運(yùn)動(dòng)控制卡在激光雕刻領(lǐng)域的研究與應(yīng)用
一、引言
隨著光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，激光雕刻技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，雕刻精度要求越來越高。體現(xiàn)激光材料加工的發(fā)展水平有三個(gè)方面的因素：**是激光器技術(shù)，即應(yīng)用于激光材料加工的激光器件技術(shù)；**是激光設(shè)備加工的機(jī)械、控制系統(tǒng)等，即激光加工設(shè)備；第三是激光加工工藝水平。因?yàn)榧す馄骷夹g(shù)已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，所以能否對(duì)激光設(shè)備進(jìn)行有效的控制以及激光的加工工藝水平成為激光雕刻技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。
目前，國(guó)內(nèi)專門生產(chǎn)激光雕刻設(shè)備的廠家很多，他們競(jìng)爭(zhēng)已由激光器技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)す庠O(shè)備和加工工藝的有效控制，能否有效解決如下問題：三維圖形多軸聯(lián)動(dòng)、高速激光掃描和快速推進(jìn)引起的振動(dòng)、掃描幅面大小和掃描精度、激光的同步掃描和往復(fù)掃描錯(cuò)位、復(fù)雜算法和規(guī)則圖形插補(bǔ)問題等，已經(jīng)成為競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
二、基于DSP和FPGA的設(shè)計(jì)
針對(duì)上述各種問題，結(jié)合多年運(yùn)動(dòng)控制的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于資源豐富的FPGA和功能強(qiáng)大的DSP的運(yùn)動(dòng)控制卡——MPC03，在激光雕刻調(diào)試中，成功的解決了上述各種問題。
1、MPC03運(yùn)動(dòng)控制卡簡(jiǎn)介
⑴ DSP從主機(jī)接收運(yùn)動(dòng)指令或運(yùn)動(dòng)指令塊，并把從主機(jī)讀取的大量圖形數(shù)據(jù)
實(shí)時(shí)的寫入FPGA的RAM區(qū)，并向主機(jī)發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)：位置、I/O狀態(tài)等；
⑵ FPGA芯片根據(jù)接收的指令，完成多軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制（二維圖形為兩軸，三維圖形為三軸）：位置、速度、插補(bǔ)、PID調(diào)節(jié)等；
⑶ 在運(yùn)動(dòng)過程中，F(xiàn)PGA同步讀取RAM區(qū)的圖形數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的‘0’或‘1’狀態(tài)，實(shí)時(shí)地 決定是否開關(guān)光，而且并行處理與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的外部I/O信號(hào)和通用I/O信號(hào)。
⑷ MPC03運(yùn)動(dòng)控制卡性能指標(biāo)如下：
*高脈沖輸出頻率FH：15MHz
脈沖輸出頻率范圍F：0.002～15,000,000 Hz
*小分辨率Mmin ：0.002
脈沖頻率設(shè)置步長(zhǎng)R ：1～8191
定位脈沖數(shù)范圍R0 ：0～4,294,967,295
自動(dòng)降速點(diǎn)設(shè)置范圍R6 ：0～4,294,967,295
增減計(jì)數(shù)器設(shè)置范圍R10：0～4,294,967,295
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