[發明專利]一種激光、振鏡、電機的一體運動控制系統

有效

• 申請號: 200710077431.8
• 申請日: 2007-11-23
• 公開（公告）號: CN101256407A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 呂恕;楊照輝;孫帥華;王瑞;鐘勝波
• 申請（專利權）人: 固高科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;B23K26/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所
• 代理人: 王永文

技術領域

本發明涉及一種激光加工設備的控制系統和方法，尤其涉及的是一種激光、振鏡、電機的一體運動控制系統。

背景技術

現有技術的激光加工設備，如圖1所示的，通常設置一工控機110，通過PCI接口、以太網ethernet或USB接口方式連接一振鏡控制卡120，通過驅動程序由該振鏡控制卡發送振鏡控制信號進行振鏡的振動控制，通過PWM波或類似信號控制激光器的開或關。所述振鏡是激光加工過程中控制激光擺動角度的裝置，類似于鏡子對光的反射，可以控制激光的擺動方向。如圖1所示的，激光器130發出的激光通過擴束鏡140后可分成多條，通過掃描頭150上的物鏡151到達工件上。在激光的工作過程中，振鏡可以用來通過電機控制驅動的鏡面進行振動，以改變激光的工作角度。

所述工控機110同時還通過PCI接口、以太網ethernet或USB接口方式連接設置有一電機運動控制卡160，如圖1所示，通過轉接板170實現對多個電機180的驅動控制，這些電機可以實現對工件的移動、旋轉等多方位的變藝。

振鏡的運動速度是很高的，在其高速運動(＞3000mm/s)的情況下，工控機110對電機驅動控制需要非常精密，而現有技術采用的是不同控制卡和不同的驅動程序，其無法實現協調控制以實現加工的精密。

現有技術的激光加工設備中，通常電機控制、激光控制和振鏡控制是采用不同驅動控制程序，如圖1所示，因其存在驅動程序一致性的問題，會導致驅動程序之間的兼容性不夠的問題，其主要表現在：

采用電機控制+通用輸出信號管理方式：將電機運動和IO信號管理結合，電機運動過程中在設定位置點時用通用輸出信號控制激光器打開或關閉，并根據幾路通用輸出信號編碼來選擇激光能量級數；但由于輸出信號是有限的，無法實現激光能量的多級變化，而通用輸出信號的響應存在因光電隔離引起的較長滯后性，無法同時根據運動速度、加速度等非位置的特征信息來控制激光能量大小，加工效果不理想。

采用電機控制+激光控制管理方式：將電機運動和激光開關、能量控制結合起來，可在電機運動過程中根據運動速度等特征信息通過高速輸出信號控制激光器的打開和關閉，并通過PWM或模擬量等信號控制激光能量，有較好的加工效果；但無法達到振鏡加工方式的高效率。

采用振鏡電機控制+通用輸出信號管理方式：將振鏡電機運動和通用輸出信號管理結合，在振鏡電機運動過程中設定位置點，通過管理通用輸出信號打開或關閉激光器，但通用輸出信號的響應存在滯后性，無法滿足振鏡電機高速運動的要求。

采用振鏡電機控制+激光控制管理方法：將振鏡電機運動和激光開關、能量控制結合起來，在振鏡電機運動過程中設定位置點，通過高速輸出信號控制激光器的打開和關閉，并通過PWM或模擬量等信號控制激光能量，可實現高速高效率的加工，但由于振鏡運動方式存在加工幅面小，非線性因素大，難以調整的缺點，不能被廣泛使用。

如圖2和圖3所示的，振鏡控制卡和電機控制卡的控制指令是獨立的，控制流中不能依靠一個處理文件或者統一程序段實現兩者的協調；另外，現有技術方案中均以振鏡或電機的運動為主線，以運動位置或外部IO來同步激光控制信號，針對振鏡控制和電機控制分別采用對激光的同步機制，這種方式雖然可以滿足大部分激光信號延遲于運動信號的情況，但無法實現激光控制信號提前于運動信號的功能，這樣激光加工過程的穩定性很差，且與激光工作特性的匹配也不宜調整。

現有技術方案中只能解決振鏡與激光的同步配合問題，或電機與激光的同步配合問題，若要三者結合，往往需要另外再選用帶電機控制的運動控制模塊，振鏡、激光和電機的同步協調需要在工控機上通過軟件來實現，其帶來的直接問題就是效率提不起來、編程復雜、同步協調效果不好，加工的一致性差。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光、振鏡、電機的一體運動控制系統，將振鏡控制卡和電機運動控制卡結合設置在一起，使得振鏡和電機運動的協調可以在實時性更高的板卡上完成，以方便激光加工平臺的協調一致和準確性。

本發明的技術方案如下：

一種激光、振鏡、電機的一體運動控制系統，其設置在一通用計算機上，其中，所述一體運動控制系統設置包括一控制卡，在該控制卡上設置包括一主控制臺模塊，所述主控制臺模塊控制連接有一電機控制模塊、一激光控制模塊以及一振鏡控制模塊，所述激光控制模塊與所述電機控制模塊之間設置為雙向同步機制，所述激光控制模塊與所述振鏡控制模塊之間也設置為雙向同步機制；該控制卡還設置包括一硬件接口模塊，用于輸出所述電機控制模塊及所述振鏡控制模塊與所述激光控制模塊同步后的控制信號。