专利名称：用于激光喷丸的可控分布控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光喷丸技术，特别是一种用于激光喷丸的可控 分布控制系统。
背景技术：
激光喷丸是80年代末诞生的生产优质冷轧薄板的轧钢新技术。 激光喷丸机床是90年代研究开发的冷轧辊激光加工设备，该设备采 用特殊调制的高重复频率、高能量密度的大功率脉冲激光束作用于轧 辊表面，在辊面上产生无数一定形貌的强化微坑。
与传统的喷丸轧辊技术相比，高能量密度的大功率脉冲作用后 轧辊辊面硬度高、毛化均匀、使用寿命长、粗糙度可控，能有效提高 轧辊速度，并能克服薄板退火粘连现象。激光喷丸板的板型优良，深 冲性好，延伸率和涂镀性都大大提高，是汽车、家用电器、电子和轻 工业所需的优质板材。与传统喷丸机床相比，激光喷丸机床工作时无 噪声、无污染，并且运行费用低廉。
但是，从目前单片机控制系统的激光喷丸图片效果上来看这种激 光喷丸设备加工后的小坑存在分布不均匀的缺陷，纵向条紋之间能够 达到预期的均匀规则分布，横向条紋间的间距却不能达到均匀分布。 另外，由于没有引入高精度编码器，走刀的位置和主轴的位置不能得 到精确的测量，所以不能精确的控制激光喷丸点的位置，不能将任意图形打在钢板上。喷丸点的分布对喷丸板的性能影响很大，实现喷丸 点的可控分布对提高喷丸板的均匀度有重要意义。
中国的激光产业近几年发展速度很快，其应用领域不断扩展，市 场对激光设备性能的要求也越来越高。激光加工设备的性能除了受激 光发生器和高精度的机械装置的影响外，其控制系统性能的优劣具有 决定性作用，激光加工装置的功能、精度、加工工艺水平等关键性指 标主要由其决定。因此，提高激光加工控制系统的性能和水平就显得 尤其关键和重要。美、日等国家一直把它列为重点发展目标。激光加 工控制系统的研究也正成为国内该领域研究的重点。
而用于激光喷丸的控制系统的核心就在于他的微处理器，目前激 光喷丸的控制系统主要有PC控制和单片机控制两种方式。
1. PC控制
PC控制是建立在PCI板卡上，用面向对象的语言0++完成对板卡
的控制。
2. 单片机控制
在现有激光喷丸系统中使用8位单片机作处理器同时控制轧辊 和主轴的伺服电机，电机在运转过程中经过一定算法使激光头在适时 的时候出光，将凹凸点打在钢板上，单片机同时还要通过控制激光器 的脉宽和电流大小来控制喷丸坑的深度和位置分布。
目前，上述两种控制方式均存在不足之处，其中，PC控制主要不 足在于
l.增加了设备的复杂度与繁重(操作性能不好)；2. 系统经常容易出现死机的情况(可靠性不好)；
3. 由于PC控制需要通过建立在windows等操作系统上，在进行 激光喷丸的过程中，系统可能执行其他需要紧急处理的程序，容易造 成激光喷丸的误差，在一定时间内误差累积，不可能达到可控分布的 效果(精度不高)。
单片机控制激光喷丸系统的主要不足包括
1.单片机精度达不到要求，因为可控分布要求实时反馈轧辊旋转 位置信息，单片机精度达不到要求，经过一定时间后，误差累计，实 际的效果不能达到程序"i殳定的可控分布效果。
2.8位单片机资源不足以满足可控分布激光喷丸系统的要求，因 为在目前不可控分布单片机控制软件中，主要包括对激光参数、轧辊 旋转频率与走刀速度的控制，如果增加编码器对轧辊旋转位移的测量 与反馈计算，8位单片机资源远远不够。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种控制精度高、使用效 果好的用于激光喷丸的可控分布控制系统。 本发明解决其问题所采用的技术方案是 用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特征在于 应用嵌入式处理器作为《效控制器，将嵌入式处理器的一路脉宽调 制输出口连接于主轴伺服电机驱动器，将嵌入式处理器的另一路脉宽 调制输出口连接于走刀伺服电机驱动器，主轴伺服电机和走刀伺服电 机分別连接在各自的驱动器上，主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接有高精度编码器，两个高精度编码器的输出端分别连接于嵌入式处 理器的两个脉冲捕获，通过记录脉冲个数来测量主轴转速和走刀移动 距离。再通过上述信息来判断电机的转动是否有偏差，如果有偏差， 则进行位移补偿，如果没有偏差，则电机按照原设定速度继续运转。
进一步，主轴伺服电机的转速控制通过调整脉宽调制单元的占空 比来实现，走刀伺服电机速度控制通过调整脉冲频率来实现。
同时在电机运转过程中，嵌入式处理器还将对出光信号进行控 制，根据客户对喷丸点分布的需要，嵌入式处理器在预设位置通过向 Q驱动器发送脉冲串，使激光头适时出光，将微坑打在钢板上。
另外嵌入式处理器还将对激光电源进行控制，主要是通过一定协 议向激光电源发送数据来控制激光电源的电流大小以及开通和关断。
进一步，用所述的嵌入式处理器去驱动触摸屏和彩色液晶显示 器，将各种数据实时显示在彩色液晶显示器上，并且还能在触摸屏上 实时的将电流值、包络脉沖频率或者主轴速度等修改，方便对喷丸系 统进行操作。
进一步，在所述的嵌入式处理器上外扩有闪存，将彩色液晶屏操 作界面所需要的图片数据存储其中。
本发明的有益效果是
1. 利用嵌入式处理器作为微处理器，在它的捕获单元，连接高 精度编码器对主轴转速与走刀电机位移进行实时测量与反馈计算，大 大提高其控制精度，改善喷丸微坑的品质。
2. 采用两个高精度编码器使激光喷丸的分布能够达到面的控制，根据客户需要打出相应图形的微坑，实现喷丸的可控规则分布。
3. 进一步，以DSP作处理器，能够运用随机分布算法，实时的 在钢板上打出随机分布效果的喷丸小坑，实现喷丸的可控不规则分 布。
4. 进一步，以DSP作处理器，运算速度大大提高，对激光参数， 轧辊旋转频率与走刀速度调整实时性更强，机器在工作的时候能够更 高效率的运行。
另外，根据DSP固有的特征，它相对于目前单片机系统，还具有 以下优点
a. 接口方便，DSP系统与其它以现代数字技术为基础的系统或设 备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统 与这些系统接口要容易得多。
b. 编程方便，DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发 过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。
c. 稳定性好，DSP系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的 影响较小，可靠性高。
d. 可重复性好，模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大， 而数字系统基本不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生 产。
e.集成方便，DSP系统中的数字部件有高度的规范性,便于大规 模集成。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图l是本发明的系统框图；图2是本发明的控制软件流程图。
具体实施例方式
参照图1，本发明的用于激光喷丸的可控分布控制系统，该系统以嵌入式处理器芯片作为微处理器，将嵌入式处理器的一路脉宽调制输出口连接于主轴伺服电机驱动器，将嵌入式处理器的另一路脉宽调制输出口连接于走刀伺服电机驱动器，主轴祠服电机和轧辊伺服电机分别连接在各自的驱动器上。主轴伺服电机的转速控制通过调整脉宽调制单元的占空比来实现，走刀伺服电机速度控制通过调整脉冲频率来实现。主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接有高精度编码器，高精度编码器的输出端分别连接至嵌入式处理器的两个脉冲捕获单元，通过记录脉沖个凄t来测量主轴转速和走刀移动距离。再通过上述信息来判断电机的转动是否有偏差，如果有偏差，则进行位移补偿，如果没有偏差，则电机按照原设定速度继续运转。
同时，在电机运转过程中，嵌入式处理器还将对出光信号进行控制，根据客户对喷丸点分布的需要，嵌入式处理器在预设位置通过向Q驱动器发送脉沖串，使激光头适时出光，将喷丸微坑打在钢板上。
另外，嵌入式处理器还将对激光电源进行控制，主要是通过一定协议向激光电源发送数据来控制激光电源的电流大小以及开通和关断。
在所述的嵌入式处理器上连接触纟莫屏和彩色液晶显示器，将激光
8电源电流值，包络脉冲频率，组脉沖，主轴速度，主轴给进距离等信息实显示出来，并且还能在触摸屏上对激光电源的电流值、包络脉冲频率或者主轴速度等进行实时的修改，使用户能够很方便的对喷丸系统进行操作。
进一步，对所述的嵌入式处理器外扩一闪存flash,以存储彩色液晶显示器显示图片时所需要的大量数据。
作为优选实施方式，上述的嵌入式处理器可以采用TI公司的型号为LF2407的2000系列DSP微处理器。
本发明的系统结构可结合如图2所示的控制流程，利用DSP的脉宽调制单元能够精确的控制电机的转动，利用DSP的脉冲捕获单元可对主轴位移进行测量与反馈计算，由此使激光喷丸系统达到可控目的，另外触摸屏和彩色液晶显示器的使用将能使用户对激光喷丸系统的人机交互方便，快捷。
当然，本发明除了上述实施方式之外，其它等同技术方案，也应当在其保护范围之内。
权利要求
1、用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特征在于应用嵌入式处理器作为微控制器，将嵌入式处理器的一路脉宽调制输出口连接于主轴伺服电机驱动器，将嵌入式处理器的另一路脉宽调制输出口连接于走刀伺服电机驱动器，主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接在各自的驱动器上，主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接有高精度编码器，两个高精度编码器的输出端分别连接于嵌入式处理器的两个脉冲捕获单元。
2、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于主轴伺服电机的转速控制通过调整脉宽调制单元的占空比来 实现，走刀伺服电机速度控制通过调整脉冲频率来实现。
3、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于所述的嵌入式处理器为DSP数字信号处理器。
4、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于所述的嵌入式处理器连接有激光电源。
5、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于所述的嵌入式处理器连接有Q驱动器。
6、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于所述的嵌入式处理器外扩有闪存。
7、 根据权利要求1所述的用于激光喷丸的可控分布控制系统，其特 征在于所述的嵌入式处理器连接有触摸屏和彩色液晶显示器。
全文摘要
本发明公开了一种用于激光喷丸的可控分布控制系统，应用嵌入式处理器作为微控制器，将嵌入式处理器的一路脉宽调制输出口连接于主轴伺服电机驱动器，将嵌入式处理器的另一路脉宽调制输出口连接于走刀伺服电机驱动器，主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接在各自的驱动器上，主轴伺服电机和走刀伺服电机分别连接有高精度编码器，两个高精度编码器的输出端分别连接于嵌入式处理器的两个脉冲捕获单元，使用本控制系统的激光喷丸系统的控制精度高、使用效果好。
文档编号G05B19/414GK101488019SQ20081021942
公开日2009年7月22日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者包渠平, 弛 张, 李和义, 铁 苏 申请人:广州瑞通千里激光设备有限公司