光纖激光打標機數(shù)字控制系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、激光打標是用激光束在各種待打標的材料表面打上永久的圖形或文字。激光打標技術具有速度快、效率高、精度高、打標內(nèi)容豐富，與材料無機械接觸、無污染、成本低等優(yōu)點。由于掃描振鏡響應速度快、定位精度高，因此振鏡式激光打標已成為激光打標的主要發(fā)展方向。
　　 高速、高精度是振鏡式激光打標努力方向，其決定因素主要有三方面:
　　 (1)響應速度快，掃描精度高，抗干擾能力強的數(shù)字振鏡;
　　 (2)光斑直徑小、圓度高、輪廓規(guī)則清

2、晰的激光器;
　　 (3)高速高精度的數(shù)字振鏡控制系統(tǒng)。
　　 在分析和比較各種打標機控制系統(tǒng)的基礎上，本文提出了“PC機（上機位）+數(shù)字控制板卡（下位機）”的數(shù)字控制系統(tǒng)，其中數(shù)字控制板卡是控制系統(tǒng)的核心。國內(nèi)公司的數(shù)字控制板卡采用“模擬控制板卡+DA板”方式，容易引入干擾，控制精度受到模擬控制板卡制約，并不是真正意義的數(shù)字控制板卡。本論文的主要內(nèi)容就是設計一款真正意義上的數(shù)字控制板卡，直接輸出數(shù)字信號以控制數(shù)字振鏡和

3、光纖激光器，實現(xiàn)高速高精度的激光打標。
　　 為了設計激光打標數(shù)字控制板卡，采用DSP芯片作為控制板卡的主處理器，運算速度快，實時性高;使用具有高傳輸速率和支持熱插拔的USB總線進行上位機與數(shù)字控制板的通信;打標圖形的數(shù)據(jù)處理算法由具有高速運算能力的DSP完成，并將包含控制信息的信號傳輸?shù)紺PLD芯片;控制信號由具有強大邏輯控制功能的CPLD芯片按規(guī)定的時序輸出，以減輕DSP芯片的負擔;使用能傳輸差分信號且傳輸速度快、距離遠的R

4、S-485總線進行控制板卡與數(shù)字振鏡和激光器的通信。
　　 二維振鏡物鏡前掃描系統(tǒng)能夠方便地校正離焦誤差，使得激光束能夠聚焦在同一焦平面上，但是會產(chǎn)生“桶-枕失真”。為了校正此失真，采用最小二乘曲線擬合的方法，在詳細分析失真產(chǎn)生的原因的基礎上，計算得到一個用掃描點坐標(x，y)表示的誤差補償多項式，對振鏡的偏轉角度進行一定的校正。
　　 通過實驗仿真可得，經(jīng)過失真校正之后，可以將打標點的最大誤差由3.2mm降至20um以