振鏡掃描式激光標(biāo)記技術(shù)的工作原理及其控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　振鏡掃描式激光標(biāo)記技術(shù)就是通過控制兩片高速振鏡的偏轉(zhuǎn)角， 改變激光的傳播方向， 經(jīng)過 F-Theata 透鏡在工件表面的聚焦， 在工件表面作標(biāo)記。與傳統(tǒng)的標(biāo)記技術(shù)相比， 它具有適用面廣（對不同材料、形狀的加工表面均適合） ，工件無機(jī)械變形， 無污染， 標(biāo)記速度快， 重復(fù)性好， 自動化程度高等特點(diǎn)， 在工業(yè)、國防、科研等許多領(lǐng)域具有廣泛的用途。高速高精度的振鏡標(biāo)記已成為當(dāng)今標(biāo)記行業(yè)的發(fā)展方向。

　　傳統(tǒng)的振鏡標(biāo)記控制系統(tǒng)通過 PC 機(jī)的串口、并口 ISA 總線與單片控制板相連，這種方式接口簡單、連接方便， 開發(fā)費(fèi)用低， 但由于傳輸速度低， 已不能滿足現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時性要求。本文在激光標(biāo)記控制技術(shù)方面進(jìn)行了一些新的探索：利用 PCI 的高速數(shù)據(jù)傳輸和 DSP 高速數(shù)據(jù)處理能力，提出一種“PC 機(jī)+PCI總線+DSP 控制板卡”的方式，用于振鏡標(biāo)記控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對標(biāo)記控制的精確控制，提高控制效率，保障系統(tǒng)實(shí)時性。DSP 控制板卡是整個系統(tǒng)的核心，它直接決定著系統(tǒng)的掃描速度和掃描精度，本文將著重介紹該控制板卡的設(shè)計。

　　如圖 1 所示為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。DSP 控制板卡通過 PCI 總線與 PC 機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)高速通信。DSP 處理模塊為主控制模塊，使用主頻為 200MHz 的TMS320C6205 芯片作為主控制芯片。DSP 處理模塊充分利用了 C6000 系列 DSP 的快速計算能力和高精度定時器，能夠保證振鏡標(biāo)記機(jī)進(jìn)行勻速、高速標(biāo)記，這些由 PC 機(jī)是沒有辦法做到的。DSP 的外圍電路包括存儲模塊、復(fù)位控制、電源控制、時鐘系統(tǒng)、JTAG 端口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPLD 邏輯控制模塊和光電隔離模塊等。其中存儲模塊包括 FLASH 模塊和 SDRAM 模塊，F(xiàn)LASH 用來存儲系統(tǒng)啟動代碼和軟件代碼，SDRAM 用于提供軟件運(yùn)行時所需的額外存儲空間。DSP 控制板卡輸出兩路模擬量控制兩塊振鏡的運(yùn)動，輸出 Q 開關(guān)控制信號以控制激光器的開關(guān)光，輸入/輸出 16 路光電隔離信號用于功能擴(kuò)展。