适用性和可靠性,可以应用于很多工业清洗领域之中。