一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置的制作方法

本实用新型涉及激光器雕刻技术领域，具体的说是一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置。

背景技术：

随着科学技术的发展前进，新的技术不断创造着新的生产力。尤其是近几年，产品智能化，城市智慧化，和人类生活密切相关的工业也悄然发生了巨大的变化。这一变化正是由近些年的微电子控制技术的不断发展和创新所带来的。该技术可由一块集成了可编程的微电子电路的芯片，即微控制器或由ARM/x86等内核的高性能处理器，即中央处理器作为控制单元，实现对系统外部设备的自动控制。采用这一技术可大大减少人工劳动力，并且提高产品的精度，增强产品的可重复性和质量可靠性。

步进电机在转子和永磁体之间镶嵌了步进齿，使得电机旋转有了步进角。完成相应的完整一个合拍，则旋转一个步进角。由此提高了精度和可控性。适合用于高精度可自动控制生产。在生产中，空间内的精确快速移动，直接影响着生产效率和产品质量。因此，二维导轨滑台就尤为重要，可应用于激光雕刻、机械手、数控机床等。但是目前的激光雕刻自动化及智能化程度不高，电机驱动控制问题与实时坐标位置的确定有待解决，其生产的产品精度低，产品的可重复性和质量可靠性有待增强。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款能解决电机驱动控制与实时坐标位置的确定，智能化及自动化程度高，能提高产品质量的一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置，正是发明人所要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置，其结构简单，能解决电机驱动控制与实时坐标位置的确定，智能化及自动化程度高，能提高产品质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置，其包括主板、滑台、待雕刻件、X轴步进电机、Y轴步进电机、激光发射器、OLED显示屏、支架，所述支架一侧设置有主板、激光发射器，所述支架上设置有X丝杠、Y丝杠，所述X丝杠一端连接有X轴步进电机，所述Y丝杠一端连接有Y轴步进电机，所述X丝杠与Y丝杠垂直设置，所述滑台设置在Y丝杠上，所述滑台上水平放置有待雕刻件，所述激光发射器设置在X丝杠上，所述激光发射器的激光雕刻头对应地设置在待雕刻件上方；

所述主板上设置有步进电机驱动器、激光发射器工作指示灯、Y轴步进电机工作指示灯、X轴步进电机工作指示灯、电源接口、复位按键、单片机、程序下载接口、电源开关、X轴步进电机驱动器、Y轴步进电机驱动器，所述单片机分别与复位按键、OLED显示屏、激光发射器工作指示灯、Y轴步进电机工作指示灯、X轴步进电机工作指示灯、程序下载接口连接，所述电源接口与电源连接，所述单片机通过X轴步进电机驱动器与X轴步进电机电连接，所述单片机通过Y轴步进电机驱动器与Y轴步进电机电连接，所述X轴步进电机与激光发射器连接。

进一步，所述单片机为STC12C5608AD单片机。

进一步，所述X轴步进电机驱动器、Y轴步进电机驱动器均采用A3967SLB驱动器。

进一步，所述电源通过稳压芯片与单片机连接。

进一步，所述电源通过MOS管与激光发射器连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过采用单片机来控制两组电机的运行，使其分别在X轴和Y轴自动移动，电机的圈数，可通过单片机数据分析处理计算出滑台的实时位移量，并反馈给单片机由显示设备输出，以此即可程序控制滑台在二维平面内移动，能解决电机驱动控制与实时坐标位置的确定，智能化及自动化程度高，能提高产品质量，减少廉价人工劳动力。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图一。

图2是本实用新型结构示意图二。

图3是本实用新型主板上电路连接框图。

图4是本实用新型电源电路原理图。

图5是本实用新型主控电路原理图。

图6是本实用新型步进电机驱动电路原理图。

图7是本实用新型激光发射器驱动电路原理图。

附图标记说明：1-支架；2-滑台；3-待雕刻件；4-Y轴步进电机；5-激光发射器；6-电源接口；7-X轴步进电机工作指示灯；8-Y轴步进电机工作指示灯；9-激光发射器工作指示灯；10-主板；11-步进电机驱动器；12-OLED显示屏；13-X丝杠；14-X轴步进电机；15-Y丝杠；16-复位按键；17-电源开关；18-程序下载接口；19-STC12C5608AD单片机。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1、图2是本实用新型结构示意图，该结构一种基于单片机的高精度激光雕刻平台控制装置，包括主板10、滑台2、待雕刻件3、X轴步进电机14、Y轴步进电机4、激光发射器5、OLED显示屏12、支架1，支架1一侧设置有主板10、激光发射器5，支架1上设置有X丝杠13、Y丝杠15，X丝杠13一端连接有X轴步进电机14，Y丝杠15一端连接有Y轴步进电机4，X丝杠13与Y丝杠15垂直设置，滑台2设置在Y丝杠15上，滑台2上水平放置有待雕刻件3，激光发射器5设置在X丝杠13上，激光发射器5的激光雕刻头对应地设置在待雕刻件3上方。主板10上设置有步进电机驱动器11、激光发射器工作指示灯9、Y轴步进电机工作指示灯8、X轴步进电机工作指示灯7、电源接口6、复位按键16、单片机、程序下载接口18、电源开关17、X轴步进电机驱动器11、Y轴步进电机4驱动器，滑台2是承载待雕刻件3的平台，可以相对于激光发射器5在XOY平面内移动。

参见图3是本实用新型主板上电路连接框图，单片机分别与复位按键、OLED显示屏、激光发射器工作指示灯、Y轴步进电机工作指示灯、X轴步进电机工作指示灯、程序下载接口连接，电源接口与电源连接，单片机通过X轴步进电机驱动器与X轴步进电机电连接，单片机通过Y轴步进电机驱动器与Y轴步进电机电连接，X轴步进电机与激光发射器连接。

参见图4是本实用新型电源电路原理图，将DC9V通过AMS1117-5稳压芯片转换为稳定的DC5V，可为单片机、OLED等器件提供可靠的电源。

参见图5是本实用新型主控电路原理图，主控电路设置在主板10上，程序将通过主控电路的单片机运行，以控制外部设备完成指定的工作。单片机为STC12C5608AD单片机19，是单时钟/机器周期的单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点。采用具有I²C协议、128×64分辨率的OLED显示屏12，它具有占用I/O资源少、可控性高、体积小、成本低、显示清晰的特点。这部分电路还包括复位电路，晶振电路以及I/O，OLED的I²C与程序下载端口电路等。

参见图6是本实用新型步进电机驱动电路原理图，X轴步进电机驱动器11、Y轴步进电机4驱动器均采用A3967SLB驱动器，使用A3967SLB驱动器与主控电路相应的I/O端口相连。选用B-O4D带丝杠的双相四线光驱步进电机，具有精度高，扭矩大等特点，配合A3967SLB驱动器，设置使能、方向及脉冲这三个参数就可以方便地控制电机的工作。

参见图7是本实用新型激光发射器5驱动电路原理图，激光发射器5采用功率500mW，工作电压7～15V，波长405nm的点状可调焦激光发射器5。X步进电机驱动电电路、Y步进电机驱动电电路与主控电路I/O端口相连，由于激光发射器5需要更大的工作电流，因此需要使用MOS管进行功率放大来控制激光发射器5的工作。

装配调试完成后，就可以完成要求的激光雕刻工作。另外，在工作中，OLED显示屏12可以实时显示位置坐标值与状态信息。首先开启电源，进入自动雕刻模式，OLED显示初始化完成并显示作者信息“By Larry Lan”。第一步，步进电机自动找零，确定原点位置。相应的步进电机工作指示灯也会自动亮灭，OLED显示“Correcting...”，表示校正找零状态，位置坐标也随之递减到零，完成找零，显示“Done it，enjoy！”。第二步，进入雕刻阶段，激光发射器5依照指定的程序打开和关闭激光灯，按要求完成矩形、三角形、正八边形、心形和“SNUT”等各种图样，OLED显示“Laser Cutting...”。相应的步进电机和激光发射器5的工作指示灯也会自动亮灭。最后，进入复位阶段，电机动作，使滑台2、激光发射器5回到原点的位置，OLED显示“Work Done！”。至此，雕刻完成。

STC12C5608AD单片机19控制X，Y两组步进电机，使得激光发射器5和滑台2在XOY相对平面内移动，最终完成“SNUT”图样的自动雕刻。本实用新型可以轻松切割A4打印纸、灼烧硬纸板、不透明塑料和木板等物品。装置也可以增设Z轴电机，可对待雕刻件3进行雕刻深度的操作，实现3D雕刻，使作品富有立体感。更换功率更大或可调的激光发射器5时，还可以大大增加雕刻材料的选取范围。更换处理性能更好的MPU或CPU芯片作为主控器，能够存储更多数据，获取更快的处理速度和更佳的性能。