專利名稱：一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光微加工領(lǐng)域，特指一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡和控制方法。
背景技術(shù)：
摩擦學(xué)理論研究及工程應(yīng)用均表明，摩擦副表面存在與其潤滑性能要求優(yōu)化匹配的理想微觀結(jié)構(gòu)形貌。為了實現(xiàn)對這種摩擦副表面微觀形貌的加工，相繼出現(xiàn)了諸多微加工技術(shù)，而其中，激光微加工技術(shù)以其優(yōu)異的特點，備受歡迎。
聲光調(diào)Q技術(shù)是激光微加工領(lǐng)域中獲得單個激光脈沖輸出的重要技術(shù)手段，是指激光調(diào)Q驅(qū)動器受到外部控制信號的驅(qū)動后，提供一定頻率的射頻功率驅(qū)動聲光Q開關(guān)，同時又用調(diào)制的方式使偏轉(zhuǎn)光束的作用快速消失，進(jìn)而達(dá)到開關(guān)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(xiàn)單個激光脈沖有規(guī)律的關(guān)斷與輸出。
經(jīng)過對現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國申請?zhí)枮?00610039758. 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(fā)明提出，激光器脈沖發(fā)出時間和工件旋轉(zhuǎn)時間耦合，即在兩個或多個激光脈沖的間隔時間內(nèi)正好走過工件上兩個加工點之間的距離，實現(xiàn)在工件表面規(guī)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(fù)面效應(yīng)。中國申請?zhí)枮?00610040199. 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(shè)備”給出了在典型摩擦副零件上微造型的方法及專用設(shè)備。該專利提出運(yùn)用編碼器計數(shù)卡對安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺主軸上的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋脈沖進(jìn)行計數(shù)處理，輸出調(diào) Q開關(guān)控制信號給激光調(diào)Q驅(qū)動器，控制單個激光脈沖在工件加工表面規(guī)定位置上的輸出， 最終實現(xiàn)“單脈沖同點間隔多次”加工工藝。但是，此專利沒有公開實現(xiàn)單個激光脈沖在規(guī)定位置上輸出的編碼器計數(shù)卡的技術(shù)方案。
因此，在激光微加工領(lǐng)域中，如何運(yùn)用聲光調(diào)Q技術(shù)使外部運(yùn)動系統(tǒng)與單個激光脈沖輸出協(xié)調(diào)聯(lián)動起來是實現(xiàn)“單脈沖同點間隔多次”加工工藝，提高表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵所在；而對反映外部運(yùn)動系統(tǒng)實時位置的外部運(yùn)動反饋元件脈沖信號進(jìn)行有目的的處理， 獲得激光調(diào)Q驅(qū)動器外部有序的控制信號即是整個技術(shù)的靈魂。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，使其以單片機(jī)和 CPLD (復(fù)雜可編程邏輯器件)為核心，運(yùn)用聲光調(diào)Q技術(shù)使外部運(yùn)動系統(tǒng)與單個激光脈沖輸出協(xié)調(diào)聯(lián)動起來，實現(xiàn)單個激光脈沖在工件加工表面規(guī)定位置的精確輸出。
本發(fā)明的另一目的是提供一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制方法，通過對外部運(yùn)動反饋元件產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行四倍頻、計數(shù)、分頻處理后，輸出用戶所需頻率、脈寬的控制信號給激光調(diào)Q驅(qū)動器，實現(xiàn)“單脈沖同點間隔多次”的加工工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，包括單片機(jī)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(yùn)動反饋元件輸出的脈沖信號經(jīng)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(jī)單元通過所述CPLD單元和PC104 ISA總線接口與上位工控機(jī)連接；所述單片機(jī)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(diào)Q驅(qū)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(jī)單元通過所述CPLD單元與上位工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述單片機(jī)單元接收經(jīng)CPLD預(yù)處理后的外部脈沖信號，進(jìn)行計數(shù)、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(diào)Q驅(qū)動器進(jìn)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(yùn)動反饋元件脈沖信號進(jìn)行脈沖選擇和四倍頻處理，所述CPLD單元還用于實現(xiàn)所述單片機(jī)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(yùn)動反饋元件的脈沖信號進(jìn)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(jī)輸出的控制信號進(jìn)行光電隔離、驅(qū)動放大后傳送給激光調(diào)Q驅(qū)動器，所述控制信號輸出處理單元負(fù)責(zé)將所述CPLD單元I/O端口的六個通用輸出信號進(jìn)行光電隔離、驅(qū)動放大后傳送給外部控制電路。
進(jìn)一步，所述高速并行通信的實現(xiàn)步驟是所述CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA總線接口上的寫信號組成鎖存器所需時鐘信號，并通過PC104 ISA總線接口上的8位數(shù)據(jù)總線將上位工控機(jī)的數(shù)據(jù)鎖存在CPLD內(nèi)部，以供單片機(jī)單元來讀??；所述CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA總線接口上的讀信號組成緩沖器所需時鐘信號，并通過單片機(jī)單元上的8位數(shù)據(jù)總線將單片機(jī)單元的程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲在CPLD內(nèi)部緩沖器中，供PC104 ISA總線接口來查詢。
進(jìn)一步，所述CPLD單元傳送給單片機(jī)單元的脈沖信號作為單片機(jī)內(nèi)部一個定時/ 計數(shù)器的外部時鐘源，所述定時/計數(shù)器用于比較器，用于實現(xiàn)脈沖計數(shù)、分頻功能；所述單片機(jī)內(nèi)部的另一個定時/計數(shù)器用作定時器、產(chǎn)生溢出中斷，用于實現(xiàn)輸出可控脈寬的控制信號。
進(jìn)一步，還包括輔助系統(tǒng)單元，所述輔助系統(tǒng)單元包括復(fù)位單元和外部時鐘單元； 所述復(fù)位單元用于控制卡進(jìn)行復(fù)位，所述外部時鐘單元用于為所述單片機(jī)單元和CPLD單元提供輸入時鐘。
進(jìn)一步，所述外部運(yùn)動反饋元件是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵尺。
一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制方法，包括以下步驟1)上位工控機(jī)的指令經(jīng)由PC104ISA總線接口和CPLD單元傳送給單片機(jī)單元；2)所述CPLD單元接收外部脈沖輸入處理單元輸入的外部運(yùn)動反饋元件的脈沖信號， 進(jìn)行脈沖選擇、四倍頻處理后傳送給單片機(jī)單元；3)所述單片機(jī)單元根據(jù)用戶指令，運(yùn)用其內(nèi)部定時/計數(shù)器所產(chǎn)生的軟件中斷，對經(jīng)所述CPLD單元傳輸?shù)拿}沖信號進(jìn)行計數(shù)、分頻處理，輸出用戶所需頻率和脈寬的控制信號；4)所述控制信號經(jīng)過控制信號輸出處理單元傳遞給激光調(diào)Q驅(qū)動器。
本發(fā)明的有益效果是用嵌入式單片機(jī)，與傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比，其性能更為優(yōu)越，并且內(nèi)部包含了上電復(fù)位、脈寬調(diào)制、內(nèi)部電源等多種功能；采用CPLD技術(shù)對硬件地址進(jìn)行譯碼規(guī)劃，保證了充足的硬件地址，而且CPLD可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電路，完成所需邏輯運(yùn)算功能，縮小了激光脈沖控制卡的面積，降低了板卡的制作成本，而且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在實現(xiàn)與上位工控機(jī)實時通信的同時，對反映外部運(yùn)動系統(tǒng)實時位置的反饋脈沖信號進(jìn)行實時的處理，輸出所需控制信號給激光調(diào)Q驅(qū)動器，結(jié)合聲光調(diào)Q技術(shù)，使外部運(yùn)動系統(tǒng)與單個激光脈沖輸出協(xié)調(diào)聯(lián)合起來，最終成功實現(xiàn)單個激光脈沖在工件加工表面規(guī)定位置的精確輸出。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的工作原理圖；圖3為所述的CPLD單元脈沖選擇功能原理圖； 圖4為所述的CPLD單元四倍頻功能原理圖； 圖5為所述的單片機(jī)單元實現(xiàn)控制信號輸出原理圖； 圖6為所述的單片機(jī)單元實現(xiàn)控制信號輸出過程圖； 圖7為所述的控制信號輸出處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明的運(yùn)動控制流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不止限于下述的實施例。
如圖1所示，所述的一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡包括單片機(jī)單元、 CPLD單元、PC104 ISA總線接口、外部脈沖輸入處理單元、控制信號輸出處理單元、輔助系統(tǒng)單元，其中單片機(jī)單元分別與CPLD單元、控制信號輸出處理單元、輔助系統(tǒng)單元相連；CPLD單元分別與PC104 ISA總線接口、單片機(jī)單元、外部脈沖輸入處理單元、控制信號輸出處理單元、 輔助系統(tǒng)單元相連；整個控制卡通過PC104 ISA總線接口與上位工控機(jī)相連；外部運(yùn)動反饋元件輸出的脈沖信號通過外部脈沖輸入處理單元進(jìn)入CPLD單元，單片機(jī)單元上輸出的控制信號及CPLD單元上輸出的通用信號通過控制信號輸出處理單元與激光調(diào)Q驅(qū)動器和外部控制電路連接。
單片機(jī)單元采用ATMEL公司生產(chǎn)的型號為ATMEGAU8的芯片，通過CPLD單元經(jīng)由 PC104 ISA總線接口與上位工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲器以及數(shù)據(jù)存儲器，分別負(fù)責(zé)儲存系統(tǒng)程序和程序運(yùn)行數(shù)據(jù)；單片機(jī)單元接收經(jīng)CPLD單元預(yù)處理后的外部運(yùn)動反饋元件脈沖信號，并對其進(jìn)行計數(shù)、分頻處理，最終輸出所需頻率、脈寬的控制信號。
CPLD單元為一塊ALTERA公司生產(chǎn)的型號為EPM7U8SLC84-15N的芯片，其大部分I/O引腳與PC104 ISA總線接口、單片機(jī)I/O引腳及外部運(yùn)動反饋元件輸出的脈沖信號相連。CPLD單元根據(jù)其內(nèi)部的邏輯運(yùn)算功能實現(xiàn)單片機(jī)單元與PC104 ISA總線接口的高速并行通信；CPLD單元還處理外部運(yùn)動系統(tǒng)輸入的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵尺的脈沖信號，并最終傳輸給單片機(jī)單元；CPLD單元上有六個通用信號輸出，用于控制外部電路。
PC104 ISA總線接口負(fù)責(zé)整個控制板卡與上位工控機(jī)的數(shù)據(jù)交互，上位工控機(jī)的數(shù)據(jù)通過PC104 ISA總線接口進(jìn)入CPLD單元，再進(jìn)入單片機(jī)；如果單片機(jī)向上位工控機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)則經(jīng)由CPLD單元和PC104 ISA總線接口反饋到上位工控機(jī)。
系統(tǒng)輔助單元主要維持單片機(jī)單元和CPLD單元的正常工作，包括復(fù)位單元、外部時鐘單元、JTAG接口單元。其中復(fù)位單元是在控制卡剛上電或者是上位工控機(jī)給控制卡復(fù)位命令時，對控制卡進(jìn)行復(fù)位；外部時鐘單元是通過外部時鐘振蕩電路為單片機(jī)單元和CPLD單元提供輸入時鐘JTAG (聯(lián)合測試行動小組標(biāo)準(zhǔn))接口單元是實現(xiàn)單片機(jī)單元的 ISP (In-System Programmable，在線編程)功能，快速實現(xiàn)對單片機(jī)內(nèi)部程序的擦寫。
如圖2所示，所述CPLD單元實現(xiàn)單片機(jī)單元與PC104 ISA總線接口的高速并行通信中，PC104 ISA總線接口用到8位數(shù)據(jù)總線D
；11位地址總線A以及讀寫信號I0R、I0W。在單片機(jī)單元部分，用到I/O端口 PAW-5]、PCW-7]、PEW-7]以及外部中斷 INTO，其中I/O端口 PA
和PCW-7]定義為輸入，I/O端口 PE
定義為輸出。CPLD 單元實現(xiàn)單片機(jī)單元與PC104 ISA總線接口的高速并行通信的內(nèi)部邏輯運(yùn)算功能相當(dāng)于鎖存器(74377A)和緩沖器(74244)，CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA總線接口上的寫信號組成鎖存器2 (74377A)所需時鐘信號， 通過PC104 ISA總線接口上的8位數(shù)據(jù)總線將上位工控機(jī)用戶指令地址鎖存在鎖存器2 (74377A)的低四位，而不同地址所對應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容則寫入到鎖存器3 (74377A)中，以供單片機(jī)單元來讀??；CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與 PC104 ISA總線接口上的讀信號組成緩沖器(74244)所需時鐘信號，通過單片機(jī)單元上的8 位數(shù)據(jù)總線將單片機(jī)單元的數(shù)據(jù)存儲在緩沖器(74244)中，以供PC104 ISA總線接口查詢。
單片機(jī)單元與PC104 ISA總線接口雙方的通信實時性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)量不大，單片機(jī)單元采用中斷的方式來接收數(shù)據(jù)。鎖存器2 (74377A)輸出的高兩位信號中的一位信號輸出給單片機(jī)單元的外部中斷INTO，此中斷為寫數(shù)據(jù)中斷。當(dāng)中斷0為有效信號時，單片機(jī)單元就會讀取鎖存在CPLD單元內(nèi)部的數(shù)據(jù)，將其寫入單片機(jī)單元中。CPLD單元將PC104 ISA 總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA總線接口上的寫信號組成鎖存器1 (74377A)所需時鐘信號，通過PC104 ISA總線接口上的8位數(shù)據(jù)總線將上位工控機(jī)用戶數(shù)據(jù)指令地址鎖存在鎖存器1 (74377A)中，鎖存器1 (74377A)輸出信號的低六位實現(xiàn) CPLD單元的六個通用信號輸出。
如圖2所示，所述的CPLD單元的外部脈沖信號處理功能包括脈沖選擇和脈沖信號四倍頻。CPLD單元內(nèi)部鎖存器1 (74377A)輸出的高兩位信號經(jīng)過CPLD單元內(nèi)部2_4譯碼器譯碼后，形成控制信號時序1、控制信號時序2、控制信號時序3及控制信號時序4，此四路控制信號時序分別與外部運(yùn)動反饋元件脈沖信號的A相信號進(jìn)行相與，再經(jīng)過或門后實現(xiàn)脈沖選擇功能。如圖3所示為A相脈沖信號選擇示意圖，B相脈沖信號選擇原理也是如此。 根據(jù)外部運(yùn)動反饋元件輸出脈沖信號的特點(A、B兩相信號的相位差為90° )，CPLD單元采用異或?qū)崿F(xiàn)脈沖信號四倍頻功能，如圖4所示為脈沖信號四倍頻功能示意圖，外部運(yùn)動反饋元件的A、B兩相信號經(jīng)過兩個正觸發(fā)雙D觸發(fā)器(7474)和三個異或門后，輸出四倍頻脈沖信號。外部運(yùn)動反饋元件產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)入CPLD單元，經(jīng)過脈沖選擇電路后進(jìn)入四倍頻電路，并最終輸出一路脈沖信號給單片機(jī)單元，此一路脈沖信號實時反映外部運(yùn)動系統(tǒng)位置的變化。
如圖5所示，所述單片機(jī)單元使用內(nèi)部16位定時/計數(shù)器1和16位定時/計數(shù)器3 來實現(xiàn)一定頻率、脈寬控制信號的輸出，所用到單片機(jī)的I/O引腳有PD6(T1)和PB5(0C1A)， 其中PD6 (Tl)為16位定時/計數(shù)器1的計數(shù)輸入源；PB5 (OClA)為16位定時/計數(shù)器1輸出比較模塊的輸出。CPLD單元傳送過來的脈沖信號連接單片機(jī)I/O端口 PD6 (Tl)，作為16 位定時/計數(shù)器1的外部時鐘源。如圖6所示，單片機(jī)單元實現(xiàn)所需控制信號輸出的過程是這樣的單片機(jī)單元接收CPLD單元傳送過來的脈沖信號，剛開始把PB5端口設(shè)置為低電平，單片機(jī)單元內(nèi)部輸出比較寄存器持續(xù)與定時/計數(shù)器1的數(shù)據(jù)寄存器的計數(shù)值作比較， 當(dāng)兩者相匹配時，產(chǎn)生一個比較匹配中斷，此比較匹配中斷請求所需要處理的事件是將PB5 輸出端口設(shè)置為高電平，使能定時/計數(shù)器3的溢出中斷并切換到下一次對脈沖信號的計數(shù)、分頻準(zhǔn)備。當(dāng)PB5端口被設(shè)置為高電平并且使能了定時/計數(shù)器3的溢出中斷后，定時 /計數(shù)器3的寄存器計數(shù)值溢出后，就會產(chǎn)生一個溢出中斷，此溢出中斷請求需要處理的事件就是將PB5端口設(shè)置為低電平，那么在輸出控制信號高電平期間就會起到所需的定時功能。根據(jù)輸出控制信號頻率和脈寬的要求，設(shè)定定時/計數(shù)器1的輸出比較寄存器的值和定時/計數(shù)器3數(shù)據(jù)寄存器的計數(shù)值，重復(fù)上述的過程就可以在PB5端口輸出一定頻率、脈寬可調(diào)的控制信號。
外部脈沖輸入處理單元將外部輸入的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵尺的脈沖信號經(jīng)過光電隔離輸出電路后傳送給CPLD單元，所述的光電隔離輸出電路采用光耦元件 6N135。
如圖7所示，控制信號輸出處理單元將單片機(jī)PB5端口輸出的控制信號及CPLD單元上輸出的六個通用信號經(jīng)過光電隔離輸出電路、驅(qū)動放大電路后傳輸給激光調(diào)Q驅(qū)動器和外部控制電路，所述的光電隔離輸出電路采用光耦元件6W35和TLP521，所述的驅(qū)動放大電路采用MC1413驅(qū)動放大芯片。
如圖8所示，本實施例工作時，上位工控機(jī)的數(shù)據(jù)及工作指令經(jīng)由PC104 ISA總線接口，通過CPLD單元傳送給單片機(jī)單元；單片機(jī)單元的程序運(yùn)行數(shù)據(jù)實時的通過CPLD單元，經(jīng)由PC104 ISA總線接口反饋給上位工控機(jī)。CPLD單元接收反映外部運(yùn)動系統(tǒng)實時位置的外部運(yùn)動反饋元件(增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵尺)的脈沖信號，并對其進(jìn)行脈沖選擇、四倍頻后傳送給單片機(jī)單元。單片機(jī)單元對此脈沖信號進(jìn)行計數(shù)、分頻處理后，輸出頻率一定、脈寬可調(diào)的控制信號，最終由控制信號輸出處理單元傳送給激光調(diào)Q驅(qū)動器，結(jié)合聲光調(diào)Q技術(shù)對外部運(yùn)動系統(tǒng)及單個激光脈沖的輸出進(jìn)行協(xié)調(diào)聯(lián)動控制，成功實現(xiàn)單個激光脈沖在規(guī)定位置的精確輸出。
權(quán)利要求
1.一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，包括單片機(jī)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，其特征在于外部運(yùn)動反饋元件輸出的脈沖信號經(jīng)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(jī)單元通過所述CPLD單元與PC104 ISA總線接口與上位控制機(jī)連接；所述單片機(jī)單元輸出的控制信號及CPLD單元上輸出的通用信號通過控制信號輸出處理單元與激光調(diào)Q驅(qū)動器連接；所述單片機(jī)單元通過所述CPLD單元與上位工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述單片機(jī)單元接收經(jīng)CPLD預(yù)處理后的外部脈沖信號，進(jìn)行計數(shù)、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(diào)Q驅(qū)動器進(jìn)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(yùn)動反饋元件脈沖信號進(jìn)行脈沖選擇和四倍頻處理；所述CPLD單元還用于實現(xiàn)所述單片機(jī)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(yùn)動反饋元件的脈沖信號進(jìn)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(jī)輸出的控制信號進(jìn)行光電隔離、驅(qū)動放大后傳送給激光調(diào)Q驅(qū)動器，所述控制信號輸出處理單元負(fù)責(zé)將所述CPLD單元I/O端口的六個通用輸出信號進(jìn)行光電隔離、驅(qū)動放大后傳送給外部控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，其特征是，所述高速并行通信的實現(xiàn)步驟是所述CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA總線接口上的寫信號組成鎖存器所需時鐘信號，并通過PC104 ISA 總線接口上的8位數(shù)據(jù)總線將上位工控機(jī)的數(shù)據(jù)鎖存在CPLD內(nèi)部，以供單片機(jī)單元來讀取；所述CPLD單元將PC104 ISA總線接口上的11位地址總線信號進(jìn)行譯碼后與PC104 ISA 總線接口上的讀信號組成緩沖器所需時鐘信號，并通過單片機(jī)單元上的8位數(shù)據(jù)總線將單片機(jī)單元的程序運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲在CPLD內(nèi)部緩沖器中，供PC104 ISA總線接口來查詢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，其特征是，所述 CPLD單元傳送給單片機(jī)單元的脈沖信號作為單片機(jī)內(nèi)部一個定時/計數(shù)器的外部時鐘源， 所述定時/計數(shù)器用于比較器，用于實現(xiàn)脈沖計數(shù)、分頻功能；所述單片機(jī)內(nèi)部的另一個定時/計數(shù)器用作定時器、產(chǎn)生溢出中斷，用于實現(xiàn)輸出可控脈寬的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，其特征是，還包括輔助系統(tǒng)單元，所述輔助系統(tǒng)單元包括復(fù)位單元和外部時鐘單元；所述復(fù)位單元用于控制卡進(jìn)行復(fù)位，所述外部時鐘單元用于為所述單片機(jī)單元和CPLD單元提供輸入時鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡，其特征是，所述外部運(yùn)動反饋元件是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和直線光柵尺。
6.一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制方法，其特征是包括以下步驟1)上位工控機(jī)的指令經(jīng)由PC104ISA總線接口和CPLD單元傳送給單片機(jī)單元；2)所述CPLD單元接收外部脈沖輸入處理單元輸入的外部運(yùn)動反饋元件的脈沖信號， 進(jìn)行脈沖選擇、四倍頻處理后傳送給單片機(jī)單元；3)所述單片機(jī)單元根據(jù)用戶指令，運(yùn)用其內(nèi)部定時/計數(shù)器所產(chǎn)生的軟件中斷，對經(jīng)所述CPLD單元傳輸?shù)拿}沖信號進(jìn)行計數(shù)、分頻處理，輸出用戶所需頻率和脈寬的控制信號；4)所述控制信號經(jīng)過控制信號輸出處理單元傳遞給激光調(diào)Q驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種激光微加工設(shè)備的激光脈沖控制卡及控制方法，所述控制卡包括單片機(jī)單元、CPLD單元、PC104ISA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；所述控制方法是外部運(yùn)動反饋元件產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過外部脈沖輸入處理單元進(jìn)入CPLD單元，由CPLD單元四倍頻后傳輸給單片機(jī)單元；單片機(jī)單元對CPLD單元傳輸過來的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)、分頻處理后，輸出一定頻率、脈寬可調(diào)的控制信號，再經(jīng)過控制信號輸出處理單元后傳輸給激光調(diào)Q驅(qū)動器。本發(fā)明提高了穩(wěn)定性，縮小了控制卡的面積，通過激光脈沖控制卡對外部運(yùn)動系統(tǒng)及單個激光脈沖輸出的協(xié)調(diào)聯(lián)動控制，成功實現(xiàn)單個激光脈沖在規(guī)定位置上的精確輸出。
文檔編號B23K26/00GK102489874SQ201110381080
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者華?？? 潘國平, 盛占石, 符昊, 符永宏, 黃賽帥 申請人:江蘇大學(xué)