李永剛,張武軍
(廣東省機械技師學院,廣東 廣州 510600)
摘 要:本文介紹了一種采用TI公司的DSP芯片TMS320LF2812開發(fā)的一套可脫機獨立運行的激光流水線打標控制系統(tǒng),該系統(tǒng)充分利用了DSP的運算速度快,功能強大,可擴展性強的特點,與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比,極大提升了整個系統(tǒng)的可靠性、適應性和工作效率。
關鍵詞:激光;流水線打標;DSP;控制系統(tǒng)
中圖分類號:TP368.2 文獻標識碼:B 文章編號:1003-7241(2013)07-0025-05
1 引言
激光打標是利用激光的高能量在工作表面上刻畫出各種文字、符號及各種各樣的圖案,它的特點是:字跡清晰、不易擦除,標刻時工作速度快,一致性好。流水線打標是專指工件在生產線上移動時對其進行的激光標刻的一種工作方式,它與傳統(tǒng)的噴墨等生產線標記相比,具有無污染、速度快、字跡清晰、適應性高、耗材少、維護少、工作時間長等特點[5]。
振鏡式激光打標的基本工作原理是激光通過X、Y振鏡鏡片的反射,經平場透鏡聚焦后在工件表面形成高能量激光點,通過控制XY振鏡的不同位置及激光的開關,實現(xiàn)激光點在工件表面上的移動,從而形成圖案[6]。
流水線打標是在靜態(tài)打標的基礎上疊加動態(tài)的流水線移動量,激光輸出時,在原靜態(tài)數(shù)據(jù)上進行位置補償,保證輸出圖形不變形,從而實現(xiàn)對運動中物體的打標工作。
系統(tǒng)的控制對象主要有:振鏡、激光器。檢測對象主要有:編碼器信號、紅外位置傳感器信號、水溫水壓故障信號、開關控制信號。
振鏡的控制方式為:由-5V－－+5V電壓信號控制電機的轉動角度,從而實現(xiàn)鏡片轉動,并帶動光斑的移動,從而實現(xiàn)激光在平面上的二維工作。
激光器的控制方式為:由PWM信號控制激光參量的強弱和開關。通過控制激光的開關與振鏡的移動的同步,則實現(xiàn)了光斑位置的精確控制。
編碼器信號采用增量式編碼器格式,實現(xiàn)對流水線速度的實時檢測,便于計算流水線的偏移量。
紅外位置傳感器實現(xiàn)對流水線上工件的檢測,當工作到達指定位置時,開始啟動激光打標。
2 控制系統(tǒng)設計
本控制系統(tǒng)結構主要由兩部份組成,一部份是在上位機(PC機)中運行的系統(tǒng)打標控制軟件,另一部份是控制振鏡、激光等相關器件的激光打標控制板。打標控制軟件主要實現(xiàn)打標數(shù)據(jù)的編輯、激光參數(shù)的設置、打標運行參數(shù)的管理等。打標控制板主要實現(xiàn)將打標數(shù)據(jù)轉換為控制振鏡運動的電壓信號、激光開關等控制,以及PC機通過USB串口通訊來對數(shù)據(jù)、參數(shù)進行管理、調用。當PC機上的打標數(shù)據(jù)、參數(shù)通過USB串口下傳到打標控制板之后,打標控制板即可實現(xiàn)脫機獨立工作。或者也可以直接使用U盤將PC機上系統(tǒng)打標軟件制作的打標文件直接通過USB口讀入控制板內存,由下位控制板上的控制面板及相關按鍵來實現(xiàn)獨立控制。
2.1 上位機系統(tǒng)打標控制軟件設計
上位PC機系統(tǒng)控制軟件采用VC++6.0開發(fā),可運行于WINDOWS XP、WINDOWS 7操作系統(tǒng)平臺。主要功能包括:
界面程序:主要完成人機交互的相關功能,包括:圖形屬性管理、圖形參數(shù)設置、圖形操作功能、各種工具欄、菜單等。
CAD管理器:主要完成圖形、圖像的顯示、修改及相關操作變換,主要包括:圖形的移動、縮放、復制、刪除、保存、讀取、組合、變換等圖形數(shù)據(jù)操作功能。它統(tǒng)一管理和調用各圖元類相關功能的具體實現(xiàn)。各圖元包括:點、線段、折線、方形、圓形、曲線、文字、條形碼、IO點、延時、軸移動、組合、群組等,各圖元類完成各自特定的具體數(shù)據(jù)實現(xiàn)。
文件譯碼器:主要完成對多種文件格式的支持,包括對PLT、DXF、AI、BMP、JPG、DST等十幾種文件的讀寫支持。
圖形算法庫:主要完成為圖形處理、編輯提供算法支持,包括:矩陣變換、失真校正、邊沿計算等,供CAD管理器調用。
配置管理器:主要是對通用的參數(shù)實現(xiàn)配置管理,參數(shù)采用INI文件格式存放,方便參數(shù)的存取及參數(shù)增減更改。
語言管理器:實現(xiàn)界面語言的切換,各種格式的語言文字采用不同文件名的INI文件格式存放,程序中每個要顯示的字符串都用一個獨立編碼進行表示,根據(jù)所選顯示語言的不同,調用不同的INI文件實現(xiàn)語言切換。
權限管理器:實現(xiàn)用戶密碼、加密解密、期限限制的設置,對生產廠家、用戶進行二級管理,便于生產廠家及用戶根據(jù)實際情況設置要保護的一些特別參數(shù)或數(shù)據(jù)。
插件管理器:主要用于擴展用戶所特需的加工插件、加工邏輯的管理。對于一些特殊的、專用的加工要求,通過插件的方式靈活的獨立添加到程序中。插件采用動態(tài)庫的形式開發(fā),通過通用接口函數(shù)進行功能函數(shù)調用及數(shù)據(jù)傳遞,實現(xiàn)對主程序的資源使用。
加工算法庫:主要實現(xiàn)加工數(shù)據(jù)進行打標輸出時的相關控制處理,包括:USB串口通訊、數(shù)據(jù)傳輸、命令收發(fā)等。
監(jiān)聽管理器:主要完成在加工過程中的對鍵盤、鼠標、IO口的監(jiān)聽和響應。
信息收集器:主要完成對工作過程和狀態(tài)的記錄與顯示。
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