CN105278553A - 一种双控制器同步轮廓控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双控制器同步轮廓控制方法，包括：将给定的图形轮廓加载到第一控制器和第二控制器里；第一控制器按照给定图形轮廓进行运动轨迹控制，将轨迹位置点进行基于行程的编码，并将包含上述基于行程编码信息的同步控制信号发送给第二控制器；第二控制器接受同步控制信号并解析得到轨迹位置点，从而与第一控制器达到同步，根据轨迹位置点处的图形轮廓控制光斑形状。该方法可以应用于裂纹控制法的玻璃激光切割加工中，使得数控系统控制器(第一控制器)与可变光斑控制器(第二控制器)基于图形轮廓同步。该双控制器同步轮廓控制方法与其它同步控制方法相比，在任何复杂图形情况下，编码方式始终简单有效，传输数据量少，效率高。

Description

一种双控制器同步轮廓控制方法

技术领域

本发明属于工业运动控制技术领域，更具体地，涉及一种双控制器同步轮廓控制方法。

背景技术

特种加工中，加工的刀具不限于用普通刀具，常常用到电火花、电子束、离子束、超声波、水刀、激光光刀等。在常规加工方法中，刀具形状是不变的，但在特种加工中，刀具的形状灵活多样，而且还是随时间可变的。在基于控制裂纹法的激光加工玻璃中，由于需要使激光光斑形状始终与给定图形轮廓重合，要求激光器在移动的同时，光斑形状跟随路径的改变而改变，从而达到高精度的加工玻璃盖板的目的，因此要求激光光斑的形状必须跟随被加工的路径不断变化。目前激光加工行业中，激光光斑的形状变化可以由振镜系统来控制，但光斑形状跟随路径变化的有效方法却还没有实现。

发明内容

针对现有技术的以上不足，本发明提供了一种双控制器同步轮廓控制方法，其目的在于，根据这种双控制器同步轮廓控制方法，能让激光加工玻璃盖板中的光斑的形状跟随路径的变化而变化，不论图形多么复杂，都可以根据行程编码的方式达到双控制器同步的目的。这种双控制器同步轮廓控制方法是根据行程来进行分段编码的，传输信息量少，速度快，能适应各种复杂图形的同步需要。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双控制器同步轮廓控制方法，包括：

S1：将给定的图形轮廓加载到第一控制器和第二控制器里；

S2：第一控制器按照给定图形轮廓进行运动轨迹控制，将轨迹位置点进行基于行程的编码，并将包含上述基于行程编码信息的同步控制信号发送给第二控制器；

S3：第二控制器接受同步控制信号并解析得到轨迹位置点，从而与第一控制器达到同步，根据轨迹位置点处的图形轮廓控制光斑形状。

在本发明的一个实施例中，所述方法应用于基于裂纹控制法的玻璃激光切割加工中，所述第一控制器为数控系统控制器，所述第二控制器为可变光斑控制器。

在本发明的一个实施例中，所述将轨迹位置点进行基于行程的编码具体为：

根据公式对轨迹位置点进行编码，其中e为轨迹位置点处的行程，L₂为编码总长度，n为编码位数。

在本发明的一个实施例中，所述第一控制器只能有一个，第二控制器可以是一个也可以是多个。

在本发明的一个实施例中，所述第一控制器通过数字量通信将同步控制信号发送给第二控制器。

在本发明的一个实施例中，所述数字量通信位数根据控制的精度要求而改变，为8位，或者16位，或者32位。

在本发明的一个实施例中，当要求在保证精度的同时减少同步信号传输位数，将行程分段，在每一段内进行基于行程编码。

在本发明的一个实施例中，所述同步信号包括段标记码和段内行程编码。

在本发明的一个实施例中，在双控制器同步轮廓之前，将图形信息、分段标记信息、编码起点信息输入到两个控制器中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用基于行程的编码方式，解决了在激光切割玻璃盖板中数控系统和光斑形状控制系统的同步问题，使得激光头在沿着玻璃盖板轮廓运动时，激光光斑形状紧贴着轮廓进行加工，从而加工出更高质量的产品。

2、本发明采用基于行程的编码方式，解决了双控制器同步轮廓控制中实时同步的问题，使得编码方式简单，同步数据量小，能适应复杂图形，同步实时性强。

附图说明

图1双控制器同步轮廓控制方法原理图；

图2基于行程编码解码公式辅助示意图；

图3双控制器同步轮廓控制过程图；

图4根据轮廓特点的分段标记示意图；

图5传输位数受限情况下基于行程编码解码公式辅助示意图；

图6传输位数受限情况下合成编码信号示意图；

图7传输位数受限情况下双控制器同步轮廓控制过程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，为本发明一种双控制器同步轮廓控制方法原理图，双控制器同步开始之前，第一控制器和第二控制器将会保存同一份图形轮廓图，轮廓图中定义了相同的起始点标记信息。本发明方法可应用于基于裂纹控制法的玻璃激光切割加工中，即两个控制器分别为数控系统控制器和可变光斑控制器。

对于数据传输位数不受限的情况，双控制器同步开始之后，第一控制器按照给定轮廓进行运动位置控制(应用控制1)，并接收应用控制1反馈的行程信息，然后在第一控制器的轮廓编码单元，根据图2所示，将行程e通过公式(1-1)进行编码，由数字量通讯传输给第二控制器的轮廓解码单元。第二控制器根据解码信息进行同步轮廓工作，应用控制2中将根据同步点位置，离散同步点后的局部轮廓为多个特征点，并输入到振镜系统中输出指定形状的光斑。

$Code=\frac{e}{L_2}\×2^n$ 公式(1-1)

e——行程

L₂——编码总长度

n——编码位数，一般为8位、16位、32位等

具体控制过程如图3所示，A1、A2为第一控制器在e1和e2两个行程时控制运动位置示意图，相对应的，B1、B2为第二控制器在e1和e2两个位置处控制激光光斑形状的示意图。当第一控制器运动到A1所示位置处时，将行程e1根据公式(1-1)编码，发送到第二控制器，第二控制器接收并根据公式(1-1)解码得到位置点e1,并根据同步点e1,将光斑形状变为直线段，如B1所示。同理，当第一控制器运动到A2所示位置时，第二控制器将光斑变为弧形段，如B2所示。

对于数据传输位数受限的情况，在双控制器同步轮廓之前，根据图形特点将图形轮廓进行分段处理如图4所示。将图形信息、分段标记信息、编码起点信息输入到两个控制器中如图1所示，然后如图5所示，将段内行程e根据公式(1-1)编码，与段标记一起合成图6所示信号编码，其他与数据传输位数不受限情况相同。

具体控制过程如图例如图7所示，A1、A2为第一控制器在01段内，e1和e2两个行程时控制运动位置示意图；A3、A4为第一控制器在02段内，e3和e4两个行程时控制运动位置示意图。相对应的，B1、B2为第一控制器在01段内，e1和e2两个位置处控制激光光斑形状的示意图；B3、B4为第一控制器在02段内，e3和e4两个位置处控制激光光斑形状的示意图。

当第一控制器运动到A1所示位置处时，将行程e1根据公式(1-1)编码，然后如图6所示与段标记合成，形成新的同步信号发送到第二控制器，第二控制器接收并根据段标记和公式(1-1)解码得到位置点e1,并根据同步点e1,将光斑形状变为直线段，如B1所示。同理，当第一控制器运动到A3所示位置时，第二控制器将光斑变为弧形段，如B3所示。其他过程以此类推，不管当前点走到哪里，光斑控制系统都会获得同步点，然后离散同步点后的局部轮廓为特征点，使光斑变成相应的局部轮廓形状，从而达到高的加工质量。

根据图形特点将图形轮廓进行分段处理具体过程如下：对于数据传输位数受限的情况，又要保证同步的精度(每一个信号代表的长度)，在未分段处理之前，精度N如公式(1-2)所示

$N=\frac{2^n}{L_S}$ 公式(1-2)

L_S——整个图形轮廓的长度

n——编码位数，一般为8位、16位、32位等

在分段处理之后，精度N如公式(1-3)所示

$N=\frac{2^{n-n_1}}{L_n}$ 公式(1-3)

L_n——第n段的轮廓长度

n——总的编码位数，一般为8位、16位、32位等

n₁——段标记占用的位数

N值越大代表精度越高，在编码位数不增加的情况下，对于未分段情况下，如果L_S增加，则精度N会明显下降。但对于分段条件下，如图4所示，图形特征主要分为直线段和圆弧段。对于直线段，因为图形特征不发生变化，所以只需用一个单信号表示，不用通过公式(1-1)计算编码；对于圆弧段，该段的轮廓长度L_n相对整个图形的轮廓长度L_S来说，减少了许多，所以只要公式(1-4)成立，那么精度N就会提高，

$\frac{L_S}{L_n}>2^{n_1}$ (公式1-4)

对于大多数产业中的简单规则图形，公式(1-4)皆可满足。

由于本发明方法中，同步信息是沿着图形轮廓的运动行程，无论轮廓的复杂程度如何，都可以基于运动行程编码，实现了各种形状信息的实时同步。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双控制器同步轮廓控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：将给定的图形轮廓加载到第一控制器和第二控制器里；

S2：第一控制器按照给定图形轮廓进行运动轨迹控制，将轨迹位置点进行基于行程的编码，并将包含上述基于行程编码信息的同步控制信号发送给第二控制器；

S3：第二控制器接受同步控制信号并解析得到轨迹位置点，从而与第一控制器达到同步，根据轨迹位置点处的图形轮廓控制光斑形状。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，应用于基于裂纹控制法的玻璃激光切割加工中，所述第一控制器为数控系统控制器，所述第二控制器为可变光斑控制器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将轨迹位置点进行基于行程的编码具体为：

根据公式对轨迹位置点进行编码，其中e为轨迹位置点处的行程，L₂为编码总长度，n为编码位数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一控制器只能有一个，第二控制器可以是一个也可以是多个。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一控制器通过数字量通信将同步控制信号发送给第二控制器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数字量通信位数根据控制的精度要求而改变，为8位，或者16位，或者32位。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当要求在保证精度的同时减少同步信号传输位数，将行程分段，在每一段内进行基于行程编码。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述同步信号包括段标记码和段内行程编码。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在双控制器同步轮廓之前，将图形信息、分段标记信息、编码起点信息输入到两个控制器中。