激光噴碼機(jī)-基于ARM+FPGA的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案-飛凌嵌入式

一、激光噴碼機(jī)

激光噴碼機(jī)是通過(guò)高能量的激光直接聚焦到物體表面，使之發(fā)生物理化學(xué)變化而形成的，并隨著激光束的焦點(diǎn)在打標(biāo)物體表面上有規(guī)律地移動(dòng)，同時(shí)控制激光的有無(wú)，就在物體表面形成了指定的打標(biāo)圖案。

激光打標(biāo)具有非接觸式標(biāo)記，標(biāo)記速度快，污染小，無(wú)耗材損失和標(biāo)識(shí)清晰、永久等優(yōu)點(diǎn)，具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)能力，正在逐漸地取代傳統(tǒng)的油墨噴碼機(jī)

二、激光噴碼機(jī)結(jié)構(gòu):

激光噴碼機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)、掃描振鏡系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和傳送機(jī)構(gòu)等組成

控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是激光打標(biāo)機(jī)的核心部分，其主要任務(wù)是對(duì)打標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行編輯處理，生成打標(biāo)數(shù)據(jù)并傳送到振鏡系統(tǒng)和激光器系統(tǒng)，對(duì)外部設(shè)備的輸入進(jìn)行處理等。

激光器系統(tǒng)：主要完成激光的產(chǎn)生和傳輸?shù)綊呙枵耒R系統(tǒng)。

掃描振鏡系統(tǒng)：通過(guò)快速精確地轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡能夠改變激光束傳播路徑，在打標(biāo)物體表面聚焦成光斑。高精度、快速響應(yīng)的特點(diǎn)。

電源系統(tǒng)：電源系統(tǒng)為整個(gè)激光打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)提供電源，包括控制器、激光器和掃描振鏡系統(tǒng)的供電電源。

傳送機(jī)構(gòu)：傳送機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)傳送需要打標(biāo)的物品，并通過(guò)測(cè)速裝置來(lái)測(cè)量物品移動(dòng)的實(shí)時(shí)速度，然后反饋給控制系統(tǒng)

三、基于ARM+FPGA的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

( 1) ARM ：做界面顯示和上層運(yùn)算，負(fù)責(zé)打標(biāo)內(nèi)容的產(chǎn)生以及編輯處理，產(chǎn)生最初的控制信號(hào)。

( 2) FPG A：FPG A接收ARM發(fā)送來(lái)的打標(biāo)數(shù)據(jù)及控制命令數(shù)據(jù)，然后對(duì)打標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)控制掃描振鏡系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)器和激光器實(shí)現(xiàn)激光打標(biāo)。

( 3) U SB接口：激光噴碼要能夠通過(guò)U盤等存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)打標(biāo)文件的復(fù)制、保存和傳遞，從而避免重復(fù)編輯相同的打標(biāo)內(nèi)容，而且可以通過(guò)這種方式來(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，還可以連接U SB鍵盤等設(shè)備。

( 4) LCD 顯示：LCD 顯示器作為主要的顯示信息輸出設(shè)備，可以用來(lái)顯示打標(biāo)的內(nèi)容、激光打標(biāo)機(jī)的工作狀態(tài)、操作提示和設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)信息等

基于ARM+FPGA的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)勢(shì)：

ARM處理器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和通信等功能，而FPGA接受、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換打標(biāo)數(shù)據(jù)然后去控制打標(biāo)設(shè)備。打碼控制是由打標(biāo)卡來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)時(shí)性主要靠FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。ARM核心板主要用來(lái)做界面顯示和上層運(yùn)算。

四、推薦Cortex-A7A40i的ARM處理器

ARM核心板在噴碼機(jī)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)如下：

●A40I的1.2G高主頻，1G存儲(chǔ)空間滿足了噴碼機(jī)的速度和容量要求；

●CPU本身支持多種顯示接口，支持大屏顯示可以讓噴碼界面更直觀更美觀；

●雙路網(wǎng)口，4G，多種通訊方式方便了現(xiàn)在的通訊要求以及給后期通訊接口升級(jí)做好了準(zhǔn)備；

●豐富的原生外部擴(kuò)展接口，8路串口，3路USB，為噴碼外接設(shè)備做好了充分的接口準(zhǔn)備；

●核心板支持Linux3.10+QT5.9, 也在多語(yǔ)言界面設(shè)計(jì)中脫穎而出；

●工業(yè)級(jí)的CPU，穩(wěn)定可靠的質(zhì)量讓其生命周期沒(méi)有后顧之憂；

●國(guó)產(chǎn)方案使其在成本上更加有優(yōu)勢(shì)。

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