激光切割機高速數(shù)據傳輸及控制算法研究.pdf

1、激光切割以其切割應用范圍廣、速度高、切縫窄、熱影響區(qū)小、加工柔性好等優(yōu)點而廣泛應用于各種加工領域，是激光加工中發(fā)展最為成熟的一種技術。
　　 本文激光切割機是二維加工系統(tǒng)，采用飛行光路系統(tǒng)把激光能量傳輸匯聚后，從光筆輸出到工件表面，利用激光的熱蝕效應，由步進電機帶動光筆沿X-Y平面運動，實現(xiàn)對非金屬材料的加工。系統(tǒng)設計采用主從式結構，分為上位機和下位機兩部分。上位機PC機軟件負責圖形圖像的編輯處理和加工數(shù)據的傳輸；下位機DSP接

2、收到由上位機傳送的加工數(shù)據后，通過一系列插補、速度控制等算法處理轉化為步進電機和激光的控制指令，從而實現(xiàn)對非金屬板材的加工。
　　 近年來，隨著應用領域的拓展和計算機技術的迅速發(fā)展，加工部件的圖形輪廓越來越復雜，數(shù)據傳輸量越來越大，這就對數(shù)據傳輸高速性、實時性、可靠性提出了越來越高的要求；對加工速度和精度的要求越來越高；且插補算法也在不斷地進行完善和更新。這就需要不斷改進與提高軟件和硬件的性能以滿足要求。本文解決數(shù)據傳輸過程中的

3、高速、實時問題主要采用USB2.0接口來實現(xiàn)。它以靈活、方便、應用范圍廣、通信穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點，使USB2.0接口成為PC機的通用接口，尤其在總線實現(xiàn)傳輸速度達到480Mbps之后，其應用范圍更加廣闊。針對復雜加工零件高速精密加工的需求，提出了一種NURBS曲線的實時插補算法，保證插補精度、插補實時性。給出的S型曲線加減速算法能克服傳統(tǒng)加減速算法的缺點，獲得平滑的速度和加速度。
　　 本文首先介紹了激光切割技術的基本原理、特

4、點以及其在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀，論述了選題的背景及意義。
　　 其次重點介紹了本系統(tǒng)激光切割機的整體框架、工作原理；詳細論述了基于USB2.0的計算機和DSP間的高速數(shù)據傳輸以及DSP中的NURBS曲線插補和S加減速控制方法。在USB2.0實現(xiàn)高速數(shù)據傳輸中，介紹了USB2.0的基本情況、系統(tǒng)的硬件電路設計、軟件實現(xiàn)以及USB2.0調試。下位機DSP控制中論述了NURBS曲線插補、S曲線加減速控制的原理，及其具體實現(xiàn)。