李永刚,张武军
(广东省机械技师学院,广东 广州 510600)
摘 要:本文介绍了一种采用TI公司的DSP芯片TMS320LF2812开发的一套可脱机独立运行的激光流水线打标控制系统,该系统充分利用了DSP的运算速度快,功能强大,可扩展性强的特点,与传统控制系统相比,极大提升了整个系统的可靠性、适应性和工作效率。
关键词:激光;流水线打标;DSP;控制系统
中图分类号:TP368.2 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2013)07-0025-05
1 引言
激光打标是利用激光的高能量在工作表面上刻画出各种文字、符号及各种各样的图案,它的特点是:字迹清晰、不易擦除,标刻时工作速度快,一致性好。流水线打标是专指工件在生产线上移动时对其进行的激光标刻的一种工作方式,它与传统的喷墨等生产线标记相比,具有无污染、速度快、字迹清晰、适应性高、耗材少、维护少、工作时间长等特点[5]。
振镜式激光打标的基本工作原理是激光通过X、Y振镜镜片的反射,经平场透镜聚焦后在工件表面形成高能量激光点,通过控制XY振镜的不同位置及激光的开关,实现激光点在工件表面上的移动,从而形成图案[6]。
流水线打标是在静态打标的基础上叠加动态的流水线移动量,激光输出时,在原静态数据上进行位置补偿,保证输出图形不变形,从而实现对运动中物体的打标工作。
系统的控制对象主要有:振镜、激光器。检测对象主要有:编码器信号、红外位置传感器信号、水温水压故障信号、开关控制信号。
振镜的控制方式为:由-5V－－+5V电压信号控制电机的转动角度,从而实现镜片转动,并带动光斑的移动,从而实现激光在平面上的二维工作。
激光器的控制方式为:由PWM信号控制激光参量的强弱和开关。通过控制激光的开关与振镜的移动的同步,则实现了光斑位置的精确控制。
编码器信号采用增量式编码器格式,实现对流水线速度的实时检测,便于计算流水线的偏移量。
红外位置传感器实现对流水线上工件的检测,当工作到达指定位置时,开始启动激光打标。
2 控制系统设计
本控制系统结构主要由两部份组成,一部份是在上位机(PC机)中运行的系统打标控制软件,另一部份是控制振镜、激光等相关器件的激光打标控制板。打标控制软件主要实现打标数据的编辑、激光参数的设置、打标运行参数的管理等。打标控制板主要实现将打标数据转换为控制振镜运动的电压信号、激光开关等控制,以及PC机通过USB串口通讯来对数据、参数进行管理、调用。当PC机上的打标数据、参数通过USB串口下传到打标控制板之后,打标控制板即可实现脱机独立工作。或者也可以直接使用U盘将PC机上系统打标软件制作的打标文件直接通过USB口读入控制板内存,由下位控制板上的控制面板及相关按键来实现独立控制。
2.1 上位机系统打标控制软件设计
上位PC机系统控制软件采用VC++6.0开发,可运行于WINDOWS XP、WINDOWS 7操作系统平台。主要功能包括:
界面程序:主要完成人机交互的相关功能,包括:图形属性管理、图形参数设置、图形操作功能、各种工具栏、菜单等。
CAD管理器:主要完成图形、图像的显示、修改及相关操作变换,主要包括:图形的移动、缩放、复制、删除、保存、读取、组合、变换等图形数据操作功能。它统一管理和调用各图元类相关功能的具体实现。各图元包括:点、线段、折线、方形、圆形、曲线、文字、条形码、IO点、延时、轴移动、组合、群组等,各图元类完成各自特定的具体数据实现。
文件译码器:主要完成对多种文件格式的支持,包括对PLT、DXF、AI、BMP、JPG、DST等十几种文件的读写支持。
图形算法库:主要完成为图形处理、编辑提供算法支持,包括:矩阵变换、失真校正、边沿计算等,供CAD管理器调用。
配置管理器:主要是对通用的参数实现配置管理,参数采用INI文件格式存放,方便参数的存取及参数增减更改。
语言管理器:实现界面语言的切换,各种格式的语言文字采用不同文件名的INI文件格式存放,程序中每个要显示的字符串都用一个独立编码进行表示,根据所选显示语言的不同,调用不同的INI文件实现语言切换。
权限管理器:实现用户密码、加密解密、期限限制的设置,对生产厂家、用户进行二级管理,便于生产厂家及用户根据实际情况设置要保护的一些特别参数或数据。
插件管理器:主要用于扩展用户所特需的加工插件、加工逻辑的管理。对于一些特殊的、专用的加工要求,通过插件的方式灵活的独立添加到程序中。插件采用动态库的形式开发,通过通用接口函数进行功能函数调用及数据传递,实现对主程序的资源使用。
加工算法库:主要实现加工数据进行打标输出时的相关控制处理,包括:USB串口通讯、数据传输、命令收发等。
监听管理器:主要完成在加工过程中的对键盘、鼠标、IO口的监听和响应。
信息收集器:主要完成对工作过程和状态的记录与显示。
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