專利名稱：一種基于arm的yag脈沖激光電源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及脈沖激光電源控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于ARM的YAG脈沖激 光電源控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，激光電源的復(fù)雜程度越來越高，激光電源的控制的復(fù) 雜程度越來越高，例如觸摸屏人機(jī)界面，高速信號(hào)輸出，高速數(shù)據(jù)處理，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等 功能需求越來越廣泛。傳統(tǒng)的基于8/16位處理器的激光電源控制系統(tǒng)存在參數(shù)容量小，程 序容量小，人機(jī)界面不夠友好，信號(hào)處理速度低，外圍電路復(fù)雜等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，適用于 脈沖型YAG燈泵浦激光加工設(shè)備。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括ARM9處理器芯片，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路，IXD液晶觸摸屏接口電路， 開關(guān)量輸入輸出電路，激光輸出功率控制電路，激光輸出脈沖寬度限制電路和RS232通信 接口電路。ARM9處理器芯片分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路，LCD液晶觸摸屏接口電路，開關(guān)量輸 入輸出電路，激光輸出功率控制電路，激光輸出脈沖寬度限制電路和RS232通信接口電路 連接。所述的ARM9處理芯片的型號(hào)為EP9315。所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路采用型號(hào)為AT24C1024大容量EEPROM芯片，AT24C1024 的SCL和SDA引腳分別和ARM9處理器芯片的EECLK和EEDAT腳相連。所述的IXD液晶觸摸屏接口電路ARM9處理器芯片的液晶屏接口引腳直接控制液 晶屏的圖像顯示，SPCLK為像素點(diǎn)同步信號(hào)引腳，HSYNC為顯示行同步信號(hào)，VSYNC為顯示幀 同步信號(hào)，R0-R5、G0-G5、B0-B5為像素點(diǎn)顏色信息。ARM9處理器芯片1的XM、YM、XP、YP為 四線制電阻式觸摸屏控制引腳，直接和四線制電阻是觸摸屏相連。所述的開關(guān)量輸入輸出電路，采用光電耦合芯片TLP421實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的隔 離，采用MOSFET芯片IRF640為輸出驅(qū)動(dòng)管。所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的激光輸 出功率控制電路，采用高精度DAC芯片TLC5617控制單次激光脈沖輸出的功率，TLC5617和 ARM9處理器芯片通過SPI 口連接。所述的激光輸出脈沖寬度限制電路與ARM9處理器芯片輸出的激光脈沖開啟信號(hào) 連接，限制單次脈沖時(shí)間寬度。所述的RS232通信接口電路采用隔離型RS232電平轉(zhuǎn)換器芯片ADM3251E ； ADM3251E芯片的TXD和RXT分別與ARM9處理器芯片的TXD和RXT引腳相連，實(shí)現(xiàn)隔離型 RS232通信。[0013]本發(fā)明和技術(shù)背景相比，具有的有益效果為1、采用ARM9處理器為核心，系統(tǒng)運(yùn)行速度快，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大， 程序容量大，功能豐富，控制靈活，處理實(shí)時(shí)性強(qiáng)。2、采用LCD液晶觸摸屏為人機(jī)界面，用戶使用方便。3、采用專用硬件電路限制單次最高激光脈沖輸出時(shí)間寬度，系統(tǒng)安全性高。4、系統(tǒng)電路簡潔，外圍電路少，性價(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2(A)、⑶、(C)、⑶是本實(shí)用新型EP9315處理器芯片原理圖。圖3是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路圖。圖4是本實(shí)用新型IXD液晶觸摸屏接口電路圖。圖5是本實(shí)用新型開關(guān)量輸入輸出電路圖。圖6是本實(shí)用新型激光輸出功率控制電路圖。圖7是本實(shí)用新型激光輸出脈沖寬度限制電路圖。圖8是本實(shí)用新型RS232通信接口電路圖。圖中1、ARM9處理器芯片，2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路，3、IXD液晶觸摸屏接口電路，4、 開關(guān)量輸入輸出電路，5、激光輸出功率控制電路，6、激光輸出脈沖寬度限制電路，7、RS232 通信接口電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖如附圖1給出。包括ARM9處理器芯片1，數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊電路2，LCD液晶觸摸屏接口電路3，開關(guān)量輸入輸出電路4，激光輸出功率控制電 路5，激光輸出脈沖寬度限制電路6和RS232通信接口電路7 ；ARM9處理器芯片1分別與數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)模塊電路2，LCD液晶觸摸屏接口電路3，開關(guān)量輸入輸出電路4，激光輸出功率控制 電路5，激光輸出脈沖寬度限制電路6和RS232通信接口電路7連接。如圖2所示，ARM9處理器芯片1。ARM9處理器芯片的信號(hào)為EP9315，此芯片集成度 高，運(yùn)算速度快。ARM9處理器芯片1分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路2，IXD液晶觸摸屏接口電路 3，開關(guān)量輸入輸出電路4，激光輸出功率控制電路5，激光輸出脈沖寬度限制電路6和RS232 通信接口電路7連接。如圖3所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路2。采用大容量EEPROM芯片AT24C1024存儲(chǔ)參數(shù)， AT24C1024的SCL和SDA引腳分別和ARM9處理器芯片1的IIC接口引腳相連，通過ARM9處 理器芯片1內(nèi)部的IIC接口邏輯控制數(shù)據(jù)讀出和寫入，不占用CPU時(shí)間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率高，
可靠性強(qiáng)。如圖4所示，IXD液晶觸摸屏接口電路3。ARM9處理器芯片1的液晶屏接口引腳直 接控制液晶屏的圖像顯示，SPCLK為像素點(diǎn)同步信號(hào)引腳，HSYNC為顯示圖像行同步信號(hào)， VSYNC為顯示圖像幀同步信號(hào)，R0-R5、G0-G5、B0-B5為像素點(diǎn)顏色信息；ARM9處理器芯片1 具有專有液晶屏顯示驅(qū)動(dòng)邏輯，直接控制LCD液晶屏的圖像顯示無需輔助驅(qū)動(dòng)電路。ARM9處理器芯片1的XM、YM、XP、YP為四線制電阻式觸摸屏控制引腳，直接和四線制電阻是觸摸 屏相連，通過ARM9處理器芯片1內(nèi)部邏輯自動(dòng)通知CPU有觸摸動(dòng)作產(chǎn)生，控制可靠性高，集 成度高。如圖5所示，開關(guān)量輸入輸出電路4。采用光電耦合芯片TLP421實(shí)現(xiàn)輸入輸出信 號(hào)的隔離，采用MOSFET芯片IRF640為輸出驅(qū)動(dòng)管。如圖6所示，激光輸出功率控制電路5。采用高精度DAC芯片TLC5617控制單次激 光脈沖輸出的功率，TLC5617和ARM9處理器芯片1通過SPI 口連接，數(shù)據(jù)傳輸速率高，占用 CPU時(shí)間少；高精度基準(zhǔn)芯片LM4040-2V作為TLC5617的輸出電壓基準(zhǔn)。如圖7所示，激光輸出脈沖寬度限制電路6。通過高低電平信號(hào)控制激光輸出脈 沖，輸出高電平的時(shí)間寬度和頻率確定輸出激光的時(shí)間寬度和頻率。采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器芯 片74HC123組成硬件邏輯電路限制單次輸出高電平信號(hào)的最大寬度。根據(jù)YAG脈沖激光加 工設(shè)備的實(shí)際情況此最大寬度設(shè)定為75ms。提高激光電源的安全性。如圖8所示，RS232通信接口電路7。采用隔離型RS232電平轉(zhuǎn)換器芯片ADM3251E 把ARM9處理器芯片1的CMOS電平的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)RS232接口的信號(hào)電平。ADM3251E 芯片內(nèi)部自帶直流DC-DC，無需輔助電源實(shí)現(xiàn)隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換，此電路結(jié)構(gòu)簡單安全性強(qiáng)。下面對本實(shí)用新型的具體工作過程作說明1、激光電源開機(jī)過程。本實(shí)用新型控制系統(tǒng)從人機(jī)界面中獲得開機(jī)命令后，首先 通過IO端口檢測激光加工設(shè)備的水冷等輔助設(shè)備是否正常工作。如果正常工作，進(jìn)入激光 電源輸入電容充電狀態(tài)，通過本實(shí)用新型的IO端口控制浪涌電阻的投切，控制激光電源輸 入電容充電的浪涌電流，然后通過IO端口控制激光電源預(yù)然系統(tǒng)的啟動(dòng)和預(yù)然成功與否 的檢測，如果檢測到預(yù)然成功信號(hào)，且檢測到激光電源傳來的正常工作信號(hào)，則激光電源開 機(jī)過程結(jié)束，激光設(shè)備處于可以出光狀態(tài)。2、激光電源放電過程。本實(shí)用新型通過人機(jī)界面獲得設(shè)備脈沖出光的參數(shù)，包括 單次出光功率、出光頻率和出光脈沖寬度。激光輸出功率控制電路5輸出不同的電壓控制 激光電源單次出光電流，從而控制單次出光的激光功率。激光輸出脈沖寬度限制電路6控 制激光電源脈沖電流的輸出頻率和脈寬，從而控制激光輸出的頻率和脈寬。激光輸出脈 沖寬度限制電路6具有單次激光脈沖時(shí)間限制功能，提高了激光加工設(shè)備的可靠性和安全 性。當(dāng)本實(shí)用新型通過IO 口檢測到需要出光信號(hào)則激光輸出功率控制電路5和脈沖寬度 限制電路6聯(lián)合動(dòng)作控制激光輸出的參數(shù)。3、激光電源關(guān)機(jī)過程。當(dāng)本實(shí)用新型通過人機(jī)界面獲得關(guān)機(jī)命令，按照順序關(guān)斷 設(shè)備各模塊，直至切斷激光電源供電電源。首先本實(shí)用新型關(guān)閉激光輸出，然后關(guān)閉預(yù)然系 統(tǒng)，再接通激光電源儲(chǔ)能電容放電電阻，然后延時(shí)一段時(shí)間之后關(guān)閉水冷等輔助設(shè)備。4、激光電源異常處理。當(dāng)在激光加工設(shè)備運(yùn)行過程中，遇到預(yù)然熄滅，水溫過高， 水壓不足等異常情況時(shí)，本實(shí)用新型首先關(guān)閉激光輸出，然后根據(jù)不同情況作出對應(yīng)的處 理，再進(jìn)入異常狀態(tài)下的關(guān)機(jī)程序，直至切斷電源。
權(quán)利要求一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于包括ARM9處理器芯片(1)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路(2)，LCD液晶觸摸屏接口電路(3)，開關(guān)量輸入輸出電路(4)，激光輸出功率控制電路(5)，激光輸出脈沖寬度限制電路(6)和RS232通信接口電路(7)；ARM9處理器芯片(1)分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路(2)，LCD液晶觸摸屏接口電路(3)，開關(guān)量輸入輸出電路(4)，激光輸出功率控制電路(5)，激光輸出脈沖寬度限制電路(6)和RS232通信接口電路(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的ARM9處理芯片的型號(hào)為EP9315。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所 述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路(2)采用型號(hào)為AT24C1024大容量EEPROM芯片，AT24C1024的SCL 和SDA引腳分別和ARM9處理器芯片(1)的EECLK和EEDAT腳相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的LCD液晶觸摸屏接口電路(3)ARM9處理器芯片(1)的液晶屏接口引腳直接控制液晶 屏的圖像顯示，SPCLK為像素點(diǎn)同步信號(hào)引腳，HSYNC為顯示行同步信號(hào)，VSYNC為顯示幀同 步信號(hào)，R0-R5、G0-G5、B0-B5為像素點(diǎn)顏色信息，ARM9處理器芯片1的ΧΜ、YM、XP、YP為四 線制電阻式觸摸屏控制引腳，直接和四線制電阻是觸摸屏相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的開關(guān)量輸入輸出電路(4)采用光電耦合芯片TLP421實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的隔離，采用 MOSFET芯片IRF640為輸出驅(qū)動(dòng)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的激光輸出功率控制電路(5)采用高精度DAC芯片TLC5617控制單次激光脈沖輸出的 功率，TLC5617和ARM9處理器芯片(1)通過SPI 口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的激光輸出脈沖寬度限制電路(6)與ARM9處理器芯片(1)輸出的激光脈沖開啟信號(hào) 連接，限制單次脈沖時(shí)間寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的RS232通信接口電路(7)采用隔離型RS232電平轉(zhuǎn)換器芯片ADM3251E ；ADM3251E芯 片的TXD和RXT分別與ARM9處理器芯片(1)的TXD和RXT引腳相連，實(shí)現(xiàn)隔離型RS232通
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于ARM的YAG脈沖激光電源控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的ARM9處理器芯片分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路，LCD液晶觸摸屏接口電路，開關(guān)量輸入輸出電路，激光輸出功率控制電路，激光輸出脈沖寬度限制電路和RS232通信接口電路連接。本實(shí)用新型控制脈沖激光電源的開關(guān)機(jī)過程；對設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控并作對應(yīng)處理；通過人機(jī)界面用戶設(shè)定激光輸出參數(shù)以及輔助參數(shù)；根據(jù)用戶設(shè)定參數(shù)，控制激光輸出的脈沖寬度、頻率和功率；通過通信電路和其他系統(tǒng)相連，方便參數(shù)交換和多模塊聯(lián)合控制。本實(shí)用新型采用ARM9芯片為控制核心，功能豐富，控制實(shí)時(shí)性高，可靠性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H05B41/36GK201733510SQ20102026159
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者盛燕, 肖世海 申請人:杭州邁控科技有限公司