專利名稱：一種激光器的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種激光器的控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光器的控制系統(tǒng)，特別是一種用于大功率激光器的控制系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大功率C02激光器在切割領(lǐng)域有著廣泛的用途。激光器的核心主要體現(xiàn)在控制系 統(tǒng)上。激光器控制系統(tǒng)主要管理用戶人機對話、氣壓測控、高壓電源、報警系統(tǒng)。在激光切 割應(yīng)用中，激光器還需要快速響應(yīng)機床發(fā)來的控制信號，比如電子光閘的開關(guān)，連續(xù)波、門 脈沖和強脈沖三者的切換、波形選組的選擇等?？刂葡到y(tǒng)的控制質(zhì)量決定激光器的穩(wěn)定性， 改善C02激光器控制系統(tǒng)有重要的意義。在現(xiàn)有的C02激光器中，激光器控制系統(tǒng)普遍采用PLC或MCU芯片8051作為控制 的核心，PLC控制系統(tǒng)的組建比較簡單，程序容易編寫，但是PLC的成本高，控制速度慢，運 算能力差，難以實現(xiàn)復雜的控制算法，比如產(chǎn)生高頻率的脈沖、實時變頻率、實時變占空比 等。MCU芯片8051是8位的51系列運算控制器，其控制系統(tǒng)的成本比較低，控制速度稍快， 但是MCU芯片8051的Flash程序存儲空間小、RAM數(shù)據(jù)存儲空間小、輸入輸出I/O 口少，運 算能力不強，中斷處理時間長。若要完成激光器復雜的控制任務(wù)，需要擴展大量的Flash、 RAM和I/O 口，從而增加了硬件成本和減小了系統(tǒng)的可靠性。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實用新型提供一種方便用戶操作、提高抗干擾能力 的激光器的控制系統(tǒng)。本實用新型解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種激光器的控制系統(tǒng)，用于檢測激光器 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，其特征在于本控制系統(tǒng)包括人機對話模塊與控制執(zhí)行機構(gòu)；所述人機對 話模塊包括給出檢測信號的第一微處理器、顯示激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示器及第一串 口通信，所述顯示器與所述第一串口通信連接于所述第一微處理器；所述控制執(zhí)行機構(gòu)包 括檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的第二微處理器及與該第二微處理器相連的第二串口通信， 該第二串口通信與所述第一串口通信連接。本實用新型更進一步的改進是所述第一串口通信與所述第二串口通信均為RS232串口通信。所述第一微處理器與第二微處理器均為LPC2200系列的LPC2212芯片。所述顯示器包括LM240128T點陣圖形顯示模塊。所述人機對話模塊還包括與所述第一微處理器相連的第一存儲器和鍵盤。所述第一存儲器為AT24C64。所述控制執(zhí)行機構(gòu)還包括與所述第二微處理器相連的第二存儲器、I/O輸入、I/O 輸出、PWM輸出、A/D采集、D/A輸出。所述第二存儲器為AT24C02。[0014]所述I/O輸入為光藕隔離輸入；所述I/O輸出為三極管輸出；所述A/D采集為 ADC122S101 ；所述 D/A 輸出為 DAC7512。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果是采用分開設(shè)置的人機對話模塊與控 制執(zhí)行機構(gòu)，該兩部分串口通信，從而有利于不同位置的安裝，即人機對話模塊可以安裝在 機殼上，方便用戶操作，控制執(zhí)行機構(gòu)可以安裝在機箱內(nèi)部，提高抗干擾的能力；另外，本實 用新型具有控制速度快、硬件電路簡單、成本低的特點。

圖1是本實用新型激光器的控制系統(tǒng)的原理示意圖；圖2是圖1所示控制系統(tǒng)的所述人機對話模塊的原理示意圖；圖3是圖1所示控制系統(tǒng)的所述控制執(zhí)行機構(gòu)的原理示意圖；圖4為圖2和圖3連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明及具體實施方式
對本實用新型進一步說明。如圖1至圖4所示為本實用新型涉及的一種激光器的控制系統(tǒng)，本激光器的控制 系統(tǒng)主要用于大功率C02激光器的控制系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)包括人機對話模塊1和控制執(zhí)行 機構(gòu)2兩部分(如圖1所示)，所述人機對話模塊1用于輸出命令和接收激光器的狀態(tài)與 數(shù)據(jù)，所述控制執(zhí)行機構(gòu)2用于執(zhí)行所述命令，并檢測和發(fā)送激光器的狀態(tài)與數(shù)據(jù)；所述人 機對話模塊1與所述控制執(zhí)行機構(gòu)2為串口通信3。所述人機對話模塊1包括給出檢測 信號的第一微處理器11、顯示激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示器13及第一串口通信15，所述顯 示器13與所述第一串口通信15連接于所述第一微處理器11 ；所述控制執(zhí)行機構(gòu)2包括 檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的第二微處理器21及與該第二微處理器21相連的第二串口通信 28，該第二串口通信28與所述第一串口通信12連接本實用新型采用人機對話模塊1和控制執(zhí)行機構(gòu)2兩部分串口通信3進行通信。 人機對話模塊1通過串口通信3發(fā)送命令給控制執(zhí)行機構(gòu)2，控制執(zhí)行機構(gòu)2收到命令后， 做相應(yīng)的動作?？刂茍?zhí)行機構(gòu)2也通過串口通信3發(fā)送激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)給人機對話模 塊1，人機對話模塊1接收后，就在IXD上顯示出來。本實用新型控制系統(tǒng)的功能分成兩大部分，每一部分都采用LPC2200系列的 LPC2212作為控制核心，一部分為人機對話模塊1，主要負責鍵盤參數(shù)輸入、IXD顯示，另一 部分為控制執(zhí)行機構(gòu)2，主要執(zhí)行控制輸出、狀態(tài)信號檢測、數(shù)據(jù)采集。人機對話模塊1與控 制執(zhí)行機構(gòu)2之間采用串口通信3，兩者之間采用串口通信的方式可以使兩者分別安裝不 同的位置。所述控制核心采用ARM7芯片LPC2212，從根本改變了原PLC或8051控制系統(tǒng)的 性能，即LPC2200系列的LPC2212芯片，其微處理器是基于一個支持實時仿真和嵌入跟蹤的 32/16 位 ARM7TDMI-S CPU。由于 LPC2212 的 144 腳封裝、極低的功耗、16KB 片內(nèi) SRAM，128KB 片內(nèi)FLASH存儲器，多個32位定時器、8路10位ADC、PWM輸出，9個外部中斷管腳以及多達 112個通用I/O 口，使它特別適用于工業(yè)控制的應(yīng)用。如圖2所示，人機對話模塊1是用戶操作激光器的界面，利用人機對話模塊1用戶可以進行設(shè)置各種參數(shù)、開啟/關(guān)閉低壓和高壓、開/關(guān)電子光閘和機械光閘等操作。所述 人機對話模塊1包括第一微處理器11及與所述第一微處理器11相連的第一存儲器12、顯 示器13、鍵盤14和第一串口通信15。所述第一微處理器11為LPC2200系列的LPC2212芯 片；所述第一存儲器12為AT24C64，主要用來儲存報警記錄；所述顯示器13即IXD顯示，其 采用LM240128T點陣圖形顯示模塊，其IXD顯示采用LM240128T點陣圖形顯示模塊，模塊大 小 140*104*15. 5mm,點陣數(shù) 240*128dot ；第一串 口通信 15 為 RS232 串 口通信。其中，LPC2212芯片11同IXD顯示模塊通過并行I/O連接，采用間接的控制方式， LPC2212 的 P2. 0 P2. 71/0 與 LCD 的數(shù)據(jù)總線(DB0 DB7)連接，LPC2212 的 P2. 8 與 LCD 的寫操作信號線(/WR)連接，LPC2212的P2. 9與IXD的讀操作信號線(/RD)連接，LPC2212 的P2. 10與IXD的片選信號線(/CE)連接，LPC2212的P2. 11與IXD的指令數(shù)據(jù)通道信號 線(C/D)連接。鍵盤14采用4*4的貼膜開關(guān)，LPC2212通過逐行逐列掃描采集按鍵值。如圖3所示，控制執(zhí)行機構(gòu)2是控制激光器的核心，主要包括第二微處理器21及 與所述第二微處理器21相連的第二存儲器22、I/O輸入23、I/O輸出24、PWM輸出25、A/D 采集26、D/A輸出27和第二串口 28，第二串口 28也為RS232串口通信。其中，第二微處理器21也是LPC2212芯片，I/O輸入23共有48個，主要是激光 器的狀態(tài)輸入，每個I/O輸入23都通過光藕隔離和阻容濾波后再輸?shù)娇刂茍?zhí)行機構(gòu)2的 LPC2212芯片21的P0 口。在軟件處理上，每個I/O輸入23都定義一個對應(yīng)的變量，共48 個?？刂茍?zhí)行機構(gòu)2的LPC2212芯片21實時輪詢I/O的狀態(tài)，如果有信號輸入時，對應(yīng)的 變量置位為1，否則變量清零。I/O輸出24主要是輸出+24V電壓信號控制激光器的閥門、繼電器等執(zhí)行單元。 LPC2212芯片21的I/O輸出24的電平只有3. 3伏，所以必須接功率三級管進行電平轉(zhuǎn)換 與增加驅(qū)動電流，使輸出電壓為+24V。每個I/O輸出24都連在LPC2212芯片21的P2 口， LPC2212芯片21每次復位時，P2 口輸出為高阻的狀態(tài)，正好斷開+24V輸出，達到開機穩(wěn)定 的效果；激光器需要輸出可調(diào)頻率和可調(diào)占空比的脈沖作為強脈沖與門脈沖，LPC2212芯 片21自帶8路PWM輸出25，取其中的一路PWM作為脈沖的輸出。通過修改LPC2212芯片21的定時器參數(shù)，改變PWM的頻率和占空比，達到需要輸 出可調(diào)頻率和可調(diào)占空比的脈沖的目的；通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC122S101完成激光器功率、 氣壓、電流等參數(shù)的A/D采集26，功率、氣壓、電流等參數(shù)都是電壓信號，所以LPC2212芯片 21采集電壓信號后再經(jīng)過軟件處理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的量化值；強脈沖輸出時，需要輸出0到10 伏的電壓信號作為強脈沖的功率電流，所以通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC7512完成功率電壓的輸 出；激光器有大量的工藝參數(shù)需要儲存，并且斷電后數(shù)據(jù)不掉失，所以選擇斷電儲存的第二 存儲器22，且第二存儲器22的型號選用AT24C02，LPC2212芯片21通過I2C總線與AT24C02 連接，直接讀寫AT24C02。如圖4，所述人機對話模塊1通過人機對話模塊1的第一串口通信15與控制執(zhí)行 機構(gòu)2的第二串口通信28連接，即第一、第二串口通信15、28分別為人機對話模塊1與控 制執(zhí)行機構(gòu)2的串口通信，實現(xiàn)人機對話模塊1與控制執(zhí)行機構(gòu)2之間的對話。人機對話模塊1的第一微處理器11給出信號給第一串口通信15，使得該第一串口 通信15發(fā)送命令給所述控制執(zhí)行機構(gòu)2，所述控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)2收到命令后，所述控制執(zhí)行結(jié) 構(gòu)2的第二微處理器21執(zhí)行該命令，所述控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)21的第二串口通信28發(fā)送激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)給人機對話模塊1，人機對話模塊1的顯示器顯示所收到的激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。本實用新型采用分開設(shè)置的人機對話模塊與控制執(zhí)行機構(gòu)，該兩部分串口通信， 從而有利于不同位置的安裝，即人機對話模塊可以安裝在機殼上，方便用戶操作，控制執(zhí)行 機構(gòu)可以安裝在機箱內(nèi)部，提高抗干擾的能力。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種激光器的控制系統(tǒng)，用于檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，其特征在于本控制系統(tǒng)包括人機對話模塊與控制執(zhí)行機構(gòu)；所述人機對話模塊包括給出檢測信號的第一微處理器、顯示激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示器及第一串口通信，所述顯示器與所述第一串口通信連接于所述第一微處理器；所述控制執(zhí)行機構(gòu)包括檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的第二微處理器及與該第二微處理器相連的第二串口通信，該第二串口通信與所述第一串口通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一串口通信與所述第 二串口通信均為RS232串口通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一微處理器與第二微 處理器均為LPC2200系列的LPC2212芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述顯示器包括LM240128T 點陣圖形顯示模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述人機對話 模塊還包括與所述第一微處理器相連的第一存儲器和鍵盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一存儲器為AT24C64。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制執(zhí)行機構(gòu)還包括與 所述第二微處理器相連的第二存儲器、I/O輸入、I/O輸出、PWM輸出、A/D采集、D/A輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二存儲器為AT24C02。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述激光器的控制系統(tǒng)，其特征在于所述I/O輸入為光藕隔離輸 入；所述I/O輸出為三極管輸出；所述A/D采集為ADC122S101 ；所述D/A輸出為DAC7512。
專利摘要本實用新型提供一種激光器的控制系統(tǒng)，用于檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，其特征在于本控制系統(tǒng)包括人機對話模塊與控制執(zhí)行機構(gòu)；所述人機對話模塊包括給出檢測信號的第一微處理器、顯示激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示器及第一串口通信，所述顯示器與所述第一串口通信連接于所述第一微處理器；所述控制執(zhí)行機構(gòu)包括檢測激光器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的第二微處理器及與該第二微處理器相連的第二串口通信，該第二串口通信與所述第一串口通信連接。本實用新型的有益效果是采用分開設(shè)置的人機對話模塊與控制執(zhí)行機構(gòu)，該兩部分串口通信，從而有利于不同位置的安裝，即人機對話模塊可以安裝在機殼上，方便用戶操作，控制執(zhí)行機構(gòu)可以安裝在機箱內(nèi)部，提高抗干擾的能力。
文檔編號H01S3/00GK201556834SQ20092026042
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者劉昌軍, 張建群, 彭金明, 朱云峰, 田社斌, 董林華, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司