雕刻工艺不断发展,传统雕刻机已经无法完全满足市场需求。激光加工是一种非接触性雕刻技术,因为其超高的工作效率、可靠的安全性、更低的噪音等特点在广告,工艺品加工等行业被广泛的应用。在激光雕刻机的应用过程中,一些弊端也逐渐暴露出来,主要问题是控制系统在控制插补运算数据处理能力弱,因此不能完成对加工拐点处的平滑加工,使得工件加工精度降低,导致加工效率不能进一步提高,控制响应速度较慢。提高控制系统的数据处理能力以及优化改善拐点处速度处理十分重要。在基于激光加工原理前提下,对激光机软硬件进行优化设计及选型,通过搭建完善激光器的驱动改善控制系统的数据处理能力,优化数据通信结构,以提高曲线加工时控制系统数据处理能力。传统雕刻机是单机结构,小型单片机在对复杂图形加工中无法完成充分的插补运算,在此基础上提出应用FPGA协同STM32主控芯片主从式控制系统结构。下位机通过STM32主控芯片和上位机完成数据信息交互。考虑到系统需要对下机位进行实时数据交互,因此使用PC计算机通过USB数据端口与下机位连接的方式,完成上机位对下机位实现信息实时交互。针对目前数控系统在曲线加工出现的大量连续微小线段瑕疵现象,提出了改进控制系统插补算法的设计方案。传统算法使得雕刻机加工效率低以及控制精确度不高等问题。对雕刻机系统中连续小线段高速平滑加工功能进行优化,提出了一种通过非均匀B样条曲线来实现更加精确的曲线路径的拟合,通过优化曲线拐角处的速度规划以及结合速度前瞻性的非对称S型速度算法完成整体控制系统的优化提升。该方案有效提高了控制系统的运算能力和插补运算的精确度。通过非均匀B样条算法对加工曲线进行更加精确的拟合,利用非对称S型速度算法提高控制系统对曲线连续小线段速度规划能力。并在插补运算中增添速度前瞻性算法,提高插补算法运算速度。对非均匀B样条算法以及速度前瞻性设计测试,测试结果表明该算法可以有效地提高曲线拟合程度以及速度规划。