CN105656606A - 激光器控制通信方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光器控制通信方法和系统,其方法包括:接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,初始电平模式为下位机可处理数据的电平模式;接收下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过以太网传输后输出至上位机,其中,目标电平模式为上位机可处理数据的电平模式。因此,在下位机与上位机之间的数据传输是使用以太网络来实现的,以太网的数据传输通常采用的是高频段,可以有效避开激光器穿孔时使用的低频段的频率,可避免通信频率与激光器的穿孔频率之间的相互干扰,数据传输可靠性高,且不需要改变上位机和下位机原始的数据处理形式,兼容性好。

Description

激光器控制通信方法和系统
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,特别是涉及一种激光器控制通信方法和系统。
背景技术
激光器加工系统中,加工机床作为上位机与作为下位机的控制系统进行通信,控制系统控制激光器工作以实现加工。
传统的高功率激光器加工系统中,加工机床与控制系统之间的通信采用RS232、RS485、RS422等低频通信,这些低频通信方式中所使用的通信波特率一般在几Kbps范围内,与加工过程中所需要使用的穿孔频率非常接近。因此,一方面通信波特率可能影响激光器加工的穿孔频率对应的穿孔脉冲信号,导致穿孔异常,另一方面穿孔频率对应的穿孔脉冲信号也会影响通信,导致激光器控制通信异常;而且,工业现场环境电磁干扰也时常导致激光器控制通信异常。故,传统的激光器控制通信的频率干扰较大、通信稳定性低。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种可以防止频率干扰、提高通信稳定性的激光器控制通信方法和系统。
一种激光器控制通信方法,包括以下步骤:
接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,所述初始电平模式为所述下位机可处理数据的电平模式;
接收所述下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过所述以太网传输后输出至所述上位机,其中,所述目标电平模式为所述上位机可处理数据的电平模式。
一种激光器控制通信系统,包括:
下行传输模块,用于接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,所述初始电平模式为所述下位机可处理数据的电平模式;
上行传输模块,用于接收所述下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过所述以太网传输后输出至所述上位机,其中,所述目标电平模式为所述上位机可处理数据的电平模式。
上述激光器控制通信方法和系统,通过将接收的下行控制数据经以太网传输后,以下位机可处理数据的初始电平模式输出至下位机,或者将接收的上行反馈数据以上位机可处理的目标电平模式通过以太网传输后输出至上位机,使得在下位机与上位机之间的数据传输是使用以太网络来实现的。以太网的数据传输通常采用的是高频段,可以有效避开激光器穿孔时使用的低频段的频率,避免了通信频率与激光器的穿孔频率之间的相互干扰,而且采用以太网通信,当外部电磁干扰特别严重导致通信丢包时,会自动启用快速自动重传机制,最大限度地保证数据传输的可靠性,因此可以有效提高对外部环境电磁干扰的电磁兼容性,数据传输可靠性高;另一方面,上位机接收的数据为上位机可处理数据的目标电平模式,下位机接收的数据为下位机可处理数据的初始电平模式,不需要改变上位机和下位机原始的数据处理形式,兼容性好。
附图说明
图1为一实施例中本发明激光器控制通信方法的流程图;
图2为一实施例中接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机的流程图;
图3为一实施例中接收下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过以太网传输后输出至上位机的流程图;
图4为一实施例中本发明激光器控制通信系统的模块图;
图5为一实施例中本发明下行传输模块的单元图;
图6为另一实施例中本发明下行传输模块的单元图;
图7为一实施例中本发明上行传输模块的单元图。
具体实施方式
参考图1,本发明一实施例中的激光器控制通信方法,包括如下步骤。
S110:接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机。
其中,初始电平模式为下位机可处理数据的电平模式。上位机指激光器的加工机床,下位机指激光器的控制系统。具体地,本实施例中,以太网的传输速率为10Mbps/100Mbps量级。通过将上位机输出的下行控制数据经以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,以太网传输使用的频段可以有效避开激光器的穿孔频率,避免相互干扰;同时,转换为初始电平模式可供下位机直接接收,不影响兼容性。
在其中一实施例中,参考图2,步骤S110包括步骤S111至步骤S115。
S111:接收上位机输出的下行控制数据,对下行控制数据进行数据打包得到下行以太网数据包并经以太网传输。
本实施例中,接收上位机输出的下行控制数据,具体可以是通过根据网络通信协议设置虚拟串口,通过虚拟串口与上位机点对点通信,以接收上位机输出的下行控制数据。其中,网络通信协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。也可以是根据网络通信协议对下行控制数据进行打包得到下行以太网数据包。
S113:接收以太网传输的下行以太网数据包并解包,得到下行处理数据。通过对以太网传输的下行以太网数据包进行解包,便于后续进行数据处理。
S115:将下行处理数据的电平模式转换为初始电平模式,得到下行转换数据并输出至下位机。对下行处理数据的电平模式转换成下位机可识别的初始电平模式,使得下位机可以在原有的通信模式上直接接收下行转换数据,无需更改,兼容性好。
S130:接收下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过以太网传输后输出至上位机。
其中,目标电平模式为上位机可处理数据的电平模式。通过将下位机输出的上行反馈数据以目标电平模式经以太网传输后输出至上位机,以太网传输使用的频段可以有效避开激光器的穿孔频率,避免相互干扰;同时,转换为目标电平模式可供上位机直接接收,不影响兼容性。
在其中一实施例中,参考图3,步骤S130包括步骤S131至步骤S135。
S131:接收上行反馈数据,将上行反馈数据的电平模式转换为目标电平模式,得到上行转换数据。将上行反馈数据的电平模式转换为目标电平模式,便于上位机可以在原有的通信模式上直接,无需更改,兼容性好。
S133:对上行转换数据进行数据打包得到上行以太网数据包并经以太网传输。对上行反馈数据进行数据打包得到上行以太网数据包,具体可以是根据网络通信协议对上行反馈数据进行打包。其中,网络通信协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。
S135:接收以太网传输的上行以太网数据包并解包,得到上行处理数据后输出至上位机。
本实施例中,将上行处理数据输出至上位机,具体可以是通过根据网络通信协议设置的虚拟串口输出。
在其中一实施例中,初始电平模式包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式,目标电平模式包括TTL电平模式。RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式为传统的激光加工系统中上位机与下位机的通信模式;TTL电平模式为传统的上位机中接收的数据为串口数据对应的电平模式。本发明通过设置包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式的初始电平模式,以及包括TTL电平模式的目标电平模式,便于传统的上位机和下位机接收数据。
上述激光器控制通信方法,通过将接收的下行控制数据经以太网传输后,以下位机可处理的初始电平模式输出至下位机,或者将接收的上行反馈数据以上位机可处理的目标电平模式经以太网传输后输出至上位机,使得在下位机与上位机之间的数据传输是使用以太网络来实现的。以太网的数据传输通常采用的是高频段,可以有效避开激光器穿孔时使用的低频段的频率,避免了通信频率与激光器的穿孔频率之间的相互干扰,而且采用以太网通信,当外部电磁干扰特别严重导致通信丢包时,会自动启用快速自动重传机制,最大限度地保证数据传输的可靠性,因此可以有效提高对外部环境电磁干扰的电磁兼容性,数据传输可靠性高;另一方面,上位机接收的数据为上位机可处理数据的目标电平模式,下位机接收的数据为下位机可处理数据的初始电平模式,不需要改变上位机和下位机原始的数据处理形式,兼容性好。
参考图4,本发明一实施例中的激光器控制通信系统,包括下行传输模块110和上行传输模块130。
下行传输模块110用于接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,初始电平模式为下位机可处理数据的电平模式。
上行传输模块130用于接收下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过以太网传输后输出至上位机,其中,目标电平模式为上位机可处理数据的电平模式。
通过将上位机输出的下行控制数据经以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,以及将下位机输出的上行反馈数据以目标电平模式经以太网传输后输出至上位机,以太网传输使用的频段可以有效避开激光器的穿孔频率,避免相互干扰;同时,数据的电平模式分别转换为上位机和下位机可以直接接收的电平模式,不影响兼容性。
上位机指激光器的加工机床,下位机指激光器的控制系统。具体地,本实施例中,以太网的传输速率为10Mbps/100Mbps量级。
在其中一实施例中,参考图5,下行传输模块110包括下行串口通信单元111、下行数据包解包单元113和下行电平转换单元115。
下行串口通信单元111用于接收下行控制数据,对下行控制数据进行数据打包得到下行以太网数据包并经以太网传输。
本实施例中,下行串口通信单元111接收上位机输出的下行控制数据,具体可以是通过根据网络通信协议设置虚拟串口,通过虚拟串口与上位机点对点通信,以接收上位机输出的下行控制数据。其中,网络通信协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。下行串口通信单元111也可以是根据网络通信协议对下行控制数据进行打包得到下行以太网数据包。
下行数据包解包单元113用于接收下行以太网数据包并解包,得到下行处理数据。通过对以太网传输的下行以太网数据包进行解包,便于后续进行数据处理。
下行电平转换单元115用于将下行处理数据的电平模式转换为初始电平模式,得到下行转换数据并输出至下位机。对下行处理数据的电平模式转换成下位机可识别的初始电平模式,使得下位机可以在原有的通信模式上直接接收下行转换数据,无需更改,兼容性好。
在其中一实施例中,参考图6,下行传输模块110还包括下行电压转换单元117,用于将接收的输入电压转换为下行目标电压后输出至下行数据包解包单元113和下行电平转换单元115,给下行数据包解包单元113和下行电平转换单元115供电。
本实施例中,下行电压转换单元117接收的输入电压可由激光器的控制系统提供。控制系统提供的输入电压通常为24V、15V等较为高的弱电电压,下行电压转换单元117将输入电压转换为5V或3.3V的直流电压。
在其中一实施例中,参考图7,上行传输模块130包括上行电平转换单元131、上行数据包生成单元133和上行串口通信单元135。
上行电平转换单元131用于将上行反馈数据的电平模式转换为目标电平模式,得到上行转换数据。将上行反馈数据的电平模式转换为目标电平模式,便于上位机可以在原有的通信模式上直接,无需更改,兼容性好。
上行数据包生成单元133用于对上行转换数据进行数据打包得到上行以太网数据包并经以太网传输。对上行转换数据进行数据打包得到上行以太网数据包,具体可以是根据网络通信协议对上行反馈数据进行打包。其中,网络通信协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。
上行串口通信单元135用于接收上行以太网数据包并解包,得到上行处理数据后输出至上位机。本实施例中,将上行处理数据输出至上位机,具体可以是通过根据网络通信协议设置的虚拟串口输出。
在其中一实施例中,上行传输模块130还可以包括上行电压转换单元(图未示),用于将接收的输入电压转换为上行目标电压后输出至上行电平转换单元131和上行数据包生成单元133,给上行电平转换单元131和上行数据包生成单元133供电。本实施例中,上行电压转换单元与下行电压转换单元117接收的输入电压来源相同,在此不做赘述。
在其中一实施例中,初始电平模式包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式,所述目标电平模式包括TTL电平模式。RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式为传统的激光加工系统中,上位机与下位机的通信模式;TTL电平模式为传统的上位机中接收的数据为串口数据对应的电平模式。本发明通过设置包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式的初始电平模式,以及包括TTL电平模式的目标电平模式,便于传统的上位机和下位机接收数据。
在激光器的加工系统中应用激光器控制通信系统时,下行数据包解包单元113、下行电平转换单元115、上行电平转换单元131和上行数据包生成单元133可以应用于激光器的控制系统,下行串口通信单元111和上行串口通信单元135可应用于加工机床的PC机系统,激光器的控制系统与加工机床的PC机系统通信连接。例如,一应用例中,下行数据包解包单元113、下行电平转换单元115、上行电平转换单元131和上行数据包生成单元133的功能集成于一转换器,将转换器就近安装于激光器,将原本直接与加工机床相连的RS422通信线连接到转换器上;对应下行串口通信单元111和上行串口通信单元135编程得到虚拟串口软件并安装在加工机床的PC机系统上。通过网线将激光器上的转换器连接加工机床的PC机系统,虚拟串口软件将接收到的上行以太网数据包以串口数据流形式输出至加工机床的PC机系统,或者将接收到的下行控制数据打包为以太网数据包经以太网输出。因此,可将原本激光器与加工机床之间直接通信的RS422通信转换为以太网通信。
上述激光器控制通信系统,通过下行传输模块110将接收的下行控制数据经以太网传输后,以下位机可处理的初始电平模式输出至下位机,通过上行传输模块130将接收的上行反馈数据以上位机可处理的目标电平模式经以太网传输后输出至上位机,因此在下位机与上位机之间的数据传输是使用以太网络来实现的。以太网的数据传输通常采用的是高频段,可以有效避开激光器穿孔时使用的低频段的频率,避免了通信频率与激光器的穿孔频率之间的相互干扰,而且采用以太网通信,当外部电磁干扰特别严重导致通信丢包时,会自动启用快速自动重传机制,最大限度地保证数据传输的可靠性,因此可以有效提高对外部环境电磁干扰的电磁兼容性,数据传输可靠性高;另一方面,上位机接收的数据为上位机可处理的目标电平模式,下位机接收的数据为下位机可处理的初始电平模式,不需要改变上位机和下位机原始的数据处理形式,兼容性好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光器控制通信方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,所述初始电平模式为所述下位机可处理数据的电平模式;
接收所述下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过所述以太网传输后输出至所述上位机,其中,所述目标电平模式为所述上位机可处理数据的电平模式。
2.根据权利要求1所述的激光器控制通信方法,其特征在于,所述接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,包括:
接收所述下行控制数据,对所述下行控制数据进行数据打包得到下行以太网数据包并经所述以太网传输;
接收所述以太网传输的所述下行以太网数据包并解包,得到下行处理数据;
将所述下行处理数据的电平模式转换为所述初始电平模式,得到下行转换数据并输出至所述下位机。
3.根据权利要求1所述的激光器控制通信方法,其特征在于,所述接收所述下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过所述以太网传输后输出至所述上位机,包括:
接收所述上行反馈数据,将所述上行反馈数据的电平模式转换为所述目标电平模式,得到上行转换数据;
对所述上行转换数据进行数据打包得到上行以太网数据包并经所述以太网传输;
接收所述上行以太网数据包并解包,得到上行处理数据后输出至所述上位机。
4.根据权利要求1所述的激光器控制通信方法,其特征在于,所述初始电平模式包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式,所述目标电平模式包括TTL电平模式。
5.一种激光器控制通信系统,其特征在于,包括:
下行传输模块,用于接收上位机输出的下行控制数据,通过以太网传输后以初始电平模式输出至下位机,其中,所述初始电平模式为所述下位机可处理数据的电平模式;
上行传输模块,用于接收所述下位机输出的上行反馈数据,以目标电平模式通过所述以太网传输后输出至所述上位机,其中,所述目标电平模式为所述上位机可处理数据的电平模式。
6.根据权利要求5所述的激光器控制通信系统,其特征在于,所述下行传输模块包括:
下行串口通信单元,用于接收所述下行控制数据,对所述下行控制数据进行数据打包得到下行以太网数据包并经所述以太网传输;
下行数据包解包单元,用于接收所述下行以太网数据包并解包,得到下行处理数据;
下行电平转换单元,用于将所述下行处理数据的电平模式转换为所述初始电平模式,得到下行转换数据并输出至所述下位机。
7.根据权利要求6所述的激光器控制通信系统,其特征在于,所述下行传输模块还包括下行电压转换单元,用于将接收的输入电压转换为下行目标电压后输出至所述下行数据包解包单元和所述下行电平转换单元。
8.根据权利要求5所述的激光器控制通信系统,其特征在于,所述上行传输模块包括:
上行电平转换单元,用于将所述上行反馈数据的电平模式转换为所述目标电平模式,得到上行转换数据;
上行数据包生成单元,用于对所述上行转换数据进行数据打包得到上行以太网数据包并经所述以太网传输;
上行串口通信单元,用于接收所述上行以太网数据包并解包,得到上行处理数据后输出至所述上位机。
9.根据权利要求8所述的激光器控制通信系统,其特征在于,所述上行传输模块还包括上行电压转换单元,用于将接收的输入电压转换为上行目标电压后输出至所述上行数据包生成单元和所述上行电平转换单元。
10.根据权利要求5所述的激光器控制通信系统,其特征在于,所述初始电平模式包括RS232通信模式、RS485通信模式或RS422通信模式对应的电平模式,所述目标电平模式包括TTL电平模式。
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高玉虎: "基于DSP和现场总线技术的轴快流CO_2激光器控制系统", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

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