CN110286613B - 一种双轴激光控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴激光控制系统，该系统包括：控制板及激光器；控制板上设置有微处理器、光栅尺信号输入端口、通信端口、信号输出端口，光栅尺输入端口、通信端口及信号输出端口均与微处理器相连接，信号输出端口与激光器连接；光栅尺信号输入端口用于接收已采集的光栅尺信号，并传输至微处理器；通信端口与预置的控制中心相连接，用于传输控制中心发送的调节和控制的参数至微处理器；微处理器用于利用接收到的调节参数，对接收到的光栅尺信号进行处理，得到驱动信号，并将驱动信号发送至激光器，使得激光器等间距出光。该激光控制系统控制激光器在二维平面内等间距出光，控制准确快捷，系统体积小，成本较低，适用于广泛的激光器。

Description

一种双轴激光控制系统

技术领域

本发明涉及激光控制领域，尤其涉及一种双轴激光控制系统。

背景技术

在显示面板加工行业中，一般涉及显示面板切割问题。然而，通常采用激光切割的方式对显示面板进行切割。现有的电机由于加减速导致工作速度不均匀，会造成单位距离内的激光能量不均匀，影响加工效果，因此，在激光切割过程中通常采用PSO(PositionSynchronized Output，同步位置输出)激光切割模式。当直线电机控制器追踪位置，每到一定位置，发出PSO信号使激光器出光，对显示面板进行平面内的直线切割。由于一台直线电机控制器只能满足一个直线轴的PSO输出，无法切割过平面内的二维曲线，因此，需要双轴PSO激光控制功能才可以完成平面内的二维曲线切割。

目前，现有的双轴PSO激光控制需依靠多轴运动控制器，多轴运动控制器具有运动控制功能也带有双轴PSO激光控制功能，但对电机的驱动器的品牌和型号有固定要求，成本较高，且价格成本较高。

发明内容

本申请提供了一种双轴激光控制系统，可以解决现有技术中激光器出光功率和间距出光不均、切割不精准、对电机的型号和品牌的限制、成本高的技术问题。

本发明提供一种双轴激光控制系统，所述双轴激光控制系统包括：控制板及激光器；所述控制板上设置有微处理器、光栅尺信号输入端口、通信端口、信号输出端口，所述光栅尺输入端口、所述通信端口及所述信号输出端口均与所述微处理器相连接，所述信号输出端口与所述激光器相连接；

所述光栅尺信号输入端口用于接收已采集的光栅尺信号，并传输至所述微处理器；

所述通信端口与预置的控制中心相连接，用于接收所述控制中心发送的调节和控制的参数，并传输至所述微处理器；

所述微处理器用于利用接收到的所述调节参数，对接收到的所述光栅尺信号进行处理，得到驱动信号，并将所述驱动信号通过所述信号输出端口发送至所述激光器，使得所述激光器等间距出光。

所述控制板上还设置有第一芯片，所述第一芯片位于所述微处理器与所述光栅尺信号输入端口之间，并分别连接所述微处理器和所述光栅尺信号输入端口。

可选的，所述第一芯片用于把所述光栅尺信号所输出的差分信号转换成cmos电平信号。

优选的，所述微处理器通过编码器计数模式记录所述光栅尺信号。

所述控制板上还设置有第二芯片，所述第二芯片位于所述微处理器与所述通信端口之间，并分别连接所述微处理器和所述通信端口。

可选的，所述第二芯片用于对所述控制中心发送的调节和控制的参数进行电平转换，从而在所述微处理器与所述控制中心之间建立数据传输关系。

所述控制板上还设置有供电端口与第三芯片，所述第三芯片位于所述微处理器与所述供电端口之间，并分别连接所述微处理器和所述供电端口。

可选的，所述第三芯片用于调节所述供电端口输出的电源电压，以对所述微处理器进行供电。

所述控制板上还设置有第四芯片，所述第四芯片位于所述微处理器与所述信号输出端口之间，并分别连接所述微处理器和所述信号输出端口。

可选的，所述第四芯片用于将所述微处理器生成的所述驱动信号转换为所述激光器可接收的电平信号。

所述控制板上还设置有编程接口，所述编程接口连接预置的编程工具端口。

可选的，所述编程接口用于对所述微处理器进行编程。

本发明提供一种双轴激光控制系统，所述光栅尺用于采集平面上的坐标信息，所述光栅尺信号输入端的差分信号通过芯片转换为coms电平信号的形式传输到所述微处理器；所述微处理器接收来自所述光栅尺的信号，对其进行数据计算处理，转化为对激光器控制的电平信号，并通过信号输出端口发送电平信号至激光器，控制所述激光器在二维平面内等间距出光，出光间距和持续出光时间可通过串口自由设置，控制准确快捷，系统体积小，易于安装，使用灵活，可以适用于各种超快激光器，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本领域典型范例的基于双运动控制器的激光控制装置的构造图；

图2为本申请实施例的双轴激光控制系统的连接结构图；

图3为本申请实施例的激光控制系统的微处理器与芯片和端口的连接图；

图4为本申请实施例的双轴激光控制板系统的构造图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本领域典型范例的基于双运动控制器的激光控制装置构造图；该基于双运动控制器的激光控制装置，包括：直线电机控制器10，直线电机X轴11，直线电机Y轴12，X轴光栅尺13，Y轴光栅尺14，电机驱动器15及激光控制输入端，其中，电机驱动器15的数量与光栅尺的数量相同，该实例中的电机驱动器的数量为2个。该基于双运动控制器的激光控制装置依靠双电机驱动器控制激光其出光方向，可切割平面内二维曲线，但成本较高，出光间距不能保证均匀，且对电机的驱动器的品牌和型号有固定要求。

由于现有技术中的激光器出光功率和间距出光不均、切割不精准、对电机的型号和品牌的限制、成本高的技术问题。

为了解决上述问题，本申请提供一种双轴激光控制系统；

请参考图2，图2为本申请实施例的双轴激光控制系统的连接结构图；

在本实施例中，一种双轴激光控制系统包括：控制板及激光器25；控制板上设置有微处理器20、光栅尺信号输入端口21、通信端口22、信号输出端口24。

进一步地，光栅尺输入端口21、通信端口22及信号输出端口24均与微处理器20相连接，信号输出端口24与激光器25连接；

光栅尺信号输入端口21用于接收已采集的光栅尺信号，并传输至微处理器20；

通信端口22与预置的控制中心26相连接，用于接收控制中心26发送的调节和控制的参数，并传输至微处理器20；

微处理器20用于利用接收到的调节参数，对接收到的光栅尺信号进行处理，得到驱动信号，并将驱动信号通过信号输出端口24发送至激光器25，使得激光器25等间距出光。

在本实施例中，激光器在出光切割过程中采用PSO激光切割模式。

在本实施例中，上述的驱动信号为PSO信号，PSO信号具有占空比和周期。

在本实施例中，信号输出端口24为PSO信号输出端口。

在本实施例中，通信端口22为RS232通信端口。

进一步地，在本实施例中，控制中心可通过RS232端口预先设定好PSO信号的占空比和周期。

请参考图3，图3为本申请实施例的激光控制系统的微处理器与芯片和端口的连接图；

控制板上还设置有第一芯片31，第一芯片31位于微处理器20与光栅尺信号输入端口21之间，并分别连接微处理器20和光栅尺信号输入端口21。

可选的，光栅尺信号输入端口21的数量为两个。

第一芯片31用于把光栅尺信号所输出的差分信号转换成cmos电平信号，上述第一芯片31为AM26LS32芯片。

在本实施例中，微处理器20可接收的cmos电平信号为单端3.3V的信号，因此，AM26LS32芯片把光栅尺信号所输出的差分信号转换成3.3V的cmos信号。

进一步地，微处理器20通过编码器计数模式记录光栅尺信号。

控制板上还设置有第二芯片32，第二芯片32位于微处理器20与通信端口22之间，并分别连接微处理器20和通信端口22。

进一步地，第二芯片32用于对控制中心26发送的调节和控制的参数进行电平转换，从而在微处理器20与控制中心26之间建立数据传输关系；在本实施例中，上述控制系统通过RS232通信端口连接控制中心，可通过控制中心26快捷地更改相关的调节和控制参数。

进一步地，在本实施例中，上述第二芯片32为MAX3232芯片。

更进一步地，在本实施例中，上述控制中心26为PC机，或其他可控的计算设备，本实施例对此不作进一步的限制。

控制板上还设置有供电端口23与第三芯片33，第三芯片33位于微处理器20与供电端口23之间，并分别连接微处理器30和供电端口33。

进一步地，供电端口23还与供电模块相连接，在本实施例中，供电端口23具体为5V电源供电接口，可连接控制系统中的5V供电模块。

进一步地，第三芯片33用于调节供电端口23输出的电源电压，以对微处理器20进行供电，在本实施例中，微处理器20正常工作的电压为3.3V。

进一步地，上述第三芯片33为AMS1117-3.3芯片。

进一步地，供电端口23还用于对控制板进行供电。

在本实施例中，AMS1117-3.3芯片用于把供电端口23的5V电源转换成3.3V电源，为整个控制系统供电。

控制板上还设置有第四芯片34，第四芯片34位于微处理器20与信号输出端口24之间，并分别连接微处理器20和信号输出端口24。

进一步地，第四芯片34用于将微处理器20生成的驱动信号转换为激光器25可接收的控制电平信号，在本实施例中，驱动信号为PSO电平信号。

进一步地，上述第四芯片34为6N136芯片。

进一步地，6N136芯片将微处理器20生成的PSO信号转换为上述激光器26可接收的控制信号，控制激光器26在二维平面内等距触感。

控制板上还设置有编程接口，编程接口连接预置的编程工具端口。

进一步地，编程接口用于对微处理器进行编程，通过编程可以更改微处理器20的程序代码，进而改变可实现的功能、控制方式以及执行任务的步骤流程。

请参阅图4，图4为本申请实施例的双轴激光控制系统的构造图；该控制系统包含控制板40，第一光栅尺41、第二光栅尺42、直线电机控制器43、激光控制器输入端44，控制中心26；首先，控制中心26对控制板40进行调节和控制，第一光栅尺41和第二光栅尺42采集激光照射平面上的目标坐标信息，并以光栅尺信号的形式传送至控制板40，控制板40接收到光栅尺信号并对进行计算处理后，得到驱动信号，发送至激光控制器输入端44，并根据驱动信号控制直线电机控制器43工作。

在本实施例中，该激光控制系统预先设定激光照射目标位置的平面为XY平面，进一步地，XY平面为XY坐标轴平面。

在本实施例中，第一光栅尺41为X轴光栅尺，主要用于采集XY坐标轴平面的X轴位置信息，第二光栅尺42为Y轴光栅尺，主要用于采集XY坐标轴平面的Y轴位置信息。

在本实施例中，X轴光栅尺和Y轴光栅尺均包含光栅尺输出端，所述光栅尺输出端为两路。

进一步地，两路光栅尺信号输入端21通过与两路光栅尺信号输出端相连接，进而实现光栅尺信号输入端21与光栅尺连接。

在本实施例中，微处理器20实时采集X轴、Y轴光栅尺数据，对数据进行矢量计算，计算激光器的出光位置是否能到达，若位置能到达则发驱动信号通过输出端37至激光器。

进一步地，微处理器20对采集的X轴、Y轴光栅尺数据进行矢量计算，其算法具体如下：

在本实施中，D表示出光间距，X表示光栅尺所采集XY坐标平面信息的在X轴上的距离，Y表示光栅尺所采集XY坐标平面信息的在Y轴上的距离。

本发明提供一种双轴激光控制系统，光栅尺用于采集平面上的坐标信息，光栅尺信号输入端的差分信号通过芯片转换为coms电平信号的形式传输到微处理器；微处理器接收来自光栅尺的信号，对其进行数据计算处理，转化为对激光器控制的电平信号，并通过信号输出端口发送电平信号至激光器，控制激光器在二维平面内等间距出光，出光间距和持续出光时间可通过串口自由设置，控制准确快捷，系统体积小，易于安装，使用灵活，可以适用于各种超快激光器，成本低。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述芯片的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个芯片或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，端口间的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的芯片、端口或模块可以是或者也可以不是控制板上的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能芯片、控制程序可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种双轴激光控制系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述双轴激光控制系统包括：控制板及激光器；所述控制板上设置有微处理器、光栅尺信号输入端口、通信端口、信号输出端口，所述光栅尺信号输入端口、所述通信端口及所述信号输出端口均与所述微处理器相连接，所述信号输出端口与所述激光器相连接；

所述光栅尺信号输入端口用于接收已采集的光栅尺信号，并传输至所述微处理器；其中，所述光栅尺信号包括第一光栅尺采集的XY坐标轴平面的X轴位置信息和第二光栅尺采集的XY坐标轴平面的Y轴位置信息；

所述通信端口与预置的控制中心相连接，用于接收所述控制中心发送的调节和控制的参数，并传输至所述微处理器；

所述微处理器用于利用接收到的所述调节和控制的参数，对接收到的所述光栅尺信号进行处理，得到驱动信号，所述微处理器实时采集所述第一光栅尺的数据和所述第二光栅尺的数据，并对所述第一光栅尺的数据和所述第二光栅尺的数据进行矢量计算，根据所述矢量计算的结果判定所述激光器的出光位置是否能到达，在判定所述激光器的出光位置能到达后将所述驱动信号通过所述信号输出端口发送至所述激光器，所述矢量计算的算法具体如下：

，其中，D表示出光间距，X表示所述第一光栅尺所采集XY坐标平面信息的在X轴上的距离，Y表示所述第二光栅尺所采集XY坐标平面信息的在Y轴上的距离；

其中，所述控制板上还设置有第一芯片，所述第一芯片位于所述微处理器与所述光栅尺信号输入端口之间，并分别连接所述微处理器和所述光栅尺信号输入端口，所述光栅尺信号输入端口的数量为两个；

所述第一芯片用于把所述光栅尺信号所输出的差分信号转换成cmos电平信号。

2.如权利要求1所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述微处理器通过编码器计数模式记录所述光栅尺信号。

3.如权利要求1所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述控制板上还设置有第二芯片，所述第二芯片位于所述微处理器与所述通信端口之间，并分别连接所述微处理器和所述通信端口。

4.如权利要求3所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述第二芯片用于对所述控制中心发送的调节和控制的参数进行电平信号转换，从而在所述微处理器与所述控制中心之间建立数据传输关系。

5.如权利要求1所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述控制板上还设置有供电端口与第三芯片，所述第三芯片位于所述微处理器与所述供电端口之间，并分别连接所述微处理器和所述供电端口。

6.如权利要求5所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述第三芯片用于调节所述供电端口输出的电源电压，以对所述微处理器进行供电。

7.如权利要求1所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述控制板上还设置有第四芯片，所述第四芯片位于所述微处理器与所述信号输出端口之间，并分别连接所述微处理器和所述信号输出端口。

8.如权利要求7所述一种双轴激光控制系统，其特征在于，所述第四芯片用于将所述微处理器生成的所述驱动信号转换为所述激光器可接收的电平信号。

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