激光技术是二十世纪的一大重要技术发明,世界各国纷纷布局激光加工产业,抢占激光加工技术的科技制高点,为了紧跟全球趋势,加快我国激光产业的发展,中国工程院于2018年启动了“我国激光技术与应用2035发展战略研究”。目前,全球激光切割领域的高端市场主要被国外企业占据,国产的激光切割控制系统由于技术基础薄弱,还处于借鉴模仿的阶段,在切割效率、系统的稳定性以及开放程度与国外先进产品还存在较大差距。为了解决国外对技术的封锁,满足国内企业对生产设备的升级需求,研发一款功能完备、性价比高和竞争力强的高速激光切割机控制系统具有重要意义。本课题以双运动平台激光切割机为研究对象,对控制系统的软硬件进行了设计,开发了高速高精度激光切割加工算法,完成了基于Ether CAT的高速激光切割机控制系统软件开发。主要研究工作如下:首先,从硬件和软件两个方面对高速激光切割机的总体架构进行了设计。分析了高速激光切割机的双运动平台结构特点,对切割机关键组成部分进行了选型,完成了切割机的硬件平台搭建。高速激光切割机采用基于PC的全软件开放式系统架构,通过Ether CAT总线进行通信,控制系统应用软件运行在Windows环境中,而将实时性要求较高的Ether CAT主站程序运行在RTOS-32实时环境中,保证系统的实时性。基于分层架构的思想,将控制系统软件分为人机交互层、业务逻辑层和数据访问层,采用改进的事件驱动架构对软件分层架构进行了优化。其次,以Windows 10为操作系统,Qt 5.12为开发平台,对控制系统软件的关键功能模块进行了设计和实现。在人机交互层中,进行了软件的界面设计,实现了加工路径的仿真功能。在业务逻辑层中,对软件的主要线程进行了规划,设计了事件路由器,通过事件路由的方式实现业务逻辑层的解耦,完成了加工指令生成模块以及运动控制模块。在数据访问层中,对图元的数据结构、DXF文件解析以及控制系统应用软件与Ether CAT主站之间的跨域通信进行了设计和实现。然后,基于激光切割机的双运动平台结构,开发了高速高精度激光加工算法。提出将HP滤波技术应用于宏微平台运动分解并设计了算法流程,将平滑的轨迹输出给宏平台运动,局部微小、复杂的轨迹交由微平台负责,充分利用宏平台的行程优势和微平台高加速度性能优势,实现对局部精细轨迹的快速加工,在不引入轨迹误差的同时提高加工效率。最后,针对实际切割过程中出现的问题并结合生产需要,开发了多种激光切割工艺功能,保证切割的成品质量。在完成了激光切割机控制系统软件的开发后,选择多种材料进行了激光切割加工实验,验证了所开发的控制系统软件的可靠性和稳定性以及算法的优越性。目前,本课题开发的激光切割机控制系统软件已在企业应用,满足实际的生产需求。