[go: up one dir, main page]

CN108733000B - 一种大幅面振镜加工系统及控制方法 - Google Patents

一种大幅面振镜加工系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108733000B
CN108733000B CN201810643966.5A CN201810643966A CN108733000B CN 108733000 B CN108733000 B CN 108733000B CN 201810643966 A CN201810643966 A CN 201810643966A CN 108733000 B CN108733000 B CN 108733000B
Authority
CN
China
Prior art keywords
galvanometer
controller
control host
plane
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810643966.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108733000A (zh
Inventor
代田田
朱晓锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd filed Critical Shanghai Friendess Electronic Technology Co ltd
Priority to CN201810643966.5A priority Critical patent/CN108733000B/zh
Publication of CN108733000A publication Critical patent/CN108733000A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108733000B publication Critical patent/CN108733000B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，具体地说是一种大幅面振镜加工系统及控制方法。一种大幅面振镜加工系统，其特征在于：上位机软件基于控制主机PC，控制主机PC通过振镜控制器与振镜连接；控制主机PC通过平面双轴架构控制器与平面双轴架构连接；所述的控制主机PC与振镜控制器之间采用通讯线路连接；控制主机PC与平面双轴架构控制器之间采用通讯线路连接；振镜控制器内设有芯片ARM和FPGA和两路编码器。同现有技术相比，结合了平面运动加工尺寸大、振镜运动速度快的特点，控制系统将平面运动和振镜运动集成在一起，很好解决了小幅面振镜激光加工的限制。

Description

一种大幅面振镜加工系统及控制方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体地说是一种大幅面振镜加工系统及控制方法。
背景技术
在激光加工领域中，常见的振镜激光加工装置虽然速度快，但受制于镜深、振镜电机旋转角度的影响，加工幅面很小。另一种平面的激光装置虽然幅面可以做到很大，但相比振镜加工速度很慢，而且存在加工抖动等劣势。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种大幅面振镜加工系统及控制方法，通过同步控制平面运动和振镜运动，可实现高速、高精度、高稳定性激光加工。
为实现上述目的，设计一种大幅面振镜加工系统，包括上位机软件、振镜、平面双轴架构、控制主机PC、振镜控制器、激光加工系统，其特征在于：上位机软件基于控制主机PC，控制主机PC通过振镜控制器与振镜连接；控制主机PC通过平面双轴架构控制器与平面双轴架构连接；所述的控制主机PC与振镜控制器之间采用通讯线路连接；所述的控制主机PC与平面双轴架构控制器之间采用通讯线路连接；所述的振镜控制器内设有芯片ARM和FPGA和两路编码器。
所述的控制主机PC与振镜控制器、平面双轴架构控制器采用EtherCAT或者PCI高速总线连接。
一种大幅面振镜加工系统的控制方法，具体控制方法如下：
（1）在上位机软件上导入加工图形；
（2）控制主机PC将加工图形解析成平面双轴架构的X/Y平面运动的数据和振镜运动的初步数据，并同时发送图形失真补偿数据；
（3）控制主机PC将参数转换为（SX，SY），并将坐标数据输送至平面双轴架构控制器，平面双轴架构控制器控制平面双轴架构移动到指定位置；
（4）控制主机PC将参数转换为振镜坐标（SA、SB），SA=X坐标-SX，SB=Y坐标-SY，并将坐标数据和失真补偿数据输送至振镜控制器，ARM芯片进行数据转换和插值计算后传送给FPGA芯片，FPGA控制振镜控制器，振镜控制器控制振镜移动到指定位置；
（5）振镜控制器通过平面双轴架构控制器实时采集平面双轴架构实际移动数据EncoderX、EncoderY，并做实时调整，ΔX=SX-EncoderX，ΔY=SY-EncoderY，SX=SX-ΔX，SY=SY-ΔY；
（6）平面双轴架构及振镜位置到位后，控制主机PC控制激光加工系统进行加工工作；
（7）结束。
所述的控制主机PC控制平面双轴架构移动的信号为数字信号或者模拟量信号。
所述的振镜控制器控制振镜运动为基于XY2-100协议的数字量信号。
所述的控制主机PC控制激光加工系统的频率、功率、脉宽参数。
本发明同现有技术相比，结合了平面运动加工尺寸大、振镜运动速度快的特点，控制系统将平面运动和振镜运动集成在一起，很好解决了小幅面振镜激光加工的限制。同时系统实时采集编码器信号调整加工轨迹，保证了精度要求，从而实现高速、高精度、高稳定性的大幅面振镜激光加工。
附图说明
图1为本发明机械结构示意图。
图2为本发明控制系统示意图。
图3为本发明数据流示意图。
图4为本发明软件流程示意图。
参见图1，1为振镜控制器，2为上位机软件，3为平面双轴架构控制器，4为平面双轴架构，5为振镜，6为控制主机PC。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，上位机软件2基于控制主机PC 6，控制主机PC 6通过振镜控制器1与振镜5连接；控制主机PC 6通过平面双轴架构控制器3与平面双轴架构4连接；所述的控制主机PC 6与振镜控制器1之间采用通讯线路连接；所述的控制主机PC 6与平面双轴架构控制器3之间采用通讯线路连接；所述的振镜控制器1内设有芯片ARM和FPGA和两路编码器。
振镜控制器1与控制主机PC 6控制周期小于1ms，振镜控制器1与控制主机机PC 6采用EtherCAT或者PCI高速总线连接。
振镜5固定在Z轴上，保持与加工物体的距离与焦距一致。平面双轴架构控制器3控制加工零件进行X方向和Y方向运动，运动轴可以是滚珠丝杠结构也可以是齿轮齿条结构。
X、Y加工幅面可由振镜加工的几百毫米扩大到几千毫米，执行机构为电机或马达。
振镜加工的区域由振镜电机旋转角度和焦距决定。
控制主机PC 6与振镜控制器1的通信数据量比较大，为保证正常数据通信，通信周期≤1ms，使用EtherCAT或PCI高速总线。
上位机软件2设置加工速度、扫描速度、激光器频率、激光器功率等工艺参数控制加工效果。
如图2所示，一种大幅面振镜加工系统的控制方法，具体控制方法如下：
（1）在上位机软件上导入加工图形；
（2）控制主机PC将加工图形解析成平面双轴架构的X/Y平面运动的数据和振镜运动的初步数据，并同时发送图形失真补偿数据；
（3）控制主机PC将参数转换为（SX，SY），并将坐标数据输送至平面双轴架构控制器，平面双轴架构控制器控制平面双轴架构移动到指定位置；
（4）控制主机PC将参数转换为振镜坐标（SA、SB），SA=X坐标-SX，SB=Y坐标-SY，并将坐标数据和失真补偿数据输送至振镜控制器，ARM芯片进行数据转换和插值计算后传送给FPGA芯片，FPGA控制振镜控制器，振镜控制器控制振镜移动到指定位置；
（5）振镜控制器通过平面双轴架构控制器实时采集平面双轴架构实际移动数据EncoderX、EncoderY，并做实时调整，ΔX=SX-EncoderX，ΔY=SY-EncoderY，SX=SX-ΔX，SY=SY-ΔY；
（6）平面双轴架构及振镜位置到位后，控制主机PC控制激光加工系统进行加工工作；
（7）结束。
振镜最快响应周期10us，以1ms系统循环周期为例，控制主机每个周期发100组数据到振镜控制器。可通过软件数据编码方式降低占用带宽，数据传送到控制系统ARM处理，同时进行插值运算。计算后将数据传给FPGA。
控制主机控制平面双轴架构移动的信号为数字信号或者模拟量信号。
振镜控制器控制振镜运动为基于XY2-100协议的数字量信号。
控制主机控制激光加工系统的频率、功率、脉宽参数。
控制主机控制平面运动的数字量信号是PUL、DIR信号，PUL信号控制速度和位置，DIR信号控制方向；模拟量信号是电压或电流信号，大小控制速度，正负控制方向。振镜控制器控制振镜数字量信号是16位（0~65535）数据对应振镜电机旋转角度。编码器信号是数字量A、B、Z信号。在加工过程中，振镜和X、Y轴插补运动，根据编码器反馈进行补偿，保证了效率和精度。
如图3所示，上位机软件将数据解析成X/Y平面运动的数据和振镜运动的初步数据，同时发送图形失真补偿数据。上位机将坐标数据、图形失真补偿数据发给振镜控制器，振镜控制器通过内部通讯总线传输给FPGA芯片。FPGA芯片通过编码器值和ARM传输的数据进行计算，输出控制振镜信号。控制主机将加工状态反馈给上位机。整个数据传输过程要求：1）控制X/Y平面运动的数据和振镜数据同步性要好，抖动误差小于1us；2）ARM主芯片要求存储器空间大，主频高，运算能力强；3）ARM和FPGA内部通讯速率高，大于1Gbit/s；4）FPGA主芯片编码器信号实时采样；5）振镜数据建立时间小于50ns。
如图4所示，导入上位机软件支持格式的图形，设置好加工工艺参数，加工时上位机软件将执行数据发送给控制系统。控制系统进行数据处理，转换为控制X、Y轴平面运动的信号和振镜运动的信号，同时采集编码器信号进行实时调整。X、Y轴平面运动速度理论可达1000mm/s，振镜运动速度理论可达12000mm/s。由于振镜负载惯量小，加速度约等于无穷大，整个加工效率非常高。加工完图形后整个过程结束。
以上技术方案有以下优点：1、这种加工装置同时控制平面、振镜，从根本上解决了小幅面振镜加工问题；2、X、Y平面运动和振镜运动相互插补，速度快，加工效率高；3、采集编码器反馈，实时调整偏差，保证加工精度；4、此种装置应用范围广，可用于激光打标、激光焊接、激光切割等行业。

Claims (5)

1.一种大幅面振镜加工系统，包括上位机软件、振镜、平面双轴架构、控制主机PC、振镜控制器、激光加工系统，其特征在于：上位机软件（2）基于控制主机PC（6），控制主机PC（6）通过振镜控制器（1）与振镜（5）连接；控制主机PC（6）通过平面双轴架构控制器（3）与平面双轴架构（4）连接；所述的控制主机PC（6）与振镜控制器（1）之间采用通讯线路连接；所述的控制主机PC（6）与平面双轴架构控制器（3）之间采用通讯线路连接；所述的振镜控制器（1）内设有芯片ARM和FPGA和两路编码器；
所述的加工系统的具体控制方法如下：
（1）在上位机软件上导入加工图形；
（2）控制主机PC将加工图形解析成平面双轴架构的X/Y平面运动的数据和振镜运动的初步数据，并同时发送图形失真补偿数据；
（3）控制主机PC将参数转换为（SX，SY），并将坐标数据输送至平面双轴架构控制器，平面双轴架构控制器控制平面双轴架构移动到指定位置；
（4）控制主机PC将参数转换为振镜坐标（SA、SB），SA=X坐标-SX，SB=Y坐标-SY，并将坐标数据和失真补偿数据输送至振镜控制器，ARM芯片进行数据转换和插值计算后传送给FPGA芯片，FPGA控制振镜控制器，振镜控制器控制振镜移动到指定位置；
（5）振镜控制器通过平面双轴架构控制器实时采集平面双轴架构实际移动数据EncoderX、EncoderY，并做实时调整，ΔX=SX-EncoderX，ΔY=SY-EncoderY，SX=SX-ΔX，SY=SY-ΔY；
（6）平面双轴架构及振镜位置到位后，控制主机PC控制激光加工系统进行加工工作；
（7）结束。
2.根据权利要求1所述的一种大幅面振镜加工系统，其特征在于：所述的控制主机PC（6）与振镜控制器（1）、平面双轴架构控制器（3）采用EtherCAT或者PCI高速总线连接。
3.根据权利要求1所述的一种大幅面振镜加工系统，其特征在于：所述的控制主机PC控制平面双轴架构移动的信号为数字信号或者模拟量信号。
4.根据权利要求1所述的一种大幅面振镜加工系统，其特征在于：所述的振镜控制器控制振镜运动为基于XY2-100协议的数字量信号。
5.根据权利要求1所述的一种大幅面振镜加工系统，其特征在于：所述的控制主机PC控制激光加工系统的频率、功率、脉宽参数。
CN201810643966.5A 2018-06-21 2018-06-21 一种大幅面振镜加工系统及控制方法 Active CN108733000B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810643966.5A CN108733000B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种大幅面振镜加工系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810643966.5A CN108733000B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种大幅面振镜加工系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108733000A CN108733000A (zh) 2018-11-02
CN108733000B true CN108733000B (zh) 2020-10-27

Family

ID=63930279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810643966.5A Active CN108733000B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种大幅面振镜加工系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108733000B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110102902A (zh) * 2019-05-09 2019-08-09 武汉华工激光工程有限责任公司 一种激光去除af溢镀膜层工艺方法
CN111505992B (zh) * 2020-05-06 2021-05-18 清华大学 一种具有多种连接方式的多通道激光振镜运动控制系统
CN112171069B (zh) * 2020-09-28 2022-07-12 广州翔声智能科技有限公司 一种激光刻印系统
CN112171070B (zh) * 2020-09-28 2022-05-31 广州翔声智能科技有限公司 一种激光刻印运动系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101256407A (zh) * 2007-11-23 2008-09-03 固高科技(深圳)有限公司 一种激光、振镜、电机的一体运动控制系统
CN101870039A (zh) * 2010-06-12 2010-10-27 中国电子科技集团公司第四十五研究所 双工作台驱动激光加工机及其加工方法
CN102117053A (zh) * 2010-12-20 2011-07-06 山西飞虹激光科技有限公司 激光切割机智能化计算机数控系统
CN103008878A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 苏州天弘激光股份有限公司 振镜加工的四坐标系校正方法
CN105137916A (zh) * 2015-09-09 2015-12-09 华中科技大学 一种振镜式激光扫描大幅面材料成形加工控制系统
CN106994561A (zh) * 2016-01-26 2017-08-01 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种动态旋转打标控制系统和控制方法
US10401144B2 (en) * 2011-12-06 2019-09-03 Hexagon Technology Center Gmbh Coordinate measuring machine having a camera

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3607259B2 (ja) * 2002-04-16 2005-01-05 ヤマザキマザック株式会社 ３次元線状加工装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101256407A (zh) * 2007-11-23 2008-09-03 固高科技(深圳)有限公司 一种激光、振镜、电机的一体运动控制系统
CN101870039A (zh) * 2010-06-12 2010-10-27 中国电子科技集团公司第四十五研究所 双工作台驱动激光加工机及其加工方法
CN102117053A (zh) * 2010-12-20 2011-07-06 山西飞虹激光科技有限公司 激光切割机智能化计算机数控系统
US10401144B2 (en) * 2011-12-06 2019-09-03 Hexagon Technology Center Gmbh Coordinate measuring machine having a camera
CN103008878A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 苏州天弘激光股份有限公司 振镜加工的四坐标系校正方法
CN105137916A (zh) * 2015-09-09 2015-12-09 华中科技大学 一种振镜式激光扫描大幅面材料成形加工控制系统
CN106994561A (zh) * 2016-01-26 2017-08-01 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种动态旋转打标控制系统和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108733000A (zh) 2018-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108733000B (zh) 一种大幅面振镜加工系统及控制方法
CN109890553B (zh) 用于激光机械加工多个相对较大工件的方法及系统
CN108213744B (zh) 一种基于工控机的激光微孔加工协同控制系统及其方法
CN104267670B (zh) 一种激光飞行打标硬件补偿方法
JP5905545B2 (ja) Ｉ／ｏ制御システム
US20060186849A1 (en) Servo control device and method of adjusting servo system
CN110362010B (zh) 一种模块化多轴激光振镜运动控制器
CN108480841B (zh) 用于激光微孔加工的光束扫描系统及光束扫描方法
CN106735940A (zh) 激光切割机
CN108453733B (zh) 具有反馈控制功能的机器人、运动控制系统、方法和介质
CN114535827A (zh) 激光头的运动控制方法、运动控制系统和激光加工机
JP5162471B2 (ja) 軸方向での相対位置及び／又は相対運動を制御するための方法、並びに、工作機械
CN110039511A (zh) 一种8轴联动机器人及其控制系统和控制方法
CN115857415A (zh) 五轴联动运动控制系统
CN203311218U (zh) 一种新型的加工中心数控系统
CN104061888A (zh) 机器人三维激光加工头tcp坐标修正方法及装置
CN111857042B (zh) 一种基于pmac的五轴高精度定位控制系统及工作方法
CN101806580A (zh) 一种用于高精密影像测量仪的运动控制系统和方法
CN111026037B (zh) 基于windows平台工业机器人运动控制器及控制方法
CN112290856A (zh) 一种基于BeagleBone-Black的电机运动控制器
TWI556075B (zh) The system and method of thermal deformation correction for CNC machine
CN110989334B (zh) 一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置
KR101186258B1 (ko) 레이저 가공장치의 스테이지와 스캐너의 동기화 방법
CN104714483A (zh) 激光加工的控制方法及系统
CN211708405U (zh) 基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 200241 No. 1000, Lanxiang Hunan Road, Minhang District, Shanghai

Patentee after: SHANGHAI FRIENDESS ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 200240 No. 953 lane, Jianchuan Road, Minhang District, Shanghai 322

Patentee before: SHANGHAI FRIENDESS ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP02 Change in the address of a patent holder