[实用新型]一种激光运动控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别是涉及到激光的运动控制技术。

背景技术

激光切割机、激光打标机、激光焊接机等激光加工设备是典型的光、机、电一体化设备。一台典型的激光加工设备是由激光器部件、控制器部件、伺服驱动部件和机械部件四个子系统组成的，每个子系统又由若干个部分组成。激光器子系统由激光器、激光电源、冷却装置等组成；控制器子系统由控制板卡、显示器、操作面板等组成；伺服驱动子系统由驱动器、伺服电机、传动机构等组成；机械部件由激光头、工作台、导轨等组成。

控制器是激光加工设备的大脑，对保证加工精度、加工速度起着至关重要的作用。由于加工工艺的要求，激光加工控制器不仅需要满足大多数数控系统所具有的可靠性、稳定性、高速高精度等要求，同时还需要具备运动控制、振镜控制、激光功率控制、激光功率与运动的同步控制、激光启闭控制，功率的自动调节、光衰的自动补偿，飞行光路、缝宽、加工垂直度的可调节控制，图形文件的处理、人机交互、数字化加工的集成等功能。

控制器的开发涉及众多的软、硬件技术和大量的算法，开发周期长、调试困难。传统的开发方法针对特定的激光加工设备，采用专用的运动控制芯片进行控制器的开发，一旦开发完成，软、硬件功能固定，无法根据用户需要进行调整，从而增加了新产品的开发以及设备升级所需的成本。开发一种面向激光加工领域的，适用于多种激光加工设备的，具有一定柔性的控制器无疑具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于针对现有技术的不足提供一套面向激光加工领域的，具有可配置、可重构特点的，能够控制多种激光加工设备的激光运动控制器。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种激光运动控制器，由DSP运算子系统和通过DSP外部总线连接的FPGA逻辑控制子系统构成，所述FPGA为IO控制核心，具有控制8轴电机运动的8路模拟量输入和8路模拟量输出以及实现激光启闭、功率与激光运动同步控制的16位数字量输入和16位数字量输出。利用DSP的计算能力，进行复杂的运动规划、插补运算、误差补偿等计算，通过FPGA的同步控制逻辑功能，实现激光运动的各个功能模块的同步控制。其中8路模拟量输入和8路模拟量输出负责8轴电机的驱动控制；16位数字量输入和16位数字量输出负责激光启闭以及激光功率控制，其中的8位数字量输入和8位数字量输出控制激光电源的启闭，另外的8位数字量输入和8位数字量输出通过AD&DA扩展卡生成的模拟量控制激光功率。

所述激光运动控制器具有PCI接口，通过PCI总线与PC端进行数据交换，所述PCI接口为32位PCI总线接口，符合Rev2.2PCI标准，带宽为33MHz，支持即插即用。

采用本实用新型的有益效果：所述激光运动控制器结合软件平台，PC端的控制器驱动程序调用DLL形式提供的控制器API函数，根据不同激光加工设备的需要更改接口逻辑，把激光加工设备的共有功能和特有功能区分开来，分别进行建模，开发功能库和模块库，功能模块具有标准的接口，通过编辑FPGA子系统的内部功能模块，实现运动控制的快速重构，具有可配置、可重构、控制各种激光加工设备的激光运动控制器。

附图说明

图1为本实用新型激光运动控制器结构方框示意图；

图2为AD&DA扩展模块结构方框示意图；

图3为I/O端子模块结构方框示意图。

具体实施方式

下面结合附图，一种激光运动控制器，由DSP运算子系统和通过DSP外部总线连接的FPGA逻辑控制子系统构成，所述FPGA为IO控制核心，具有控制8轴电机运动的8路模拟量输入和8路模拟量输出以及实现激光启闭、功率与激光运动同步控制的16位数字量输入和16位数字量输出。

所述激光运动控制器支持的8个伺服或者步进轴，每轴的电机控制方式可配置为脉冲+方向、正交AB相脉冲或模拟量；每轴均具有经光电隔离的正向限位、反向限位和原点信号；每轴均具有经光电隔离的INP，ALM，SRDY，ERC，SON等伺服控制信号，其中INP，SRDY，ERC信号可以配置为通用IO；具有8个轴编码器和2个辅助编码器，支持位置锁存和Z相回零功能，解码倍率为x1/x2/x4，输入频率≤15MHz，输入A/B/Z相、上/下脉冲。

所述激光运动控制器具有同步启停控制、急停输入和复位输入；具有硬件控制位置高速锁存，输入频率高达15MHz；具有硬件控制位置高速比较输出。