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# s% b. t3 w) c# ~0 U1 [5 i! `; `摘要:为了满足大尺寸激光加工的精度和速度要求,本文设计了以DSP、FPGA和单片机为核心的数控系统。系统
2 f/ H6 I* M/ k* a- U8 k使用单片机控制人机界面、使用DSP对加工数据进行处理并由FPGA输出加工信号,从硬件上保证了系统的高速运% r+ n4 l3 g4 ]
算和精密加工。此外系统将加工数据保存于非易失性存储器中,使得系统拥有脱机加工的能力。通过对以DSP和 }+ a6 X, S1 X3 l; U# V+ g
FPGA为核心的加工控制部分的软、硬件进行优化,该系统达到了设计目标并取得了令人满意的加工效果。& A8 f# u2 d9 @/ f/ B' M! G, n
关键词:数控加工;激光; DSP; FPGA;单片机
9 I. n* R. Q% x, E& d h: O6 S, o0引言
' r3 V# X' K/ c* I4 M t以激光切割和激光雕刻为代表的各种激光加工手段5 S# `! \, p0 w7 {
凭借其较高的加工速度和良好的视觉效果被广泛运用于.
2 H8 ~( s) x4 o. {各种行业。如在航模制造业中,激光切割被大量用于各种$ B' V+ N7 Q! d' `
机体部件的切割成形。由于激光切割具有切割痕迹整齐、& {$ }$ s4 E7 ]( p( c, D7 j
无毛刺等特点,免去了对部件边缘打磨、抛光的过程。而.
- v5 I5 ?& Y- ~# M& D3 D* F* L激光雕刻则可以通过控制激光的出光功率在被加工物体
# H3 _# c* j# Z# Q$ O3 d. _; h* ~表面雕刻出深浅不一的图案,这是传统的机械加工手段很
; W% a4 @8 I- G N H- R难做到的。. k9 F6 D8 u7 b" w4 W7 U
在大尺寸激光加工系统的设计中,一般采用步进电机
% b/ G, ^1 |, b2 I5 F0 ~作为驱动部件。受限于驱动部件的驱动能力,加工速度和6 }; ?6 }7 G$ i* \/ Y
加工精度- -直是开发大尺寸加工系统要解决的首要问题。
1 p0 g; O. f2 T+ P解决速度问题的一般方法是在电机每次运动前、后设置" B( b- e5 c% E9 K( O+ e
) r2 H& y f: a/ @( ?4 v2 ~% l% N加、减速区,但这会使数据的运算量成倍的增加。
/ |4 l; n( x7 J( }2 M早期系统常常采用一块单片机来完成从数据处理到: f6 j: F1 E ]+ ?
加工信号产生的全部工作,或者由计算机生成加工信号直; }0 v p E7 P: T
接驱动加工部件。对于前一种做法,单片机的数据处理能0 s. x: ]# _" A5 e
力往往达不到要求，限制了性能的发挥。而后一种做法， i' V2 ^* o* Z& ?7 w% g' ^
由于每台设备都必须连接一台计算机,加工不便,不利于
, i3 i: \8 Q8 y% R- d大规模生产。, ^+ j |- E, a v ^8 \
数字信号处理器的出现使嵌人式处理器的数据运算) b% A/ u* k( Z: j
能力达到了一个很高的水平,其数字处理能力是普通单片( o4 \0 C* B# z/ c. J2 p
机的数倍。在前期设计中系统采用了由DSP负责数据处
0 f( f; J R% y, _) y1 X理、单片机负责支持人机界面和加工信号产生的结构。此
( J: @; N) e" e: E7 o/ P" d种设计虽然得到了很好的加工效果,但是由于单片机的各
1 P. b& }3 J: y s; j- ?6 a方面能力有限,限制了加工速度的提升,也制约了DSP 性
6 x! F1 w7 w' I; U能的发挥。另外,由于单片机只能在加工间歇时读人由
1 M( i9 p' c$ y' c% F
& l1 y1 E4 M6 z2 l
5 f+ P2 X: X) @) g8 p- c& A
) ]( ]) H$ U7 {$ F- G* L# P/ {附件下载：3 b- v! E- i% H( E( {: D
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发表于 2020-4-15 09:38
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