CN100574952C - 数字化集成脉冲电源芯片 - Google Patents
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Abstract
一种数字化集成脉冲电源芯片，它包括，一个数据接收模块，用于接收来自上位PC机的第一组参数信号；一个信号处理模块，用于对包含第一组参数信号在内的至少一组参数信号进行参数分离处理，并输出多种控制参数；一个波形产生模块，用于接收来自信号处理模块的多种控制参数，根据控制参数输出至少两路脉冲信号；一个信号合成模块，用于对波形产生模块输出的至少两路脉冲信号进行信号合成，并向加工作业部件输出合成后的信号。是一种集成化程度高、加工形式多样、稳定可靠、抗干扰能力强、功能可扩展性好的数字化集成脉冲电源芯片。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片，尤其是用于快走丝及中走丝电火花线切割加工领域的数字化集成脉冲电源芯片。
背景技术
随着我国经济、军事工业、模具工业和特种材料应用工业等的快速发展，电火花加工技术也随之得到了快速发展，这其中发展最快、应用范围最广的当属数控电火花线切割机床。
上世纪70年代，我国科技人员自主创新开发成功了快走丝线切割机床，它相对于国外高精度、高制造成本、高使用成本的慢走丝线切割机床，具有市场需求大、销售价格低、日常使用消耗成本低等三大优势。并且，近年来，此类机床在我国的年产量仍保持高速递增。主要用于冲模、挤压模、拉伸模、塑料模，以及直接用于一些复杂形状零件加工、超硬导电材料的切割加工。
现有技术中的快走丝线切割机多采用模拟脉冲电源，其脉冲类型单一、信号源不稳定、抗干扰能力差，这是其公知的缺陷；少数采用数字电源系统，也存如下缺点：
1、功能单一，只能产生并输出单一类型和脉冲宽度范围的脉冲波；
2、性能一般，不能满足单次切割和多次切割的精细加工的参数要求；
3、系统的可扩展性差，这使脉冲电源的升级变的困难，作为大型电子设备，升级空间低是十分不可取的；
4、脉冲宽度和脉间宽度很难控制在一个很小的范围内，使加工工件表面粗糙，且有明显的切割条纹，难以达到精细加工要求；
5、系统实时性差；
6、抗干扰能力弱；
7、大面积切割时电极丝的损耗大。
以上两种电源形式均导致线切割加工的效率较低，可靠性差，加工工件表面质量不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成化程度高、加工形式多样、稳定可靠、抗干扰能力强、功能可扩展性好的数字化集成脉冲电源芯片，实现了快走丝及中走丝电火花线切割加工的精细化控制。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种数字化集成脉冲电源芯片，它包括，一个数据接收模块，用于接收来自上位PC机的第一组参数信号；一个信号处理模块，用于对包含数据接收模块接收到的第一组参数信号在内的至少一组参数信号进行参数分离处理，并输出多种控制参数；一个波形产生模块，用于接收来自信号处理模块的多种控制参数，根据控制参数输出至少两路脉冲信号；一个信号合成模块，用于对波形产生模块输出的至少两路脉冲信号进行信号合成，并向加工作业部件输出合成后的信号；一个采样模块，该采样模块实时的采集来自加工作业部件的加工状态信号，并对加工状态信号进行分离、去噪处理后，输出第二组参数信号至信号处理模块。
信号处理模块用于对第二组参数信号进行判别处理，根据经过判别处理后的第二组参数信号和数据接收模块接收到的第一组参数信号，输出优化处理后的多种控制参数至波形产生模块。
信号处理模块包括：一个判断与校验模块，用于判断数据接收模块接收到的第一组参数信号的完整性和正确性，输出经检验有效的第一组参数信号或者输出无效信号；一个出错终止模块，用于接收来自判断与校验模块输出的无效信号，并做出出错提醒；一个甄别模块，用于接收经判断与校验模块检验有效的第一组参数信号，并将其分离成多种控制参数。
脉冲信号包括连续脉冲信号、分组脉冲信号、高压脉冲信号、梳状脉冲信号、等脉宽脉冲信号、前阶梯波脉冲信号、后阶梯波脉冲信号、双阶梯波脉冲信号。
数字化集成脉冲电源芯片集成在两片CPLD芯片上。CPLD为MAX7000系列芯片。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、集成化程度高、稳定可靠、可扩展性强：CPLD芯片具有逻辑性强、响应时间快、功耗小、可靠性高的优点，允许用户通过编程配置实现所需的逻辑功能。本发明将CPLD固有的优点加以运用，依靠合理的编程、配置，将多种功能模块集成在两片CPLD芯片上，并且具有很强的可扩展性，便于产品升级；
2、加工形式多样：集成了多种脉冲波发生器，可以根据加工工艺的需要产生需要的任意一种独立的脉冲波，而信号合成模块又可以将多种分立的脉冲波信号进行组合输出；
3、抗干扰能力强：判断与校验模块、出错终止模块对来自上位机控制和抽样反馈信号进行正确性和完整性的判断，保证了输出至波形产生模块的控制参数的正确性；
4、精细化控制：采样模块将加工作业部件实时的反馈至信号处理模块，信号处理模块对来自上位机的第一组控制信号和来自加工作业部件的第二组控制信号进行综合处理并输出优化处理后的多种控制参数，及时的调整加工方式。
附图说明
附图一为本发明的总体结构框图；
附图二为本发明信号处理模块的细分结构框图；
其中：1、数据接收模块；2、信号处理模块；21、判断与校验模块；22、出错终止模块；23、甄别模块；3、波形产生模块；4、信号合成模块；5、采样模块；6、加工作业部件。
具体实施方式
一种数字化集成脉冲电源芯片，它包括，一个数据接收模块1，用于接收来自上位PC机的第一组参数信号；
一个信号处理模块2，用于对包含数据接收模块1接收到的第一组参数信号在内的至少一组参数信号进行参数分离处理，并输出多种控制参数，这些控制参数至少包括基准脉冲信号、高压脉冲信号、通讯信号、分组宽度、分组间隔、脉冲宽度Ton、脉间宽度Toff、单脉冲放电能量、峰值电流强度、周期、前阶波控制参数、后阶波控制参数、电流控制参数、速度控制参数、梳状参数；
一个波形产生模块3，用于接收来自信号处理模块2的多种控制参数，根据控制参数输出至少两路脉冲信号；
一个信号合成模块4，用于对波形产生模块3输出的至少两路脉冲信号进行信号合成或者选择其中的一路信号进行输出，并向加工作业部件6输出组合脉冲信号或者单一形式的脉冲信号；
一个采样模块5，该采样模块5实时的采集来自加工作业部件6的加工状态信号，并对加工状态信号进行分离、去噪处理后，输出第二组参数信号至信号处理模块2。
信号处理模块2用于对第二组参数信号进行判别处理，根据经过判别处理后的第二组参数信号和数据接收模块1接收到的第一组参数信号，输出优化处理后的多种控制参数至波形产生模块3。
信号处理模块2包括一个判断与校验模块21，用于判断数据接收模块1接收到的第一组参数信号的完整性和正确性，输出经检验有效的第一组参数信号和无效信号；一个出错终止模块22，对判断与校验模块21输出的无效信号做出出错提醒；一个甄别模块23，用于将经检验有效的第一组参数信号分离成多种控制参数，并保存至暂存单元。
脉冲信号是指连续脉冲信号、分组脉冲信号、高压脉冲信号、梳状脉冲信号、等脉宽脉冲信号、前阶梯波脉冲信号、后阶梯波脉冲信号、双阶梯波脉冲信号，由于CPLD的可扩展性很好，通过合理的编程和配置，还可以集成更多的脉冲信号发生器，产生更多种类的满足生产需要的脉冲信号。
对于波形产生模块3输出的多路脉冲信号，以分组脉冲信号为例，在该模块中至少包括一个脉冲发生模块和一个分组脉冲控制模块与分组脉冲信号的产生相关，根据信号处理模块2输出的多组控制参数生成相应的脉冲信号，通过分组脉冲控制模块来控制输出的分组脉冲的个数和组数。
再以高压脉冲信号为例，在信号合成模块4中包含一个单独的高压脉冲信号控制单元，实现对高压脉冲信号的输出控制。
该数字化集成脉冲电源芯片集成在两片CPLD芯片上，具体的，所述的CPLD为MAX7000系列芯片。
Claims (8)
1、一种数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：它包括，
一个数据接收模块(1)，用于接收来自上位PC机的第一组参数信号；
一个信号处理模块(2)，用于对包含所述的数据接收模块(1)接收到的所述的第一组参数信号在内的至少一组参数信号进行参数分离处理，并输出多种控制参数；
一个波形产生模块(3)，用于接收来自所述的信号处理模块(2)的多种控制参数，根据所述的控制参数输出至少两路脉冲信号；
一个信号合成模块(4)，用于对所述的波形产生模块(3)输出的至少两路脉冲信号进行信号合成，并向加工作业部件(6)输出合成后的信号。
2、根据权利要求1所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：它还包括一个采样模块(5)，该采样模块(5)实时的采集来自加工作业部件(6)的加工状态信号，并对所述的加工状态信号进行分离、去噪处理后，输出第二组参数信号至所述的信号处理模块(2)。
3、根据权利要求2所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：所述的信号处理模块(2)用于对所述的第二组参数信号进行判别处理，根据经过判别处理后的所述的第二组参数信号和所述的数据接收模块(1)接收到的所述的第一组参数信号，输出优化处理后的多种控制参数至所述的波形产生模块(3)。
4、根据权利要求1所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：所述的信号处理模块(2)包括
一个判断与校验模块(21)，用于判断所述的数据接收模块(1)接收到的所述的第一组参数信号的完整性和正确性，输出经检验有效的第一组参数信号或者输出无效信号；
一个出错终止模块(22)，用于接收来自所述的判断与校验模块(21)输出的无效信号，并做出出错提醒。
5、根据权利要求4所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：所述的信号处理模块(2)还包括一个甄别模块(23)，用于接收经所述的判断与校验模块(21)检验有效的第一组参数信号，并将其分离成多种所述的控制参数。
6、根据权利要求1所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：所述的脉冲信号是指连续脉冲信号、分组脉冲信号、高压脉冲信号、梳状脉冲信号、等脉宽脉冲信号、前阶梯波脉冲信号、后阶梯波脉冲信号、双阶梯波脉冲信号。
7、根据权利要求1所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：它集成在两片CPLD芯片上。
8、根据权利要求7所述的数字化集成脉冲电源芯片，其特征在于：所述的CPLD为MAX7000系列芯片。
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