激光微加工系統(tǒng)及基于DSP+FPGA的控制單元的研究
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為了防止從步進電機驅(qū)動器引入干擾信號到FPGA，在FPGA輸出到電機驅(qū)動器的每路信號上都采用了光電隔離器。此外，為了提高系統(tǒng)精度，有很多輔助設置應用于系統(tǒng)中，這些信號都接入到FPGA，由FPGA進行監(jiān)控。如采用輔助氣體提高加工效果，通過限位開關進行運動保護等。
2.3 數(shù)據(jù)算法及誤差處理
加工圖形包括了直線、圓、圓弧和其他曲線。按照加工精度要求，在上位機軟件中把圓等曲線分解為一系列首尾相連的矢量，即全部按照直線段進行加工。在直線的加工過程中，根據(jù)步進電機的特性，靜止狀態(tài)時有靜摩擦。為了克服靜阻力，使電機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，在對電機的控制上，必須有加減速區(qū)的設置，實現(xiàn)“S”型的步進電機控制曲線(如圖5所示)，從而避免了因為起速或減速過快造成的振動，使步進電機產(chǎn)生丟步的現(xiàn)象。加工時電機將按給定的速度逐級變化，V1是步進電機能平穩(wěn)啟動的速度，V是設置的圖形加工速度。可見，加減速區(qū)就是用多段幅值較小的速度變化替代一次較大的速度變化。對速度的細分可以采用列表的方式，DSP在進行輸出處理時，將根據(jù)直線段的長短和要求的加工速度，計算得出加減速區(qū)的級數(shù)。系統(tǒng)采用FPGA定時的方式對加工的長度進行控制，故本系統(tǒng)采用固定每級的加工時間TC來進行加減速區(qū)的處理。
按照上面的算法和處理原理進行了整個系統(tǒng)的設計，但是加工效果并不好，有些地方圖形不閉合。通過分析加工算法發(fā)現(xiàn)，加工誤差主要來源于累積誤差和FPGA誤差。
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