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高速激光标记控制系统

2019-08-01 16:46发布

站内问答 / TI MCU
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　　0 引言
　　振镜扫描式激光标记技术就是通过控制两片高速振镜的偏转角, 改变激光的传播方向, 经过F-Theata透镜在工件表面的聚焦, 在工件表面作标记。与传统的标记技术相比, 它具有适用面广(对不同材料、形状的加工表面均适合) , 工件无机械变形, 无污染, 标记速度快, 重复性好, 自动化程度高等特点, 在工业、国防、科研等许多领域具有广泛的用途。高速高精度的振镜标记已成为当今标记行业的发展方向。
　　传统的振镜标记控制系统通过PC 机的串口、并口ISA 总线与单片控制板相连，这种方式接口简单、连接方便, 开发费用低, 但由于传输速度低, 已不能满足现代数控系统的实时性要求。本文在激光标记控制技术方面进行了一些新的探索：利用PCI的高速数据传输和DSP高速数据处理能力，提出一种“PC机+PCI总线+DSP控制板卡”的方式，用于振镜标记控制系统，从而实现对标记控制的精确控制，提高控制效率，保障系统实时性。DSP控制板卡是整个系统的核心，它直接决定着系统的扫描速度和扫描精度，本文将着重介绍该控制板卡的设计。
　　1 DSP芯片
　　DSP控制板卡的主芯片选用德州仪器公司C6000系列的高速数据处理芯片TMS320C6205。该芯片为高性能的定点处理器，主频可达200MHz，每个周期能执行8条32-bit的指令，处理速度可达1600MIPS；采用高性能的VLIW结构的TMS320C62xTM DSP核，有8个独立的功能单元，32个32位的通用寄存器；提供64K字节的内部程序RAM和64K字节的内部数据RAM；提供32位的外部存储器无缝接口，包括同步器件（如SDRAM、SBSRAM等）、异步器件（如FLASH、SRAM等）和可寻址52M字节的外部存储空间；提供灵活的PLL、时钟产生器，可配置倍频值；提供符合PCI 2.2规范的PCI总线接口，直接实现芯片和PCI总线的桥接功能；提供两个32位的定时器；提供在线调试的JTAG边界扫描接口。采用此芯片，能够实现高速的数据处理，保证系统工作的实时性，且由于带了PCI桥接功能，提供了和PCI总线的接口，经济可靠。
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6条回答
gygp
2019-08-01 17:06
　　2 硬件设计
　　2.1 结构框图
　　如图1所示为系统的硬件结构框图。DSP控制板卡通过PCI总线与PC机连接，实现高速通信。DSP处理模块为主控制模块，使用主频为200MHz的 TMS320C6205芯片作为主控制芯片。DSP处理模块充分利用了C6000系列DSP的快速计算能力和高精度定时器，能够保证振镜标记机进行匀速、高速标记，这些由PC机是没有办法做到的。DSP的外围电路包括存储模块、复位控制、电源控制、时钟系统、JTAG端口、数模转换模块、CPLD逻辑控制模块和光电隔离模块等。其中存储模块包括FLASH模块和SDRAM模块，FLASH用来存储系统启动代码和软件代码，SDRAM用于提供软件运行时所需的额外存储空间。DSP控制板卡输出两路模拟量控制两块振镜的运动，输出Q开关控制信号以控制激光器的开关光，输入/输出16路光电隔离信号用于功能扩展。

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