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本课程属于：197-激光器与光束控制工程 芯片硬件与光电工程 · 共 7 门相关课程，组合学习更完整。

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FPGA振镜控制与激光打标算法

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · 所需软硬件环境

课程导入学习目标

激光打标基础

激光与材料相互作用 · 常见激光器类型（CO2 · 光纤

激光打标基础激光

振镜扫描系统原理

振镜电机结构 · 工作原理 · 光学偏转

振镜扫描系统原理振镜电机结构

FPGA基础与开发流程

FPGA内部结构 · Verilog/VHDL基础 · 开发工具（Vivado/Quartu…

FPGA开发流程

数字信号处理基础

采样定理 · DAC/ADC接口 · 坐标变换

数字信号处理基础采样定理

振镜控制核心概念

位置环 · 速度环 · 电流环

振镜控制核心概念位置环

振镜驱动接口协议

模拟量控制（±10V） · 数字控制（SPI/I2C） · 常用振镜驱动器（如CTI

振镜驱动接口协议模拟量控制

FPGA与DAC/ADC接口设计

高速并行/串行DAC配置 · 数据锁存 · 时钟同步

坐标系统与标定

振镜坐标与工作台坐标转换 · 畸变校正 · 标定板与标定流程

坐标系统标定

矢量打标路径规划

图形解析（DXF/PLT） · 线段与曲线离散化 · 路径排序

矢量打标路径规划DXF/PLT

激光控制信号生成

激光开关控制（PWM/门控） · 功率调节 · 频率与占空比

激光控制信号生成PWM

振镜运动轨迹插补

直线插补 · 圆弧插补 · B样条插补

振镜运动轨迹插补直线插补

FPGA实现插补器

定点数运算 · 流水线设计 · 状态机控制

FPGA实现插补器

振镜伺服控制算法

PID控制器设计 · 参数整定 · 前馈补偿

振镜伺服控制算法PID

FPGA实现PID控制器

并行/串行PID架构 · 误差计算 · 输出限幅

振镜动态特性与补偿

阶跃响应 · 频率响应 · 谐振抑制

振镜动态特性补偿

激光打标质量影响因素

振镜速度 · 加速度 · 激光参数

激光打标质量影响…振镜速度

打标软件与FPGA协同

上位机通信（UART/USB/Eth… · 指令解析 · 数据缓存

FPGA打标软件

FPGA状态机与任务调度

主控状态机 · 打标任务分解 · 中断处理

简单矢量图形打标 · 包括坐标转换 · 插补

案例实战简单矢量图形打标

圆形与圆弧打标：圆弧插补算法实现 · 速度平滑 · 误差分析

案例实战圆形

文本与条码打标：字符矢量化 · 笔画顺序优化 · 条码生成与打标

案例实战文本

高速飞行打标：动态坐标补偿 · 传送带同步 · 位置触发

案例实战高速飞行打标

3D曲面打标：焦点控制 · Z轴动态调焦 · 曲面坐标映射

案例实战3D曲面打标

常见问题与调试

振镜抖动 · 过冲 · 非线性

常见问题调试

性能优化与资源利用

FPGA资源占用分析 · 时序收敛 · 流水线优化

性能优化资源利用

系统集成与测试

整机联调 · 信号完整性 · 电磁兼容

系统集成测试

安全与规范

激光安全等级 · 防护措施 · 电气安全

基于FPGA的完整激光打标机设计 · 模块划分 · 实现

综合项目FPGA

课程总结与进阶方向

知识体系回顾 · 常见误区 · 前沿技术（如深度学习打标

课程总结进阶方向