激光技术作为新兴的高新技术领域,以其定向发光、亮度极高、颜色极纯、能量极大等优点,在光、机、电、材料和检测等多门学科上都有着广泛的应用。受到现代科技水平发展的限制,便携可靠的高功率激光器还处在研发阶段,这给激光技术在某些领域的应用带来了一定的约束。一种可行的解决方法是叠加多束激光的能量,使功率提高一个数量级。本文研究多激光束调焦与准直系统的设计与实现,该系统提供一种可搭载多个激光器的物理框架,通过多个三维线性平台实现对多束激光光路的独立控制,达到激光准直和调焦的目的。本文着重描述上述系统的硬件实现、控制系统设计和软件实现,对于多平台协同控制领域具有一定的现实参考意义。首先,本文给出了多激光束调焦与准直系统的总体设计方案。针对系统要求的0.022mm的静态定位精度和0.11mm的动态跟踪误差,给出了系统硬件设计的需求;针对系统要求的50Hz的控制周期和调焦平台和准直平台的手动、自动控制要求,给出了软件总体方案和实现方法。其次,进行了系统硬件的选型和性能校验。根据系统的结构限制和性能要求,选择了由VP-25XA高精度线性平台和PM-012线性平台组合而成的三维线性平台作为准直平台的执行器,LAC320音圈电机作为调焦平台的执行器。通过参数校验,验证了执行器能够满足系统的静态和动态性能要求,保证了硬件选择的合理性和系统实现的可能性。再次,为了满足系统的位置跟踪要求,对LAC320音圈电机进行了控制系统设计。研究了速度环、位置环双闭环控制策略,设计了PID控制器,并分析了校正后的速度环和位置环的阶跃响应特性曲线,以及二者对固定信号的跟踪性能曲线。最后,设计了上位机软件。软件主体利用C++语言编写,利用xml语言进行关键信息存储,利用MFC类库实现界面绘制,利用libxml2.dll类库进行xml文件的操作。算法方面,利用了AC算法提高了数据解析的效率,并改进了存储空间利用率;利用基于HASH表的快速查表法减少了开环调焦功能的执行时间;利用爬山算法和二分法,实现了闭环调焦功能,并提高了其执行效率。实验证明,上位机功能全部实现,算法有效。本文侧重于给出一个比较完整的系统设计流程,叙述了系统关键部分的设计思路和详细设计方法,通过分块测试,验证了系统各部分设计的合理性。测试结果表明,本文开展的多激光束调焦与准直系统的方案设计研究,实现了多激光束的调焦与准直的功能,并达到了控制精度要求和控制周期要求,较好的满足了设计需求。