一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡的制作方法

本发明属于激光打标，尤其涉及一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡。

背景技术：

1、目前市场上的激光打标设备，其主要构成是由3大器件构成：激光器，打标卡，振镜。打标卡一般安装在工控电脑中，或者通过usb先连接到电脑，打标卡是发出控制信号，控制激光器和振镜协调工作。打标卡控制激光器出激光和关激光，同时打标卡也控制振镜里面的2个电机带动反射镜片偏转实现激光的平面扫描。

2、如激光打标控制电路及控制卡（公开号：cn218547306u，公开日：2023-02-28），包括与网络设备连接的网口模块，与网口模块连接的主控模块，与主控模块连接的打标接口模块，打标接口模块还与激光器和振镜系统连接；网口模块，用于将网络设备发送的打标信号发送到主控模块；主控模块，用于根据打标信号，生成激光控制信号和振镜控制信号；打标接口模块，用于将激光控制信号发送到激光器，并将振镜控制信号发送到振镜系统，控制激光器和振镜系统进行激光打标。

3、该电路通过一个主控模块就能实现振镜系统和激光器控制，减小了激光打标控制卡的体积，解决了激光打标机的小型化后，激光打标控制卡无法安装的技术问题，但缺乏相关的技术手段去解决激光器和打标卡的匹配适配性要求较高、兼容性较低、信号传输容易被干扰等问题。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

2、一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡，包括a板与b板，所述a板电性连接b板，所述a板包括供电模块、数据接口模块、振镜接口模块、mcu系统与fpga系统，所述b板设有激光处理模块，所述数据接口模块电性连接mcu系统，所述fpga系统电性连接mcu系统、振镜接口模块与激光处理模块，所述激光打标设备内设有激光器与振镜，所述激光器内设有激光器件、a板与b板。

3、作为本发明的进一步技术方案，所述供电模块包括24v供电输入电源、3.3v电源转换电路与±15v电源转换电路，所述3.3v电源转换电路与±15v电源转换电路的输入端分别电性连接24v供电输入电源，所述3.3v电源转换电路输出端供电给mcu系统与fpga系统，所述±15v电源转换电路输出端供电给外界，所述3v电源转换电路包括降压芯片pl8322、降压芯片utc78l05与降压芯片am1117，所述24v供电输入电源、降压芯片pl8322、降压芯片utc78l05与降压芯片am1117沿电流输入方向依次电性连接，所述±15v电源转换电路输出端供电给振镜。

4、作为本发明的进一步技术方案，所述mcu系统包括mcu内核、上位机通信模块、文件管理模块、io接口模块、异常处理模块、中断实时处理模块以及第一通信模块，所述mcu内核通过上位机通信模块与io接口模块电性连接数据接口模块。

5、作为本发明的进一步技术方案，所述数据接口模块包括lan网络电路、pd输入电路、plc控制接口线路与232转换芯片，所述上位机通信模块通过lan网络电路连接外界，所述io接口模块通过plc控制接口线路连接外界。

6、作为本发明的进一步技术方案，所述fpga系统包括fpga内核、振镜控制模块、激光控制模块、数据采集模块、异常处理模块、第二通信模块以及中断生成模块，所述fpga内核通过振镜控制模块控制振镜接口模块以及通过激光控制模块控制激光处理模块，所述第一通信模块与第二通信模块电性连接，所述中断实时处理模块与中断生成模块电性连接。

7、作为本发明的进一步技术方案，所述mcu系统通过高速数据总线实时控制fpga系统，所述中断实时处理模块内设有实时插补模块与轨迹处理模块，所述实时插补模块设有插补周期，所述中断生成模块每一个插补周期产生一个中断并发送信号给所述中断实时处理模块，所述mcu系统每一个插补周期响应一次fpga中断，所述实时插补模块生成数据并通过第一通信模块发送fpga系统。

8、作为本发明的进一步技术方案，所述振镜接口模块包括振镜四对差分驱动信号电路、振镜两对差分接收信号电路与振镜接线端子con2，所述振镜四对差分驱动信号电路与振镜两对差分接收信号电路电性连接振镜接线端子con2，所述fpga系统通过振镜四对差分驱动信号电路发送信号并通过振镜两对差分接收信号电路接收信号，所述振镜接口模块通过振镜接线端子con2连接振镜。

9、作为本发明的进一步技术方案，所述激光处理模块设有调速控温风扇线路、dac数模转换模块、adc数模转换模块、开关光恒流切换模块、激光器保护线路模块与24v降压型激光电源以及激光电源控制电路，所述fpga系统通过pwm输出控制调速控温风扇线路。

10、作为本发明的进一步技术方案，所述fpga系统电性连接给dac数模转换模块与开关光恒流切换模块，所述dac数模转换模块输出两组dac信号给开关光恒流切换模块，所述开关光恒流切换模块根据fpga系统的输出控制脚控制两组dac信号，所述激光器保护线路模块电性连接开关光恒流切换模块并通过adc信号反馈到adc数模转换模块，所述adc数模转换模块将adc信号由i2c通讯方式发送给fpga系统。

11、作为本发明的进一步技术方案，所述24v降压型激光电源内设有降压芯片，所述降压芯片输入端电性连接24v供电输入电源，所述降压芯片输出端电性连接激光器件，所述fpga系统通过控制激光电源控制电路进而控制24v降压型激光电源。

12、本发明具有的有益效果在于：

13、本发明研发了一种内置的一体卡，将打标卡与激光器的fpga兼并为一个系统，重新设计了打标控制卡和激光控制之间的逻辑关系，摆脱了以往打标卡与激光器需要靠数据线进行连接的处境，打破了目前打标卡与激光器信号转换容易被干扰的困局，以及解决打标卡与激光器之间难以匹配，导致器件相互损坏的问题，降低成本，提高工作效率。

14、本发明把控制激光和振镜的程序放在一个fpga系统里面，从而减少了中间传输链路，减少延迟，降低干扰，提高信号传输效率，控制激光和控制振镜的程序，可以在一个fpga里面并行运行和直接相互交换数据，提高了运行效率与控制精度。

15、本发明将打标卡与激光器的系统集成并深度融合，使得原来两大器件变成了一个器件，减少了元器件，节省了安装体积，降低了成本，同时排除了自动化产线复杂电磁环境带来的不确定的干扰问题。

技术特征：

1.一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，包括a板与b板，所述a板电性连接b板，所述a板包括供电模块（1）、数据接口模块（2）、振镜接口模块（3）、mcu系统（4）与fpga系统（5），所述b板设有激光处理模块（6），所述数据接口模块（2）电性连接mcu系统（4），所述fpga系统（5）电性连接mcu系统（4）、振镜接口模块（3）与激光处理模块（6），所述激光打标设备内设有激光器与振镜，所述激光器内设有激光器件、a板与b板。

2.根据权利要求1所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述供电模块（1）包括24v供电输入电源、3.3v电源转换电路与±15v电源转换电路，所述3.3v电源转换电路与±15v电源转换电路的输入端分别电性连接24v供电输入电源，所述3.3v电源转换电路输出端供电给mcu系统（4）与fpga系统（5），所述±15v电源转换电路输出端供电给外界，所述3v电源转换电路包括降压芯片pl8322、降压芯片utc78l05与降压芯片am1117，所述24v供电输入电源、降压芯片pl8322、降压芯片utc78l05与降压芯片am1117沿电流输入方向依次电性连接，所述±15v电源转换电路输出端供电给振镜。

3.根据权利要求1所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述mcu系统（4）包括mcu内核、上位机通信模块、文件管理模块、io接口模块、异常处理模块、中断实时处理模块以及第一通信模块，所述mcu内核通过上位机通信模块与io接口模块电性连接数据接口模块（2）。

4.根据权利要求3所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述数据接口模块（2）包括lan网络电路、pd输入电路、plc控制接口线路与232转换芯片，所述上位机通信模块通过lan网络电路连接外界，所述io接口模块通过plc控制接口线路连接外界。

5.根据权利要求3所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述fpga系统（5）包括fpga内核、振镜控制模块、激光控制模块、数据采集模块、异常处理模块、第二通信模块以及中断生成模块，所述fpga内核通过振镜控制模块控制振镜接口模块（3）以及通过激光控制模块控制激光处理模块（6），所述第一通信模块与第二通信模块电性连接，所述中断实时处理模块与中断生成模块电性连接。

6.根据权利要求5所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述mcu系统（4）通过高速数据总线实时控制fpga系统（5），所述中断实时处理模块内设有实时插补模块与轨迹处理模块，所述实时插补模块设有插补周期，所述中断生成模块每一个插补周期产生一个中断并发送信号给所述中断实时处理模块，所述mcu系统（4）每一个插补周期响应一次fpga中断，所述实时插补模块生成数据并通过第一通信模块发送fpga系统（5）。

7.根据权利要求1所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述振镜接口模块（3）包括振镜四对差分驱动信号电路、振镜两对差分接收信号电路与振镜接线端子con2，所述振镜四对差分驱动信号电路与振镜两对差分接收信号电路电性连接振镜接线端子con2，所述fpga系统（5）通过振镜四对差分驱动信号电路发送信号并通过振镜两对差分接收信号电路接收信号，所述振镜接口模块（3）通过振镜接线端子con2连接振镜。

8.根据权利要求1所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述激光处理模块（6）设有调速控温风扇线路、dac数模转换模块、adc数模转换模块、开关光恒流切换模块、激光器保护线路模块与24v降压型激光电源以及激光电源控制电路，所述fpga系统（5）通过pwm输出控制调速控温风扇线路。

9.根据权利要求8所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述fpga系统（5）电性连接给dac数模转换模块与开关光恒流切换模块，所述dac数模转换模块输出两组dac信号给开关光恒流切换模块，所述开关光恒流切换模块根据fpga系统（5）的输出控制脚控制两组dac信号，所述激光器保护线路模块电性连接开关光恒流切换模块并通过adc信号反馈到adc数模转换模块，所述adc数模转换模块将adc信号由i2c通讯方式发送给fpga系统（5）。

10.根据权利要求8所述的应用于激光打标设备的激光打标一体卡，其特征在于，所述24v降压型激光电源内设有降压芯片，所述降压芯片输入端电性连接24v供电输入电源，所述降压芯片输出端电性连接激光器件，所述fpga系统（5）通过控制激光电源控制电路进而控制24v降压型激光电源。

技术总结
本发明涉及激光打标技术领域，具体为一种应用于激光打标设备的激光打标一体卡，包括A板与B板，A板电性连接B板，A板包括供电模块、数据接口模块、振镜接口模块、MCU系统与FPGA系统，B板设有激光处理模块，数据接口模块电性连接MCU系统，FPGA系统电性连接MCU系统、振镜接口模块与激光处理模块，本发明研发了一种内置的一体卡，把打标卡集成到激光器中去，去掉了打标卡与激光器之间的信号转换环节，不再需要2个隔离的主控FPGA来进行控制和处理逻辑关系，解决了打标卡与激光器因匹配性较低，导致器件相互损坏问题，同时提高了运行效率与控制精度，减少了元器件，节省了安装体积，降低了成本。

技术研发人员：黄分,肖辉柱
受保护的技术使用者：深圳市弗镭斯激光技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5