[發明專利]一種激光微加工設備的激光脈沖控制卡及控制方法

無效

• 申請號: 201110381080.6
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102489874A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 符永宏;潘國平;盛占石;黃賽帥;華希俊;符昊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;G05B19/042
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及激光微加工領域，特指一種激光微加工設備的激光脈沖控制卡和控制方法。

背景技術

摩擦學理論研究及工程應用均表明，摩擦副表面存在與其潤滑性能要求優化匹配的理想微觀結構形貌。為了實現對這種摩擦副表面微觀形貌的加工，相繼出現了諸多微加工技術，而其中，激光微加工技術以其優異的特點，備受歡迎。

聲光調Q技術是激光微加工領域中獲得單個激光脈沖輸出的重要技術手段，是指激光調Q驅動器受到外部控制信號的驅動后，提供一定頻率的射頻功率驅動聲光Q開關，同時又用調制的方式使偏轉光束的作用快速消失，進而達到開關激光的目的。那么，一種符合要求、有序的外部控制信號可以實現單個激光脈沖有規律的關斷與輸出。

經過對現有的技術文獻檢索發現，中國申請號為200610039758.1，公開號為CN?1857843A的專利“一種激光表面微造型方法”給出了“單脈沖同點間隔多次”的激光加工新工藝。該發明提出，激光器脈沖發出時間和工件旋轉時間耦合，即在兩個或多個激光脈沖的間隔時間內正好走過工件上兩個加工點之間的距離，實現在工件表面規定位置上的單個激光脈沖輸出，這種加工工藝最大程度上減小了激光加工帶來的熱負面效應。中國申請號為200610040199.6，公開號為CN?1857844A的專利“摩擦副零件表面形貌的激光微造型方法及設備”給出了在典型摩擦副零件上微造型的方法及專用設備。該專利提出運用編碼器計數卡對安裝在旋轉工作臺主軸上的增量式旋轉編碼器的反饋脈沖進行計數處理，輸出調Q開關控制信號給激光調Q驅動器，控制單個激光脈沖在工件加工表面規定位置上的輸出，最終實現“單脈沖同點間隔多次”加工工藝。但是，此專利沒有公開實現單個激光脈沖在規定位置上輸出的編碼器計數卡的技術方案。

因此，在激光微加工領域中，如何運用聲光調Q技術使外部運動系統與單個激光脈沖輸出協調聯動起來是實現“單脈沖同點間隔多次”加工工藝，提高表面加工質量的關鍵所在；而對反映外部運動系統實時位置的外部運動反饋元件脈沖信號進行有目的的處理，獲得激光調Q驅動器外部有序的控制信號即是整個技術的靈魂。

發明內容

本發明的目的是提出了一種激光微加工設備的激光脈沖控制卡，使其以單片機和CPLD（復雜可編程邏輯器件）為核心，運用聲光調Q技術使外部運動系統與單個激光脈沖輸出協調聯動起來，實現單個激光脈沖在工件加工表面規定位置的精確輸出。

本發明的另一目的是提供一種激光微加工設備的激光脈沖控制方法，通過對外部運動反饋元件產生的脈沖信號進行四倍頻、計數、分頻處理后，輸出用戶所需頻率、脈寬的控制信號給激光調Q驅動器，實現“單脈沖同點間隔多次”的加工工藝。

本發明的技術方案是：一種激光微加工設備的激光脈沖控制卡，包括單片機單元、CPLD單元、PC104?ISA總線接口、外部脈沖輸入處理單元和控制信號輸出處理單元；外部運動反饋元件輸出的脈沖信號經過所述外部脈沖輸入處理單元與所述CPLD單元連接，所述單片機單元通過所述CPLD單元和PC104?ISA總線接口與上位工控機連接；所述單片機單元輸出的控制信號通過所述控制信號輸出處理單元與激光調Q驅動器連接；所述CPLD單元上輸出的通用信號通過所述控制信號輸出處理單元與外部控制電路連接；

所述單片機單元通過所述CPLD單元與上位工控機進行數據交互，所述單片機單元接收經CPLD預處理后的外部脈沖信號，進行計數、分頻處理，輸出用戶所需頻率、脈寬的控制信號，通過控制信號輸出處理單元對激光調Q驅動器進行控制；

所述CPLD單元對所述外部脈沖輸入處理單元傳輸過來的外部運動反饋元件脈沖信號進行脈沖選擇和四倍頻處理，所述CPLD單元還用于實現所述單片機和PC104?ISA總線接口之間的高速并行通信；

所述外部脈沖輸入處理單元用于將外部運動反饋元件的脈沖信號進行光電隔離后傳輸給CPLD單元；

所述控制信號輸出處理單元用于將所述單片機輸出的控制信號進行光電隔離、驅動放大后傳送給激光調Q驅動器，所述控制信號輸出處理單元負責將所述CPLD單元I/O端口的六個通用輸出信號進行光電隔離、驅動放大后傳送給外部控制電路。