基于DSP的高速高精度振镜标记机控制系统研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要激光标记又称激光打标，是激光加工领域中应用最为广泛的激光技术之一。激光标记技术是激光技术和计算机技术的结合，与传统的标记方式相比，具有速度快、成本低、无污染，可实现微小标记、标记牢固永久、精美清晰、定位准确等明显优势。由于光学振镜扫描器响应速度极快，因此振镜式激光标记机是目前激光标记行业的发展方向之一。标记速度和标记精度是振镜式激光标记机系统的两个重要指标，而系统控制板的设计质量直接影响这两个指标。本文在透彻理解振镜式激光标记机工作原理的基础上，提出了一套“PC机+DSP控制板卡”的系统解决方案。该系统中，PC机提供系统操作界面并发送命令，PC机

2、与DSP控制板卡通过PCI总线进行高速数据传输，主要的数据处理功能由控制板卡上的DSP芯片负责，D/A转换处理单元将DSP运算得到的数字量转换为模拟量。这样的设计方式充分发挥了DSP强大的数据处理功能，大大减轻了CPU负荷，克服了单由PC机进行处理所带来的标记不均匀、PC机资源占用率过高等缺点。本文首先给出了硬件设计总体方案，介绍了系统的主要应用技术和主要芯片选型。接着详细介绍了控制板卡的硬件设计，对各模块设计都给出了详尽的分析和实现方法。最后说明了在控制系统实现中所遇到的难点和解决方案。重点讨论了高速PCB板的设计、Q调制功能和速度设置相结合的控制方式以及系统抗干扰设计和

3、稳定性研究等方面的问题。最后给出了系统精度和速度指标的测试数据，并给出了实际标记样品图。本课题的研究对国内激光标记行业如何提高标记效率和质量有一定的实用价值。该控制板卡有可观的市场前景。关键词：DSPD/A转换器激光标记机控制系统高速高精度I华中科技大学硕士学位论文AbstractLasermarkingisanewlasermaterialprocessingtechnologyappliedwidelyinrecentyears.Lasermarkingisatechnologythatcombineslasertechnologywithcomputertechnol

4、ogy.Comparetoconventionalmarkingmethods,ithaslotsofdistinctadvantages,suchasfastspeed,lowcost,nopollutionandsoon.Becauseofitshighresponsespeed,galvanometer-basedopticalscannerslasermarkingmachinesisbecomingthemainstreamandthedevelopdirectionoflasermarkingmachines.Thespeedandprecisionofmark

5、ingarethemostimportantfactorsofgalvanometer-basedlasermarkingsystem,withthedesignofthecontrolboarddirectlyaffectsthesetwofactors.Igrasptheworkingprincipalofgalvanometer-basedlasermarkingsystemandpresentanewsystemsolutionbasedonPCandDSPplatforminthispaper.Inthissystem,PCprovidesoperationint

6、erfaceandhastheabilityofsendinginstructions.PCcommunicateswithDSPcontrolboardthroughPCIbus.DSPtakeschargeofdataprocessing,whileD/Aconvertorconvertsdigitalsignalstoanalogsignals.ThisdesignmethodalleviatesCPU'sloadandmakesthesystemachievingthereal-timeperformance.Inthispaper,Ipresentthehardw

7、aresystemdesignschemefirst.Second,Iintroducethemaintechnologiesandmainchips’selection.Third,Iexplicatehardwaredesignofeverymoduleonthecontrolboard.Then,Isummarizethesystemdesigndifficultiesandgivethesolutions.Finally,Ilistthetestingdataofmarkingspeedandprecisi