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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
2019-08-02 05:33
　　2.4 数模转换模块
　　数模转换模块将DSP处理完的数字信号转换为模拟信号以控制两路振镜的偏转。由于现在对标记精度的要求越来越高，传统的8位数模转换器已无法满足用户的需求，因此本系统选用ADI公司的16位高精度数模转换器AD669芯片，如图2所示。AD669为16位并行输入，二级数据缓存结构。设计中将/L1信号直接接地设置为有效，通过控制/CS和LDAC信号分别控制一级缓存和二级缓存。控制振镜信号的电压范围为-10V～+10V，以标记100mm×100mm幅面大小的标牌为例，精度可达100mm/216=0.0015mm，对应最小输出电压为0.00031V。

　　经实验发现，在上电时，AD669芯片的输出为一不可控量，会使振镜在上电瞬间有一个偏转，倘若偏转幅度过大，长期使用会导致振镜的断裂。为了保护振镜，可设计一个模拟开关电路以控制AD669芯片上电时的输出，使其为0V。笔者将模拟开关放在AD669芯片的参考电压输入端，通过CPLD实现对模拟开关的控制，来控制参考电压的有无，从而保证在上电时振镜不偏转。

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