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《自动化技术与应用》2012年第31卷第11期
行业应用与交流
Industrial Applications and Communications
基于DSP的激光打标控制系统设计
李永刚
(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开发的一套可脱离PC机独立运行的激光打标控制系统,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;打标;DSP;控制系统
中图分类号:TP29文献标识码:B文章编号:1003-7241(2012)1-0072-04
Design of Laser Mark and Control System Based on DSP
LI Yong-gang
(Guangdong Mechinery Technician College, Guangzhou 510600 China
Abstract: This article introduces a laser mark and control system based on DSP This control system makes full use of feature of
DSP, computing speed is fast, function is powerful, scalability is strong. It enormous promotes reliability of the entire
system, suitability and working efficiency.
Key words: laser, mark; DSP; control system
1引言
通过X、Y振镜镜片的反射,经平场透镜聚焦后在工件
随着现代生产加工工艺和加工效率的不断提高,激表面形成高能量激光点,通过控制XY振镜的不同位置
光打标机的应用范围也不断扩大延伸,从过去较单一的及激光的开关,实现激光点在工件表面上的移动,从而
五金件、工艺品等的图标、序号打标,到现在的高速、利用高能量对工件表面进行烧烛形成图案
精细的通讯、航天等行业的精密器件的加工的不断变
化,用户对激光打标的精准度、速度的要求也越来越
高。为了满足越来越高的用户要求,过去传统的基于单
片机、ISA总线等开发的控制系统越来越满足不了新的
要求。为此,本次设计采用了当前最先进成熟的TI(德
州仪器)公司的TMS320F2812DSP作为本系统的核心
CPU,此芯片是专门为工业控制应用而设计的高速处理
器,最高运算速度可达150MHz/s,再配合功能丰富的外
围功能器件,组成了一个功能强大的、可脱离PC机独
立操作运行的嵌人式系统。
2激光打标系统的基本工作原理
图1振镜式激光打标基本工作原理
振镜式激光打标的基本工作原理如图1所示,激光
为了能方便精确地控制激光及振镜,激光打标系统
收稿日期:2012-04-23
在设计上就分为两部分来进行,一部分为图形编辑及参
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振镜X轴
振镜Y轴
操作面板
SDRAM
FLASH
DA
DA
RS232
G
PIO
激光
编码器检测以及
1O触发接口
上位机
USB
图2激光打标控制板电路结构图
数设置软件系统,方便用户对图形进行可见的、直观的的连接采用GPIO操作,采用通用1O进行读写访问。USB
设计、设置,从而把全数字化的数据传输给硬件进行控实现电路图如图3所示。
制。另一部分为硬件控制系统,主要按照图形数据及相
采用DSP的通用IOロ访问FT245,这里需要注意的
关控制参数,进行精确的实时的控制输出,实时控制激是DSP的电平逻辑为3.3V,而FT245R的输入输出电
光、振镜等相关部件,同时实时地检测一些相关的外部平逻辑是+5V,他们之间要加电平转换逻辑?。
信号,如停止信号、保护信号、位置信号等。
3.2高速DA转换电路
高速的数模转换是激光打标控制器的关键,DA输
3硬件控制电路系统设计
出的建立时间和精度是影响打标性能的两个非常重要
硬件控制系统主要由两部分组成,一是电路设计部的参数。本系统中需要二路D/A,分别控制振镜x轴
分,另一部分是DSP中的嵌入式控制软件部分。控制电和振镜y轴。本文中采用串行高速DA实现模拟量输出。
路主要有USB通讯电路、扩展存储电路、D/A转换DA芯片选用DAC7731,16位输出精度,建立时间小于
电路和FPGA电路等组成,结构原理框图如图2所示。10us。采用FPGA实现和DA芯片接口的时序逻辑,实
3.1USB通讯接口
现图路如图4所示。
USB通讯模块采用FTDI公司的FT245,USB与DSP
DAC7731本身带有一个10的电压基准,无需外接
U33
B-DO
DO
osco 2s
ISB-D2
37D4
GND
VCC
D2
TEST
B-D
VCCIO
AGND L25
K7
D1
NC
/ USB-D
6D1
RxF=?
K7 USB-RXF
GND
8 1 GND
USB-TXE
TXE#
USB-DS
9
NC
GND
VCC
20 VCC
19 USB-RST
USB-D3
D6
1D3
RST=
GND F1
18 GND
CS
PWREN= 3V3OUT
GND
USB-RD 13
RD
USBDM
16 SUSB-D
USB-WR 14
15 SUSB-D+0.luf
WR
USBDP
FT245R
图3USB实现电路图
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