激光微加工系統(tǒng)及基于DSP+FPGA的控制單元的研究

　　為了防止從步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器引入干擾信號(hào)到FPGA，在FPGA輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的每路信號(hào)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(shè)置應(yīng)用于系統(tǒng)中，這些信號(hào)都接入到FPGA，由FPGA進(jìn)行監(jiān)控。如采用輔助氣體提高加工效果，通過限位開關(guān)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)保護(hù)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(jī)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(jìn)行加工。在直線的加工過程中，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的特性，靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)有靜摩擦。為了克服靜阻力，使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，在對(duì)電機(jī)的控制上，必須有加減速區(qū)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)“S”型的步進(jìn)電機(jī)控制曲線(如圖5所示)，從而避免了因?yàn)槠鹚倩驕p速過快造成的振動(dòng)，使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生丟步的現(xiàn)象。加工時(shí)電機(jī)將按給定的速度逐級(jí)變化，V1是步進(jìn)電機(jī)能平穩(wěn)啟動(dòng)的速度，V是設(shè)置的圖形加工速度?？梢?，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(duì)速度的細(xì)分可以采用列表的方式，DSP在進(jìn)行輸出處理時(shí)，將根據(jù)直線段的長(zhǎng)短和要求的加工速度，計(jì)算得出加減速區(qū)的級(jí)數(shù)。系統(tǒng)采用FPGA定時(shí)的方式對(duì)加工的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，故本系統(tǒng)采用固定每級(jí)的加工時(shí)間TC來進(jìn)行加減速區(qū)的處理。

　　按照上面的算法和處理原理進(jìn)行了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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。