一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法及電路，將加工數(shù)據(jù)發(fā)送到控制卡內(nèi)的DSP中，當(dāng)外部信號輸入的光電觸發(fā)信號有效時(shí)，DSP解析加工數(shù)據(jù)，插補(bǔ)成微線段并發(fā)送到FPGA中，F(xiàn)PGA開始控制軸運(yùn)動(dòng)輸出及激光輸出，并且對生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)加以補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的X/Y位置實(shí)時(shí)更新到當(dāng)前位置寄存器；DSP中斷讀取X/Y當(dāng)前位置，經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號控制振鏡系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)，本發(fā)明采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的前提下，進(jìn)一步提高打標(biāo)速度，從而提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法及電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光打標(biāo)領(lǐng)域，具體的說，是一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法及電路。

【背景技術(shù)】
[0002]激光打標(biāo)作為激光加工領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，是綜合激光、光學(xué)、精密機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的先進(jìn)標(biāo)記制作方法。目前，隨著激光振鏡掃描技術(shù)的發(fā)展，振鏡式激光打標(biāo)已經(jīng)成為國內(nèi)外激光打標(biāo)的主流方式,而其核心部件即為激光標(biāo)記控制系統(tǒng)。飛行打標(biāo)，是指工件在生產(chǎn)流水線上的傳送帶上快速移動(dòng)狀態(tài)下打標(biāo)。
[0003]激光飛行打標(biāo)設(shè)備，與一般激光打標(biāo)設(shè)備的區(qū)別在于增加了兩個(gè)同步裝置:一般用光電觸發(fā)系統(tǒng)及位移測量裝置，用于流水線的同步。激光飛行打標(biāo)設(shè)備設(shè)有:(1)控制柜；(2)生產(chǎn)流水線:一般的包裝生產(chǎn)線；(3)位移測量裝置:一般用編碼器，精確反饋生產(chǎn)流水線的位移給控制卡進(jìn)行位移補(bǔ)償；(4)振鏡掃描頭及激光器:用于產(chǎn)生激光并將激光光束定位到工作幅面內(nèi)的指定位置；(5)光電觸發(fā)系統(tǒng):檢測工件是否到達(dá)打標(biāo)位置，工件到達(dá)打標(biāo)位置后反饋打標(biāo)開始信號給控制卡；以及生產(chǎn)流水線上待打標(biāo)的工件。
[0004]激光飛行打標(biāo)與一般激光打標(biāo)的不同之處在于,一般激光打標(biāo)所標(biāo)記的工件是靜止的，而激光飛行打標(biāo)所標(biāo)記的工件隨著生產(chǎn)流水線在移動(dòng)，所以在打標(biāo)過程標(biāo)記會(huì)因生產(chǎn)流水線的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變形失真，生產(chǎn)流水線速度越快變形失真越大，要在生產(chǎn)流水線上的工件表面打出精美的標(biāo)記，關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)流水線的位移進(jìn)行補(bǔ)償。圖4為因生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生失真的圖形，圖5為對生產(chǎn)流水線位移加以補(bǔ)償后的圖形。
[0005]現(xiàn)有補(bǔ)償方案為:采用上位機(jī)補(bǔ)償工件在流水線上運(yùn)動(dòng)造成的標(biāo)記變形。上位機(jī)軟件通過控制卡獲取編碼器反饋量，然后通過上位機(jī)軟件計(jì)算補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的指令發(fā)送到控制卡進(jìn)行打標(biāo)，這樣控制的缺點(diǎn)是:由于通信及補(bǔ)償計(jì)算的延遲，補(bǔ)償及時(shí)性不高，導(dǎo)致打標(biāo)精度不高；上位機(jī)軟件每次指令間隔時(shí)間需要加上讀取編碼器反饋及補(bǔ)償計(jì)算的時(shí)間，導(dǎo)致不能高速打標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法及電路，采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的如提下，進(jìn)一步提聞打標(biāo)速度，從而提聞生廣效率。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法，將加工數(shù)據(jù)發(fā)送到控制卡內(nèi)的DSP中，當(dāng)外部信號輸入的光電觸發(fā)信號有效時(shí)，DSP解析加工數(shù)據(jù)，插補(bǔ)成微線段并發(fā)送到FPGA中，F(xiàn)PGA開始控制軸運(yùn)動(dòng)輸出及激光輸出，并且對生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)加以補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的X/Y位置實(shí)時(shí)更新到當(dāng)前位置寄存器；DSP中斷讀取X/Y當(dāng)前位置，經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號控制振鏡系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)；采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的前提下，進(jìn)一步提高打標(biāo)速度，從而提高生產(chǎn)效率。
[0008]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在技術(shù)方案的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)一種實(shí)施方案，包括以下具體步驟:
步驟A、脈沖當(dāng)量設(shè)置:將上位機(jī)軟件生成的加工數(shù)據(jù)脈沖當(dāng)量與生產(chǎn)流水線脈沖當(dāng)量一致，通過測量或者計(jì)算來確定編碼器的脈沖當(dāng)量，即編碼器反饋一個(gè)脈沖，確定一個(gè)脈沖對應(yīng)的生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)的長度；上位機(jī)軟件也采用此脈沖當(dāng)量計(jì)算并發(fā)出指令；
步驟B、運(yùn)動(dòng)控制:FPGA接收DSP發(fā)送的指令，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，將X軸、Y軸當(dāng)前位置脈沖計(jì)數(shù)刷新到X軸、Y軸當(dāng)前位置寄存器R5、R6中；
步驟C、流水線速度補(bǔ)償:生產(chǎn)流水線與振鏡X的方向保持一致，F(xiàn)PGA在每個(gè)時(shí)鐘周期讀取編碼器反饋脈沖，將反饋脈沖疊加到X軸；X軸當(dāng)前位置寄存器R5將更新寄存器值，作為新的X軸當(dāng)前位置寄存器R5值，以便DSP讀取控制振鏡運(yùn)動(dòng)；
步驟D、振鏡位置更新:DSP讀取的X軸當(dāng)前位置寄存器R5、Y軸當(dāng)前位置寄存器R6值為脈沖計(jì)數(shù)，由于加工數(shù)據(jù)使用的為編碼器的脈沖當(dāng)量，此處讀取的脈沖數(shù)的脈沖當(dāng)量也為編碼器的脈沖當(dāng)量，輸出時(shí)將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；DSP通過定時(shí)中斷，將振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換變成模擬信號控制振鏡偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)振鏡的位置更新。
[0009]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在技術(shù)方案的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)一種實(shí)施方案:所述將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，具體轉(zhuǎn)換過程為:
1)在靜態(tài)打標(biāo)情形下，計(jì)算出振鏡控制的脈沖當(dāng)量；
2)計(jì)算出編碼器的脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)。
[0010]一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，包括控制卡，所述控制卡內(nèi)設(shè)置有FPGA、DSP、SRAM、FLASH、EPROM、光耦電路、DAC、總線接口電路，所述總線接口電路通過PCI局部總線分別連接FPGA和DSP，所述DSP分別連接SRAM和FLASH，所述FPGA分別連接EPR0M、光耦電路和 DAC。
[0011]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出一種優(yōu)選方案:所述光耦電路包括高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦，所述FPGA分別連接高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦。
[0012]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出另一種優(yōu)選方案:所述總線接口電路包括PCI總線接口和PCI總線控制器，所述PCI總線接口連接PCI總線控制器，所述PCI總線控制器連接PCI局部總線。
[0013]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出另一種優(yōu)選方案:還包括上位機(jī)、光電開關(guān)、激光飛行打標(biāo)設(shè)備、編碼器、生產(chǎn)流水線，所述上位機(jī)通過PCI總線接口與控制卡連接，所述光電開關(guān)連接控制卡的光耦電路，所述編碼器連接控制卡的光耦電路，所述控制卡連接激光飛行打標(biāo)設(shè)備的振鏡掃描系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的前提下，進(jìn)一步提高打標(biāo)速度，從而提高生產(chǎn)效率。
[0015](2)本發(fā)明通過FPGA實(shí)現(xiàn)流水線速度的硬件補(bǔ)償。
[0016](3)本發(fā)明通過DSP讀取FPGA寄存器值更新振鏡位置來實(shí)現(xiàn)振鏡控制方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述控制卡及信號連接原理框圖。
[0019]圖3為激光振鏡掃描示意圖。
[0020]圖4為因生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生失真的圖形。
[0021]圖5為對生產(chǎn)流水線位移加以補(bǔ)償后的圖形。
[0022]其中，1-激光束,2-第一振鏡鏡片,3-第一振鏡控制電機(jī),4-第二振鏡鏡片,5-第二振鏡控制電機(jī)，6-f- Θ聚焦透鏡，7-聚焦后的激光束，8-打標(biāo)坐標(biāo)平面。

【具體實(shí)施方式】
[0023]本 申請人:自認(rèn)為【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)技術(shù)員結(jié)合現(xiàn)有公知技術(shù)，并根據(jù)本申請文件所公開的內(nèi)容即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0025]在進(jìn)行本發(fā)明中將涉及到振鏡掃描系統(tǒng)及其控制:振鏡掃描系統(tǒng)是一種高精度、高速度和高重復(fù)性的光學(xué)掃描器，由掃描反射鏡、θ聚焦透鏡、位置傳感器、掃描電機(jī)及伺服電路幾部分組成。振鏡掃描系統(tǒng)是一個(gè)典型的隨動(dòng)系統(tǒng)。固定在掃描電機(jī)軸上的反射鏡片即為被控對象，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)——掃描電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下按輸入指令旋轉(zhuǎn)，位置傳感器中的電容式角位移傳感器檢測出電機(jī)軸的角位移，將位移信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，反饋到伺服電路的輸入端與從計(jì)算機(jī)控制卡輸入的位置指令信號比較，產(chǎn)生的偏差信號經(jīng)過伺服電路中的校正電路和放大電路后驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指定的角度。
[0026]如圖3所示，激光振鏡掃描，第一振鏡控制電機(jī)3、第二振鏡控制電機(jī)5，利用模擬電壓控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)模擬電壓發(fā)生改變時(shí)，第一振鏡控制電機(jī)3帶動(dòng)第一振鏡鏡片2發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，第二振鏡控制電機(jī)5帶動(dòng)第二振鏡鏡片4發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，從而使兩振鏡鏡片反射的激光束I分別在Χ、Υ方向掃描，通過兩振鏡鏡片反射的激光束I透過Θ聚焦透鏡6后，聚焦后的激光束7聚焦到打標(biāo)坐標(biāo)平面8的某一點(diǎn)。若兩振鏡控制電機(jī)的模擬電壓按預(yù)定值連續(xù)變化，則聚焦后的激光束7可在打標(biāo)坐標(biāo)平面內(nèi)按預(yù)定軌跡加工出圖形。
[0027]振鏡控制信號生成:
通常，振鏡接受-5V+5V電壓值，對應(yīng)其擺動(dòng)角度在-22.5+22.5°，同時(shí)也對應(yīng)激光束掃描的邊界范圍?？刂浦?，F(xiàn)PGA輸出的是脈沖數(shù)，采用18位DA轉(zhuǎn)換芯片來將脈沖數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，最小脈沖數(shù)-16383對應(yīng)-5V電壓，振鏡偏轉(zhuǎn)到負(fù)向最大角度，掃描達(dá)到最小邊界；最大脈沖數(shù)16383對應(yīng)5V電壓，振鏡偏轉(zhuǎn)到正向最大角度，掃描達(dá)到最大邊界。
[0028]實(shí)施例1:
一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法，將加工數(shù)據(jù)發(fā)送到控制卡內(nèi)的DSP中，當(dāng)外部信號輸入的光電觸發(fā)信號有效時(shí)，DSP解析加工數(shù)據(jù)，插補(bǔ)成微線段并發(fā)送到FPGA中，F(xiàn)PGA開始控制軸運(yùn)動(dòng)輸出及激光輸出，并且對生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)加以補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的X/Y位置實(shí)時(shí)更新到當(dāng)前位置寄存器；DSP中斷讀取X/Y當(dāng)前位置，經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號控制振鏡系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)；采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的前提下，進(jìn)一步提高打標(biāo)速度，從而提高生產(chǎn)效率。
[0029]實(shí)施例2:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上采用的一種優(yōu)選的具體實(shí)施方案，包括以下具體步驟:
步驟A、脈沖當(dāng)量設(shè)置:為了保證FPGA能夠?qū)ιa(chǎn)流水線的速度進(jìn)行準(zhǔn)確補(bǔ)償，將上位機(jī)軟件生成的加工數(shù)據(jù)脈沖當(dāng)量與生產(chǎn)流水線脈沖當(dāng)量一致，編碼器與生產(chǎn)流水線通過滾輪摩擦傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)同步，此脈沖當(dāng)量也即為編碼器的脈沖當(dāng)量；通過測量或者計(jì)算來確定編碼器的脈沖當(dāng)量，即編碼器反饋一個(gè)脈沖，確定一個(gè)脈沖對應(yīng)的生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)的長度；上位機(jī)軟件也采用此脈沖當(dāng)量計(jì)算并發(fā)出指令；脈沖當(dāng)量=編碼器的脈沖當(dāng)量=編碼器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈流水線移動(dòng)距離/編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；
步驟B、運(yùn)動(dòng)控制:FPGA接收DSP發(fā)送的指令，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，將X軸、Y軸當(dāng)前位置脈沖計(jì)數(shù)刷新到X軸、Y軸當(dāng)前位置寄存器R5、R6中，R5為FPGA編程定義的X軸當(dāng)前位置寄存器，R6為FPGA編程定義的Y軸當(dāng)前位置寄存器；
步驟C、流水線速度補(bǔ)償:生產(chǎn)流水線與振鏡X的方向保持一致，F(xiàn)PGA在每個(gè)時(shí)鐘周期讀取編碼器反饋脈沖，將反饋脈沖疊加到X軸；X軸當(dāng)前位置寄存器R5將更新寄存器值，作為新的X軸當(dāng)前位置寄存器R5值，以便DSP讀取控制振鏡運(yùn)動(dòng)；
步驟D、振鏡位置更新:DSP讀取的X軸當(dāng)前位置寄存器R5、Y軸當(dāng)前位置寄存器R6值為脈沖計(jì)數(shù)，由于加工數(shù)據(jù)使用的為編碼器的脈沖當(dāng)量，此處讀取的脈沖數(shù)的脈沖當(dāng)量也為編碼器的脈沖當(dāng)量，輸出時(shí)將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；DSP通過定時(shí)中斷，將振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換變成模擬信號控制振鏡偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)振鏡的位置更新。
[0030]實(shí)施例3:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上采用的一種優(yōu)選的具體實(shí)施方案:所述將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，具體轉(zhuǎn)換過程為:
1)在靜態(tài)打標(biāo)情形下，計(jì)算出振鏡控制的脈沖當(dāng)量，即:
振鏡控制脈沖當(dāng)量=打標(biāo)范圍/DA轉(zhuǎn)換范圍；
2)計(jì)算出編碼器的脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù):
振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)=(編碼器脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)/編碼器脈沖當(dāng)量)*振鏡控制脈沖當(dāng)量，編碼器脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)指X、Y當(dāng)前位置R5、R6的值。
[0031]實(shí)施例4:
一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，如圖2所示，包括控制卡，所述控制卡內(nèi)設(shè)置有FPGA, DSP、SRAM、FLASH、EPROM、光耦電路、DAC、總線接口電路，所述總線接口電路通過PCI局部總線分別連接FPGA和DSP，所述DSP分別連接SRAM和FLASH，所述FPGA分別連接EPR0M、光耦電路和DAC。
[0032]PCI總線接口:上位機(jī)與DSP之間的通信接口，負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)中的打標(biāo)數(shù)據(jù)及控制命令發(fā)送到DSP中；
DSP:(I)接收上位機(jī)下傳的加工數(shù)據(jù)并解析、插補(bǔ)為微線段并發(fā)送到FPGA運(yùn)動(dòng)控制寄存器，保證高速打標(biāo)中指令的銜接，設(shè)計(jì)兩級緩沖結(jié)構(gòu)；(2)讀取FPGA當(dāng)前位置寄存器脈沖計(jì)數(shù)，即讀取軸脈沖數(shù)字信號在FPGA中的計(jì)數(shù)，經(jīng)過DAC進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換為模擬信號控制振鏡偏轉(zhuǎn)；
FPGA:內(nèi)部設(shè)計(jì)有振鏡的運(yùn)動(dòng)控制電路，激光器控制電路、飛行打標(biāo)補(bǔ)償電路，用于軸運(yùn)動(dòng)控制、激光開關(guān)光控制、飛行打標(biāo)補(bǔ)償；
DAC:DA轉(zhuǎn)換芯片，將DSP輸出的軸脈沖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，控制振鏡偏轉(zhuǎn)； 外部信號輸入:用于接收光電觸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的打標(biāo)啟動(dòng)信號，并觸發(fā)一次打標(biāo)；
編碼器反饋輸入:用于接收生產(chǎn)流水線的編碼器反饋信號；
激光控制器輸出:用于輸出信號控制激光開關(guān)光及激光功率。
[0033]EPROM:可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器，用于存放FPGA固件，控制卡上電時(shí)，讀取EPROM中FPGA固件，配置FPGA硬件電路。
[0034]FLASH:閃存，用于保存系統(tǒng)參數(shù)，如工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)等。
[0035]SRAM:靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，用于提供控制卡指令緩沖存儲(chǔ)。
[0036]光電觸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的打標(biāo)啟動(dòng)信號和生產(chǎn)流水線的編碼器反饋信號，分別通過外部信號輸入好編碼器反饋輸入經(jīng)光耦電路耦合輸入到FPGA中，當(dāng)光電觸發(fā)信號，即光電觸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的打標(biāo)啟動(dòng)信號和生產(chǎn)流水線的編碼器反饋信號輸入有效時(shí)，DSP解析加工數(shù)據(jù)，插補(bǔ)成微線段并發(fā)送到FPGA，F(xiàn)PGA開始控制軸運(yùn)動(dòng)輸出及激光輸出，并且對生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)加以補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的X/Y位置實(shí)時(shí)更新到當(dāng)前位置寄存器；DSP中斷讀取X/Y當(dāng)前位置，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成模擬信號控制振鏡偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)飛行打標(biāo)及其補(bǔ)償；其中，DSP優(yōu)選1us中斷讀取方式。
[0037]實(shí)施例5:
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出的一種優(yōu)選方案的實(shí)施方式:包括控制卡，所述控制卡內(nèi)設(shè)置有FPGA、DSP、SRAM、FLASH、EPROM、光耦電路、DAC、總線接口電路，所述總線接口電路通過PCI局部總線分別連接FPGA和DSP，所述DSP用存儲(chǔ)器連接DSP，所述FPGA分別連接EPR0M、光耦電路和DAC ;所述光耦電路包括高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦，所述FPGA分別連接高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦。
[0038]實(shí)施例6:
本實(shí)施例是在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，如圖2所示，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出的另一種優(yōu)選方案的實(shí)施方式:所述總線接口電路包括PCI總線接口和PCI總線控制器，所述PCI總線接口連接PCI總線控制器，所述PCI總線控制器連接PCI局部總線。
[0039]實(shí)施例7:
本實(shí)施例是在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，如圖1、圖2所示，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出的另一種優(yōu)選方案的實(shí)施方式:還包括上位機(jī)、光電開關(guān)、激光飛行打標(biāo)設(shè)備、編碼器、生產(chǎn)流水線，所述上位機(jī)通過PCI總線接口與控制卡連接，所述光電開關(guān)連接控制卡的光耦電路，所述編碼器連接控制卡的光耦電路并且通過摩擦滾輪與流水線摩擦傳動(dòng)，所述控制卡連接激光飛行打標(biāo)設(shè)備的振鏡掃描系統(tǒng)。
[0040]飛行打標(biāo)工作原理:1、上位機(jī):提供激光飛行打標(biāo)專用軟件，該軟件與控制卡通過PCI總線接口通信，利用該軟件，可以設(shè)置控制卡參數(shù)，生成加工數(shù)據(jù)并發(fā)送到控制卡，啟動(dòng)或者停止飛行打標(biāo)過程。
[0041]利用軟件生成加工數(shù)據(jù)前，必須將脈沖當(dāng)量設(shè)置為與編碼器脈沖當(dāng)量一致，啟動(dòng)飛行打標(biāo)時(shí)，軟件將加工數(shù)據(jù)發(fā)送到控制卡中的SRAM緩存。
[0042]2、被打標(biāo)工件跟隨生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光電系統(tǒng)檢測到生產(chǎn)流水線上的工件時(shí)，產(chǎn)生打標(biāo)觸發(fā)信號，控制卡通過外部輸入信號接口(普通光耦)，檢測到光電系統(tǒng)中的觸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的打標(biāo)觸發(fā)信號時(shí)，觸發(fā)一次打標(biāo)。
[0043]3、打標(biāo)觸發(fā)后，控制卡通過編碼器反饋信號(高速光耦B)接口，讀取編碼器的脈沖計(jì)數(shù)，獲得生產(chǎn)流水線位移，控制卡對生產(chǎn)流水線位移進(jìn)行補(bǔ)償，然后輸出控制振鏡偏轉(zhuǎn)，同時(shí)控制激光輸出，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流水線上當(dāng)前工件的打標(biāo)。
[0044]本發(fā)明采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢?shí)時(shí)將生產(chǎn)流水線的位移疊加到與生產(chǎn)流水線平行的振鏡的輸出位移上，從而保證打標(biāo)位置不會(huì)因工件的移動(dòng)而發(fā)生變化，在激光飛行打標(biāo)過程中，保證流水線運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的前提下，進(jìn)一步提高打標(biāo)速度，從而提高生產(chǎn)效率。
[0045]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法，其特征在于:將加工數(shù)據(jù)發(fā)送到控制卡內(nèi)的DSP中，當(dāng)外部信號輸入的光電觸發(fā)信號有效時(shí)，DSP解析加工數(shù)據(jù)，插補(bǔ)成微線段并發(fā)送到FPGA中，F(xiàn)PGA開始控制軸運(yùn)動(dòng)輸出及激光輸出，并且對生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)加以補(bǔ)償，將補(bǔ)償后的X/Y位置實(shí)時(shí)更新到當(dāng)前位置寄存器；DSP中斷讀取X/Y當(dāng)前位置，經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號控制振鏡系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法，其特征在于:包括以下具體步驟: 步驟A、脈沖當(dāng)量設(shè)置:將上位機(jī)軟件生成的加工數(shù)據(jù)脈沖當(dāng)量與生產(chǎn)流水線脈沖當(dāng)量一致，通過測量或者計(jì)算來確定編碼器的脈沖當(dāng)量，即編碼器反饋一個(gè)脈沖，確定一個(gè)脈沖對應(yīng)的生產(chǎn)流水線運(yùn)動(dòng)的長度； 步驟B、運(yùn)動(dòng)控制:FPGA接收DSP發(fā)送的指令，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，將X軸、Y軸當(dāng)前位置脈沖計(jì)數(shù)刷新到X軸、Y軸當(dāng)前位置寄存器R5、R6中； 步驟C、流水線速度補(bǔ)償:生產(chǎn)流水線與振鏡X的方向保持一致，F(xiàn)PGA在每個(gè)時(shí)鐘周期讀取編碼器反饋脈沖，將反饋脈沖疊加到X軸當(dāng)前位置寄存器R5，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流水線對X軸運(yùn)動(dòng)輸出的補(bǔ)償，以便DSP讀取控制振鏡運(yùn)動(dòng)； 步驟D、振鏡位置更新:DSP讀取的X軸當(dāng)前位置寄存器R5、Y軸當(dāng)前位置寄存器R6值為脈沖計(jì)數(shù)，由于加工數(shù)據(jù)使用的為編碼器的脈沖當(dāng)量，此處讀取的脈沖數(shù)的脈沖當(dāng)量也為編碼器的脈沖當(dāng)量，輸出時(shí)將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；DSP通過定時(shí)中斷，將振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換變成模擬信號控制振鏡偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)振鏡的位置更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償方法，其特征在于:所述將編碼器的脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成以振鏡控制脈沖當(dāng)量，并為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，具體轉(zhuǎn)換過程為: 1)在靜態(tài)打標(biāo)情形下，計(jì)算出振鏡控制的脈沖當(dāng)量； 2)計(jì)算出編碼器的脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為振鏡控制脈沖當(dāng)量下的脈沖數(shù)。
4.一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，其特征在于:包括控制卡，所述控制卡內(nèi)設(shè)置有FPGA, DSP、SRAM、FLASH、EPROM、光耦電路、DAC、總線接口電路，所述總線接口電路通過PCI局部總線分別連接FPGA和DSP，所述DSP分別連接SRAM和FLASH，所述FPGA分別連接EPR0M、光耦電路和DAC。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，其特征在于:所述光耦電路包括高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦，所述FPGA分別連接高速光耦A(yù)、高速光耦B和普通光耦。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，其特征在于:所述總線接口電路包括PCI總線接口和PCI總線控制器，所述PCI總線接口連接PCI總線控制器，所述PCI總線控制器連接PCI局部總線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光飛行打標(biāo)硬件補(bǔ)償電路，其特征在于:還包括上位機(jī)、光電開關(guān)、激光飛行打標(biāo)設(shè)備、編碼器、生產(chǎn)流水線，所述上位機(jī)通過PCI總線接口與控制卡連接，所述光電開關(guān)連接控制卡的光耦電路，所述編碼器連接控制卡的光耦電路，所述控制卡連接激光飛行打標(biāo)設(shè)備的振鏡掃描系統(tǒng)。
【文檔編號】G05B19/414GK104267670SQ201410457171
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】陳鴻, 蘇詩捷 申請人:成都樂創(chuàng)自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司