CN108747029A - 一种教学型激光雕刻切割机及控制方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光雕刻技术领域，公开了一种教学型激光雕刻切割机及控制方法、应用，教学型激光雕刻切割机包括：激光产生模块、汇聚模块、主控模块、测距模块、三维图形生成模块、激光聚焦模块、切割模块、投影模块。本发明通过激光聚焦模块通过该多个线宽值拟合成一条曲线，该曲线上最细的点即为焦点，从而通过Z轴坐标获得激光的聚焦，该方法简单、快速、准确；同时通过切割模块在聚焦光束切割被切割物，切割出的切缝相比于传统激光切割的“V”形切缝边缘质量更佳，能有效的改善激光不能切割垂直边的问题，并能根据不同的需要改变切割边的形状，可以更好帮助教学实践操作。

Description

一种教学型激光雕刻切割机及控制方法、应用

技术领域

本发明属于激光雕刻技术领域，尤其涉及一种教学型激光雕刻切割机及控制方法、应用。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介。加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的。激光镌刻就是运用激光技术在物件上面刻写文字，这种技术刻出来的字没有刻痕，物体表面依然光滑，字迹亦不会磨损。然而，

激光器直接产生光束的空间强度通常呈高斯或类高斯分布，然而在雷达探测、激光照明、惯性约束核聚变等诸多领域往往要求光照均勻，为此以实现光强均匀分布为目的的激光光束匀化技术应运而生并得到了快速发展。迄今人们已研发出多种光束匀化技术―如透镜阵列法、随机相位板法、光谱色散平滑法等。

传统的针对单束激光的评价方法如因子、因子、能量比等未考虑合成光束的非高斯分布特征不能准确地反映匀化光束状况。目前针对匀化光束质量的评价主要有调制度、光束通量对比度、平顶因子和平顶光束因子等。

调制度和光束通量对比度:

调制度是指近场的平顶区域峰值强度I_max与平均强度I_avg之比，表示为

M＝I_max/I_avg；

M越接近1,光强分布越均匀，M用于描述激光束宏观的近场分布均匀性。光束通量对比度定义为

式中I_i表示各采样点的能量值，表示各采样点的平均值，表示采样点个数，C≤1，C越小，匀化效果越好。

调制度和光束通量对比度对近场光强的分布做了整体描述，但有很多不足之处，如调制度仅考虑平顶区域的一个光强最大点，具有很大的随机性；对比度虽然具有统计特性，但是不难想象具有相同对比度的近场，可能引起近场调制的原因是不同的，因此不能从本质不能反映调制来源。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有激光雕刻切割机切割时速度慢、准确性差；同时不能切割垂直边，切缝质量差，不利于更好的教学实践及展示相应技术。

如何使用一种高效、准确的方法评价光束匀化效果关系到整个匀化体系的成败，已成为激光光束匀化技术研究中的一项重要课题。针对光束匀化效果的评价，目前已有多种方法，如通量对比度、调制度、平顶因子和平顶光束因子等但尚未有统一的衡量标准。

现有技术对低信噪比下的载频估计性能仍有待提高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种教学型激光雕刻切割机及控制方法、应用。

。本发明在比较现有评价方法的基础上，提出了一种基于均匀度和平稳度的激光光束匀化性评价方法。

本发明是这样实现的，一种教学型激光雕刻切割机控制方法，所述教学型激光雕刻切割机控制方法包括：

对产生的激光进行汇聚；对汇聚后的激光利用均匀度函数评价激光均匀性，利用平稳度函数评价光强分布的平滑状态；式中W₁为光强下降到最高光强的50％时的能量，W₂为光强下降到最高光强的90％时的能量；式中I_mean为平顶区域的平均光强，I_A表示波动强度；若存在强度大于0.1I_mean的波动，将均光强与0.1I_mean相加，所得之和与I_mean的比值为光束平稳度；若无强度大于0.1I_mean的波动，找出最大波动，最大波动与I_mean的比值为光束平稳度；β≥0，β越小激光光强分布越平稳；

根据CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

对探测的工件图像利用去噪处理剪切波函数进行切和平移后得到再采用同态滤波对得到的工件图像的灰度范围进行调整，生成含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号去噪后的工件三维图形；对三维图形进行载波频率估计，得到聚焦曲线工件图；其中，

由傅里叶变换F:L²(R)——→L²(R),知的傅里叶变换表示:

对于f∈L²(R)，剪切波变换为考虑剪切波变换的可逆特性，需要满足:

各个区域的剪切波函数定义为:

确定激光焦点的聚焦曲线坐标后对工件进行激光切割；

进一步，对三维图形进行载波频率估计包括：

对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；

对所述循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；

通过所述循环共变谱提取循环频率ε＝0Hz的截面；

搜索所述截面的正负半轴的峰值，找到所述峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值；

接收信号的循环共变函数包括：

所述信号含有服从SαS分布噪声的MPSK信号，可以表示为：

其中E是信号的平均功率，M＝2^k， m＝1,2,...M,q(t)表示矩形脉冲波形，T表示符号周期，f_c表示载波频率，φ₀表示初始相位，若(此处是否需要加条件：若)w(t)是服从SαS分布的非高斯噪声，则其自共变函数定义为：

其中(x(t-τ))^<p-1>＝|x(t-τ)|^p-2x*(t-τ)，γ_x(t-τ)是x(t)的分散系数，则x(t)的循环共变定义为：

其中ε称为循环频率，T为一个码元周期；

接收信号的循环共变谱按以下进行：

循环共变谱是循环共变函数的傅里叶变换，表示为：

其循环共变谱推导为：

当M≥4时，在处，

当M＝2时，

其中Q(f)为q(t)的傅里叶变换，且

进一步，具体包括：

(1)确定焦点在Z轴坐标上对应范围H；

(2)编制加工文件，将待加工文件设置为若干个加工层，每个加工层分别对应范围H内的Z轴坐标；

(3)通过软件操作系统将每个加工层的信息传输给加工扫描系统和Z轴运动控制系统，形成完整三维坐标系并得到加工图形；

(4)通过监测系统对不同加工层的加工图形进行线宽监测，得到多个线宽值；

(5)通过将多个线宽值按拟合为一条曲线，曲线上最细的点所对应的Z轴坐标即为焦点所在位置对应的Z轴坐标；

步骤(1)中，

对应范围H是通过调节Z轴高度，根据光斑由大变小，再由小变大过程所对应的Z轴坐标为对应范围H，该对应范围H包括若干光斑大小相同但对应不同的Z轴坐标；

任意两个相邻的Z轴坐标之间具有相同的差值。

进一步，激光切割方法，具体包括：

步骤1，将入射激光束分为两束平行光束，两束平行光束平行；

步骤2，两束平行光束经折射聚焦后形成两束聚焦光束，聚焦光束具有聚焦焦点，两个聚焦焦点分别位于聚焦的光轴两侧；

步骤3，两束聚焦光束对被切割物进行切割。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述教学型激光雕刻切割机控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述教学型激光雕刻切割机控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的教学型激光雕刻切割机控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现激光光束匀化性评架装置包括：

漫反射靶、衰减片、滤光片、镜头、CCD、同步控制电路、计算机系统；

镜头发出的激光投影到漫反射靶；漫反射靶的反射激光依次经过滤光片、衰减片，投射到CCD；CCD将激光束信息传输至同步控制电路；同步控制电路与计算机系统进行信号连接；同时计算机系统对CCD发出控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述教学型激光雕刻切割机控制方法的教学型激光雕刻切割机，所述教学型激光雕刻切割机包括：

激光产生模块，与主控模块连接，用于通过激光发生器产生激光；

汇聚模块，与主控模块连接，用于通过聚焦物镜将激光产生模块产生的激光进行汇聚；

主控模块，与激光产生模块、汇聚模块、测距模块、三维图形生成模块、激光聚焦模块、切割模块、投影模块连接，用于控制各个模块正常工作；

测距模块，与主控模块连接，用于通过控制激光雕刻机的CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

三维图形生成模块，与主控模块连接，用于通过计算机依据测距的数据生成工件的三维地形图；

激光聚焦模块，与主控模块连接，用于确定激光焦点的聚焦曲线坐标；

切割模块，与主控模块连接，用于对工件进行切割操作；

投影模块，与主控模块连接，用于通过投影仪投影激光工作原理进行教学任务。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述教学型激光雕刻切割机的信息处理终端。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过激光聚焦模块将待加工的文件分成若干加工层，每一加工层对应单独的Z值坐标值，通过对每一加工层图像的加工而得到多个线宽值，通过该多个线宽值拟合成一条曲线，该曲线上最细的点即为焦点，从而通过Z轴坐标获得激光的聚焦，该方法简单、快速、准确；同时通过切割模块将入射激光束入射分为两束平行光束，两束平行光束入射到三棱镜上，经三棱镜折射后为两束折射光束，两折射光束入射到聚焦镜，经聚焦镜后形成两个聚焦焦点，两个聚焦焦点分别位于聚焦镜的光轴两侧，在聚焦光束切割被切割物，切割出的切缝相比于传统激光切割的“V”形切缝边缘质量更佳，能有效的改善激光不能切割垂直边的问题，并能根据不同的需要改变切割边的形状，可以更好帮助教学实践操作。

本发明提出了一种激光光束匀化性评价方法该方法采用均匀度和平稳度指标分别对激光整体强度分布和干涉散斑造成的内部小空间不平滑状况进行评价。使用面阵采集激光光强分布图像通过图像处理方法对光斑图像进行实时处理评价并进行了实验验证，结果表明该方法能够有效反映匀化光束质量。

本发明可以对Alpha稳定分布噪声下PSK信号的载频进行估计；本发明在低信噪比环境下具有较好的估计性能；在相同的仿真实验环境和相同的码元速率、载波频率、采样频率、采样点数和信噪比等信号参数设置条件下，本发明比现有的方法具有更好的估计性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的教学型激光雕刻切割机结构框图。

图中：1、激光产生模块；2、汇聚模块；3、主控模块；4、测距模块；5、三维图形生成模块；6、激光聚焦模块；7、切割模块；8、投影模块。

图2是本发明实施例提供的教学型激光雕刻切割机控制方法流程图。

图3是本发明实施例提供的平稳度示意图。

图4是本发明实施例提供的激光光束匀化性评价装置示意图。

图中：9、漫反射靶；10、衰减片；11、滤光片；12、镜头；13、CCD；14、同步控制电路；15、计算机系统。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的教学型激光雕刻切割机包括：激光产生模块1、汇聚模块2、主控模块3、测距模块4、三维图形生成模块5、激光聚焦模块6、切割模块7、投影模块8。

激光产生模块1，与主控模块3连接，用于通过激光发生器产生激光；

汇聚模块2，与主控模块3连接，用于通过聚焦物镜将激光产生模块1产生的激光进行汇聚；

主控模块3，与激光产生模块1、汇聚模块2、测距模块4、三维图形生成模块5、激光聚焦模块6、切割模块7、投影模块8连接，用于控制各个模块正常工作；

测距模块4，与主控模块3连接，用于通过控制激光雕刻机的CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

三维图形生成模块5，与主控模块3连接，用于通过计算机依据测距的数据生成工件的三维地形图；

激光聚焦模块6，与主控模块3连接，用于确定激光焦点的聚焦曲线坐标；

切割模块7，与主控模块3连接，用于对工件进行切割操作；

投影模块8，与主控模块3连接，用于通过投影仪投影激光工作原理进行教学任务。

如图2，本发明实施例提供的教学型激光雕刻切割机控制方法，包括：

S101：对产生的激光进行汇聚；对汇聚后的激光利用均匀度函数评价激光均匀性，利用平稳度函数评价光强分布的平滑状态；

S102：根据CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

S103：对探测的工件图像利用去噪处理剪切波函数进行切和平移，再采用同态滤波对得到的工件图像的灰度范围进行调整，生成含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号去噪后的工件三维图形；对三维图形进行载波频率估计，得到聚焦曲线工件图；

S104：确定激光焦点的聚焦曲线坐标后对工件进行激光切割；

其中，对探测的工件图像利用去噪处理剪切波函数进行切和平移后得到再采用同态滤波对得到的工件图像的灰度范围进行调整，生成含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号去噪后的工件三维图形；对三维图形进行载波频率估计，得到聚焦曲线工件图；其中，

由傅里叶变换F:L²(R)——→L²(R),知的傅里叶变换表示:

对于f∈L²(R)，剪切波变换为考虑剪切波变换的可逆特性，需要满足:

各个区域的剪切波函数定义为:

对三维图形进行载波频率估计包括：

对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；

对所述循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；

通过所述循环共变谱提取循环频率ε＝0Hz的截面；

搜索所述截面的正负半轴的峰值，找到所述峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值；

接收信号的循环共变函数包括：

所述信号含有服从SαS分布噪声的MPSK信号，可以表示为：

其中E是信号的平均功率，M＝2^k， m＝1,2,...M,q(t)表示矩形脉冲波形，T表示符号周期，f_c表示载波频率，φ₀表示初始相位，若(此处是否需要加条件：若)w(t)是服从SαS分布的非高斯噪声，则其自共变函数定义为：

其中(x(t-τ))^<p-1>＝|x(t-τ)|^p-2x*(t-τ)，γ_x(t-τ)是x(t)的分散系数，则x(t)的循环共变定义为：

其中ε称为循环频率，T为一个码元周期；

接收信号的循环共变谱按以下进行：

循环共变谱是循环共变函数的傅里叶变换，表示为：

其循环共变谱推导为：

当M≥4时，在处，

当M＝2时，

其中Q(f)为q(t)的傅里叶变换，且

进一步，具体包括：

(1)确定焦点在Z轴坐标上对应范围H；

(2)编制加工文件，将待加工文件设置为若干个加工层，每个加工层分别对应范围H内的Z轴坐标；

(3)通过软件操作系统将每个加工层的信息传输给加工扫描系统和Z轴运动控制系统，形成完整三维坐标系并得到加工图形；

(4)通过监测系统对不同加工层的加工图形进行线宽监测，得到多个线宽值；

(5)通过将多个线宽值按拟合为一条曲线，曲线上最细的点所对应的Z轴坐标即为焦点所在位置对应的Z轴坐标；

步骤(1)中，

对应范围H是通过调节Z轴高度，根据光斑由大变小，再由小变大过程所对应的Z轴坐标为对应范围H，该对应范围H包括若干光斑大小相同但对应不同的Z轴坐标；

任意两个相邻的Z轴坐标之间具有相同的差值。

进一步，激光切割方法，具体包括：

步骤1，将入射激光束分为两束平行光束，两束平行光束平行；

步骤2，两束平行光束经折射聚焦后形成两束聚焦光束，聚焦光束具有聚焦焦点，两个聚焦焦点分别位于聚焦的光轴两侧；

步骤3，两束聚焦光束对被切割物进行切割。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

激光光束匀化技术大体可分为时间域和空间域两类。时间域匀化技术在改善焦斑内部小空间周期的强度调制方面具有优势，空间域匀化技术在控制焦斑包络形状方面具有优势。

综合考虑光束匀化目的和现有匀化技术，本发明从两个方面对其匀化效果进行评价，一是对其整体包络形状，即均匀性进行评价，二是对内部小空间的平滑状况，即平稳性进行评价

1)均匀度和平稳度评价方法

为了对激光光强的整体包络形状和内部小空间的平滑状况进行评价，提出了基于均匀度和平稳度双重

判据的评价方法。均匀度描述激光光强的整体均匀效果将其定义为

式中W₁为光强下降到最高光强的50％时的能量，W₂为光强下降到最高光强的90％时的能量。

理想勻化光束局部区域_内激光光强分布具有很强的相关性，即局部区域范围内光强的统计特性变化较小。但是由于激光的高相干性，多个光束叠加会产生干涉散斑，破坏了局部的平稳性造成小空间的光强分布不平滑，本发明以激光光强截面分布图为例进行说明，如图3所示.

平稳度主要考察光束散斑情况，反映光强分布的平滑状态。其定义如下

式中I_mean为平顶区域的平均光强，I_A表示波动强度。若存在强度大于 0.1I_mean的波动，则将其相加，所得之和与I_mean的比值即为光束平稳度；若无强度大于0.1I_mean的波动，则找出最大波动，最大波动与I_mean的比值即为光束平稳度。β≥0，β越小激光光强分布越平稳。

下面结合评价测量对本发明作进一步描述。

如图4，激光光束匀化性评装置由漫反射靶9、衰减片10、滤光片11、镜头12、CCD13、同步控制电路14、计算机系统15等组成。

由于CCD探测器具有高灵敏度和低饱和光强的特点，所以实验必须使用光学衰减器。为精细地控制衰减程度，选用在待测激光波长范围内吸收系数稳定、表面均匀性好的中性玻璃衰减片，根据被测激光强度的不同，选择适当衰减幅度，从而有效利用的动态范围。通过镜头调节使光斑面积占到接收图像面积以上，以提高测量精度。同步控制电路提取场同步信号，触发激光器发出脉冲射激光照射漫反射靶保证被测激光的单脉冲选取

CCD获取的图像通常含有很多噪声，如背景光、CCD固有噪声等。为降低噪声对图像质量的影响，采用二次相减法对图像进行去噪预处理，即在无激光照射时，采集幅背景图像，对其进行平均运算，将平均后的图像作为背景图像；在激光照射时，采集一帧图像作为主动图像；对主动图像与背景图像相减，即可消除大部分噪声。预处理后的光斑图像仍含有背景像素，鉴于光斑图像亮度较高、背景简单等特点，选用最大熵法阈值分割方法对图像进行分割处理。

光斑提取出来之后，需要确定光斑的中心，常用的光斑图像中心定位方法有质心法、高斯分布拟合法和椭圆拟合法等。由于激光经匀化处理后光斑没有明显的边缘，不一定为标准的圆形或椭圆，因此选用质心法定位光斑中心，公式如

式中(X,Y)表示光斑质心坐S标，A[I,j]表示代表第i行第j列的灰度值。

以光斑质心为中心，选一条过中心的直线l₁并过中心做该直线的垂线l₂。l₁和l₂即为激光光强切面分布曲线。计算l₁和l₂均匀度α₁和α₂，计算l₁和l₂平稳度β₁和β₂，按如下公式进行加权：

得到的α为激光光束均匀度,β为激光光束平稳度。

下面结合理论分析与实验测量对本发明作进一步描述。

根据图4建立的实验系统，对普通高斯光束、使用透镜阵列进行匀化和光谱色散平滑单元进行匀化

的激光光束进行采集评价。所用激光波长为基频光，出射的倍频光透镜阵列包含个透镜元，透镜元口径为透镜元焦距为主聚焦透镜焦距为，为工业型摄像机。

透镜阵列将人射光束分成大量光束，透镜元的作用是产生空间的相位调制，激光经过透镜元和主聚焦

透镜后焦斑的大小可表示为

式中d和f分别是透镜元的口径和焦距，f_a为主聚焦透镜焦距可见不同的焦距和口径便可获得不同大小的焦斑，并且多束光束叠加，可使光束均匀度提高，但是由于激光的高相干性，多个光束叠加会产生干涉条纹。

光谱色散平滑单元主要由电光相位调制器和光栅组成。设人射激光横向空间分布为中心圆频率为w₀，经过该单元后光场如下：

式中J_n为n阶第一类贝塞尔函数，δ和w_m分别是电光调制器的调制深度和圆调制频率。光束经过透镜阵列和光谱色散平滑单元后，出射光场为各光波分量的叠加，一定时间内平均的光强分布为

式中为出射光场°某一瞬时靶面光强分布是具有高度空间强度调制的干涉图样，但图样会随时间快速变化在足够短时间间隔内做到时间意义上的平滑，消除小尺度不均匀，这就是光谱色散平滑法的基本原理。

本发明提出了一种激光光束匀化性评价方法该方法采用均匀度和平稳度指标分别对激光整体强度分布和干涉散斑造成的内部小空间不平滑状况进行评价。使用面阵采集激光光强分布图像通过图像处理方法对光斑图像进行实时处理评价并进行了实验验证，结果表明该方法能够有效反映匀化光束质量。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如， DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种教学型激光雕刻切割机控制方法，其特征在于，所述教学型激光雕刻切割机控制方法包括：

对产生的激光进行汇聚；对汇聚后的激光利用均匀度函数评价激光均匀性，利用平稳度函数评价光强分布的平滑状态；式中W₁为光强下降到最高光强的50％时的能量，W₂为光强下降到最高光强的90％时的能量；式中I_mean为平顶区域的平均光强，I_A表示波动强度；若存在强度大于0.1I_mean的波动，将均光强与0.1I_mean相加，所得之和与I_mean的比值为光束平稳度；若无强度大于0.1I_mean的波动，找出最大波动，最大波动与I_mean的比值为光束平稳度；β≥0，β越小激光光强分布越平稳；

根据CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

对探测的工件图像利用去噪处理剪切波函数进行切和平移后得到再采用同态滤波对得到的工件图像的灰度范围进行调整，生成含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号去噪后的工件三维图形；对三维图形进行载波频率估计，得到聚焦曲线工件图；其中，

确定激光焦点的聚焦曲线坐标后对工件进行激光切割。

2.如权利要求1所述教学型激光雕刻切割机控制方法，其特征在于，对三维图形进行载波频率估计包括：

对接收的含有Alpha稳定分布噪声的PSK信号求循环共变函数；

对所述循环共变函数进行傅里叶变换，求其循环共变谱；

通过所述循环共变谱提取循环频率ε＝0Hz的截面；

搜索所述截面的正负半轴的峰值，找到所述峰值对应的正负频率值，并取绝对值后求均值作为载频的估计值；

接收信号的循环共变函数包括：

所述信号含有服从SαS分布噪声的MPSK信号，可以表示为：

其中E是信号的平均功率，M＝2^k，m＝1,2,...M,q(t)表示矩形脉冲波形，T表示符号周期，f_c表示载波频率，φ₀表示初始相位，若(此处是否需要加条件：若)w(t)是服从SαS分布的非高斯噪声，则其自共变函数定义为：

其中(x(t-τ))^<p-1>＝|x(t-τ)|^p-2x*(t-τ)，γ_x(t-τ)是x(t)的分散系数，则x(t)的循环共变定义为：

其中ε称为循环频率，T为一个码元周期；

接收信号的循环共变谱按以下进行：

循环共变谱是循环共变函数的傅里叶变换，表示为：

其循环共变谱推导为：

当M≥4时，在处，

当M＝2时，

其中Q(f)为q(t)的傅里叶变换，且

3.如权利要求1所述教学型激光雕刻切割机控制方法，其特征在于，激光聚焦方法，具体包括：

(1)确定焦点在Z轴坐标上对应范围H；

(2)编制加工文件，将待加工文件设置为若干个加工层，每个加工层分别对应范围H内的Z轴坐标；

(3)通过软件操作系统将每个加工层的信息传输给加工扫描系统和Z轴运动控制系统，形成完整三维坐标系并得到加工图形；

(4)通过监测系统对不同加工层的加工图形进行线宽监测，得到多个线宽值；

(5)通过将多个线宽值按拟合为一条曲线，曲线上最细的点所对应的Z轴坐标即为焦点所在位置对应的Z轴坐标；

步骤(1)中，

对应范围H是通过调节Z轴高度，根据光斑由大变小，再由小变大过程所对应的Z轴坐标为对应范围H，该对应范围H包括若干光斑大小相同但对应不同的Z轴坐标；

任意两个相邻的Z轴坐标之间具有相同的差值。

4.如权利要求1所述教学型激光雕刻切割机控制方法，其特征在于，激光切割方法，具体包括：

步骤1，将入射激光束分为两束平行光束，两束平行光束平行；

步骤2，两束平行光束经折射聚焦后形成两束聚焦光束，聚焦光束具有聚焦焦点，两个聚焦焦点分别位于聚焦的光轴两侧；

步骤3，两束聚焦光束对被切割物进行切割。

5.一种实现权利要求1～4任意一项所述教学型激光雕刻切割机控制方法的计算机程序。

6.一种实现权利要求1～4任意一项所述教学型激光雕刻切割机控制方法的信息数据处理终端。

7.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-8任意一项所述的教学型激光雕刻切割机控制方法。

8.一种实现权利要求1所述教学型激光雕刻切割机控制方法得出激光光束匀化性评架装置，其特征在于，所述激光光束匀化性评架装置包括：

漫反射靶、衰减片、滤光片、镜头、CCD、同步控制电路、计算机系统；

镜头发出的激光投影到漫反射靶；漫反射靶的反射激光依次经过滤光片、衰减片，投射到CCD；CCD将激光束信息传输至同步控制电路；同步控制电路与计算机系统进行信号连接；同时计算机系统对CCD发出控制指令。

9.一种实现权利要求1所述教学型激光雕刻切割机控制方法的教学型激光雕刻切割机，其特征在于，所述教学型激光雕刻切割机包括：

激光产生模块，与主控模块连接，用于通过激光发生器产生激光；

汇聚模块，与主控模块连接，用于通过聚焦物镜将激光产生模块产生的激光进行汇聚；

主控模块，与激光产生模块、汇聚模块、测距模块、三维图形生成模块、激光聚焦模块、切割模块、投影模块连接，用于控制各个模块正常工作；

测距模块，与主控模块连接，用于通过控制激光雕刻机的CCD激光位移传感器探测激光头与工件之间的距离；

三维图形生成模块，与主控模块连接，用于通过计算机依据测距的数据生成工件的三维地形图；

激光聚焦模块，与主控模块连接，用于确定激光焦点的聚焦曲线坐标；

切割模块，与主控模块连接，用于对工件进行切割操作；

投影模块，与主控模块连接，用于通过投影仪投影激光工作原理进行教学任务。

10.一种搭载权利要求9所述教学型激光雕刻切割机的信息处理终端。