激光加工因其为无接触加工,且具有高效率、高精度和易实现自动化等优越特性,已被广泛应用于电子、航空和机械制造等领域。在美术切雕设备领域,目前应用较广的激光加工系统是基于PC和运动控制卡的数控系统,成本较高,实时性、稳定性不强。近年来随着嵌入式技术在装备控制中的快速应用,具有低成本、高性能的嵌入式数控系统逐渐成为激光美术切雕加工设备应用的热点。本论文研究和开发了一种基于嵌入式数控的激光切雕控制系统,完成的主要工作如下:为提高激光加工精度和保证较高的加工速度,对常用的速度控制方法和轨迹控制方法进行了改进。针对速度控制,应用了改进型S曲线加减速控制方法,使步进电机的加减速过程快速且平稳;针对轨迹控制,应用了改进型直线插补算法,使插补计算的效率更高,并使电机运行更平稳。为了提高图形切雕加工的光洁度和支持256级灰度图像雕刻加工,设计了高精度的激光功率调节电路。根据加工速度的变化或图像像素的灰度值,通过激光器输出功率和插补输出同步控制,实现了激光器输出功率的实时调节。根据系统技术要求,完成了底层嵌入式系统硬软件开发。在硬件方面,采用了ARM9和FPGA相结合的硬件架构,由ARM9进行事件处理和数据计算,FPGA生成电平控制信号并作为ARM9的32位扩展外设,较好地兼顾了性能和成本,也提高了系统的可扩展性;在软件方面,选用Windows CE嵌入式实时操作系统作为软件平台,并应用了多线程编程技术,实现了人机交互模块、数据处理和发送模块等8个不同任务模块的并发处理,确保了加工的实时性。此外,开发了具有图像文件处理功能的上位机软件,实现了BMP文件读取、图像处理以及加工代码自动生成等功能。与底层控制软件配套使用,实现了激光图像雕刻一体化控制。本论文开发的激光切雕控制系统,在实际的激光切割和激光雕刻加工中取得了良好的加工效果,证明了所提设计方案的可行性和可靠性。与本控制系统配套的美术切雕设备整机已实现小批量出口。