[发明专利]一种以太网网关的激光振镜控制系统和方法

权利要求书

1.一种以太网网关的激光振镜控制系统，其特征在于，包括控制器、网关、伺服电机和I/O模块，所述控制器为以太网总线主站，所述网关、伺服电机和I/O模块均为以太网总线从站，从而形成一主多从架构；

所述以太网总线从站为拓扑结构中各个终端执行设备，同一网络段中所有以太网总线从站线性连接且顺序无关，每个设备布置有IN/OUT两个RJ45网口，分别连接前后以太网总线从站设备，网络段中首以太网总线从站设备IN口直接连接以太网总线主站网口，网络段中末以太网总线从站设备OUT口空置，末以太网总线从站设备处理完毕接收帧后将自动发起回传帧；

所述控制器用于接收加工指令及参数，计算得到各个以太网总线从站的控制指令，并通过以太网总线下发网络帧至对应以太网总线从站；

所述控制器包括用户层和内核层，所述用户层用于提供人机交互接口，处理非实时任务调度；内核层工作包括轨迹规划、速度规划、插补、激光功率控制和以太网实时通讯，用于周期循环执行，处理实时任务调度；

所述网关，用于从下发的网络帧中提取振镜和激光器控制相关信息，并转化为符合振镜和激光器控制格式要求的指令；所述网关的输出口中还设置有I/O接口、模拟量接口和PWM接口，以实现对激光器功率与位置的实时同步控制；所述网关用于接收一次网络帧，分多次依序转换下发指令，以实现以太网总线协议到振镜控制协议的相互转换；

所述以太网网关的激光振镜控制系统中的控制器、网关、伺服电机和I/O模块采用以太网总线通信方式；所述激光振镜控制系统采用工业以太网总线“一主多从”架构，集成度高，拓展性好，控制器方便地对振镜/伺服电机运动和激光功率调整进行混合插补、联动控制且作为唯一以太网总线主站设备，负责实时主控逻辑运算；网关和伺服电机、I/O模块作为以太网总线从站设备接入，只负责解析下发和封装上传数据，释放了以太网总线从站控制芯片的运算压力，同时，网关对于振镜电机和激光器也是直接控制设备；

增加激光器功率实时随动调整功能，将激光器控制接口和振镜控制接口集成到一个网关上，激光开关控制和功率调整通过网关I/O和模拟量进行，并对激光功率和振镜运动同步插补，将插补结果分别封装在网络帧对应片段中；

所述伺服电机用于根据接收到的控制指令来产生驱动动作；所述伺服电机为机器人各关节运动电机或机床各轴驱动电机；

所述I/O模块用于根据接收到的控制指令来控制激光加工过程中气路、开关和其他外围设备。

2.如权利要求1所述的以太网网关的激光振镜控制系统，其特征在于，所述网关设置有物理接口，所述物理接口包括RJ45总线网口、时钟差分口、同步差分口和振镜位置差分口。

3.一种基于如权利要求1-2中任一项所述的以太网网关的激光振镜控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

以太网总线从站各以太网总线从站设备接收并解析以太网总线指令，执行加工过程。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，以太网总线从站获取加工过程中的加工状态、设备状态、传感器数据及报警信息，封装到帧并回传给以太网总线主站。

5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，网关采用“一发多转”方式对齐周期时间；网关接收一次网络帧，分多次依序转换下发其中指令。

6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，激光功率随振镜位置和扫描速度实时动态调整。