[发明专利]一种振镜式激光扫描大幅面材料成形加工控制系统

摘要

本发明公开了一种振镜式激光扫描大幅面材料成形加工控制系统，其包括上位机、激光扫描主控制器和多个激光扫描从控制器；激光扫描主控制器和多个激光扫描从控制器基于EtherCAT总线冗余环型拓扑结构连接，激光扫描主控制器作为EtherCAT通信主站，多个激光扫描从控制器作为EtherCAT通信从站。上位机通过总线与激光扫描主控制器双向通信，激光扫描从控制器解析激光扫描主控制器指令、提供/采集各类信号，控制底层单元，实现聚焦光斑在大幅面材料成形加工面上的扫描加工。本发明可有效解决振镜式激光扫描大幅面材料成形加工装备刚性组态、实时性低等问题，具备兼容性好、稳定性高、通信速度快、组态灵活、实时性强等优点。

主权项

一种振镜式激光扫描大幅面材料成形加工控制系统，其特征在于，该加工控制系统包括激光扫描控制系统(4)、激光扫描光学系统(5)和上位机(1)，其中：该激光扫描控制系统(4)为主‑从结构，包括激光扫描主控制器(2)和激光扫描从控制系统(3)；其中，所述激光扫描从控制系统(3)包括N个激光扫描从控制分系统(31～3N)；所述N个激光扫描从控制分系统(31～3N)的控制核心为N个激光扫描从控制器(311～3N1)；所述激光扫描主控制器(2)和N个激光扫描从控制器(311～3N1)基于EtherCAT总线冗余环型拓扑结构连接，所述激光扫描主控制器(2)作为EtherCAT通信主站，与第一个激光扫描从控制器(311)以及第N个激光扫描从控制器(3N1)相连，所述N个激光扫描从控制器(311～3N1)作为EtherCAT通信从站，依次相连，其中N为大于1的正整数；所述激光扫描主控制器(2)包括第二ARM处理器以及分别与所述第二ARM处理器连接的第二FPGA处理器、第二扩展存储器模块、Micro SD接口、第二通信模块、第二通用I/O信号模块和第三JTAG模块，其中，第二扩展存储器模块包括SDRAM、Flash和EEPROM存储器芯片，用于存储配置信息、用户数据和应用程序；Micro SD接口提供SD卡接口，用于存储加工信息；第二通信模块提供包括RS‑485总线、USB总线和CAN总线的通信接口，用于激光扫描主控制器的功能扩展；第二通用I/O信号模块用于用户自定义开关量的输入/输出；第三JTAG模块提供第二ARM处理器的调试接口，与所述第二ARM处理器连接的第二EtherCAT通信模块提供2个EtherCAT数据收发端口，用于激光扫描主控制器与第一个激光扫描从控制器以及第N个激光扫描从控制器间的EtherCAT通信冗余环型拓扑网络连接；所述激光扫描主控制器还包括与第二FPGA处理器连接的第二配置模块、第四JTAG模块、PCI通信模块和第三EtherCAT通信模块；其中，第二配置模块支持第二FPGA处理器的信息配置、调试和在线升级，第四JTAG模块提供第二FPGA处理器所需的调试接口，PCI通信模块提供PCI总线通信接口，实现激光扫描主控制器与上位机间的板卡式通信，第三EtherCAT通信模块提供EtherCAT通信接口，实现激光扫描主控制器与上位机间的网络通信；该激光扫描光学系统(5)包括N个激光扫描光学分系统(51～5N)，所述N个激光扫描光学分系统(51～5N)包括N个光源(511～5N1)、N个光束整形及聚焦组件(512～5N2)和N个双振镜式扫描头(513～5N3)；所述N个激光扫描光学分系统(51～5N)对应的由所述N个激光扫描从控制器(311～3N1)控制；该上位机(1)用于实现材料成形加工过程的管理与监控，其通过总线与所述激光扫描主控制器(2)双向通信。