CN218886461U - 飞行双工位异形切割控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行双工位异形切割控制系统，上位机与ACS主控制器、左右RTC6振镜控制卡及左右激光器单元相连，左右RTC6振镜控制卡分别与其对应的左右excelliSCAN14振镜单元及左右激光器单元相连；ACS主控制器分别与左右飞行X轴运动单元、左右Y轴运动单元连接，其上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连；ACS主控制器与左右Z轴驱动器连接，左右Z轴驱动器与其对应的Z轴步进电机单元驱动连接，左右Z轴步进电机单元上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连。左右双工位采用相同的控制方式，一台上位机，一套ACS运动控制系统，具有双工位同时加工特点，减少加工时间，互不影响、加工效率高。

Description

飞行双工位异形切割控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于振镜与XY轴位置坐标的飞行双工位异形切割控制系统。

背景技术

目前，激光微加工、异形切割等方法是传统的XY叠加平台加工方法，受到振镜位置固定并影像安装等因素影响，平台的加工范围受到限制，且单工位的加工效率较低。

而采用飞行双工位切割系统控制时，将振镜和Z轴安装至飞行X轴上，可以扩大振镜的加工范围，提升加工效率；通过控制振镜可以进行钻孔、拼接等多种图形的加工。

因此，需要设计可更快速提升加工效率、减少加工时间、减少设备使用空间的双工位的控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于振镜与XY轴位置坐标的飞行双工位异形切割控制系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

飞行双工位异形切割控制系统，特点是：上位机与ACS主控制器、左右RTC6振镜控制卡及左右激光器单元相连，左右RTC6振镜控制卡分别与其对应的excelliSCAN14振镜单元及激光器单元相连；ACS主控制器分别与左右飞行X轴运动单元、左右Y轴运动单元连接，其上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连；ACS主控制器与左右Z轴驱动器连接，左右Z轴驱动器与其对应的Z轴步进电机单元驱动连接，左右Z轴步进电机单元上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，包含上位机、左激光器单元、左RTC6振镜控制卡、左excelliSCAN14振镜单元、右激光器单元、右RTC6振镜控制卡以及右excelliSCAN14振镜单元；

上位机分别与ACS主控制器、左激光器单元、左RTC6振镜控制卡、右激光器单元和右RTC6振镜控制卡连接；

左RTC6振镜控制卡分别与左excelliSCAN14振镜单元和左激光器单元连接；

右RTC6振镜控制卡分别与右excelliSCAN14振镜单元和右激光器单元连接；

ACS主控制器分别通过ETHERCAT网络与左飞行X轴运动单元、左飞行X轴光栅尺反馈单元、左Y轴运动单元、左Y轴光栅尺反馈单元、右飞行X轴运动单元、右飞行X轴光栅尺反馈单元、右Y轴运动单元、右Y轴光栅尺反馈单元、左Z轴驱动器、左Z轴光栅尺反馈单元、右Z轴驱动器以及右Z轴光栅尺反馈单元相连；左飞行X轴光栅尺反馈单元安装于左飞行X轴运动单元上，左Y轴光栅尺反馈单元安装于左Y轴运动单元上，右飞行X轴光栅尺反馈单元安装于右飞行X轴运动单元上，右Y轴光栅尺反馈单元安装于右Y轴运动单元上，左Z轴驱动器与左Z轴步进电机单元连接，右Z轴驱动器与右Z轴步进电机单元连接，左Z轴光栅尺反馈单元安装于左Z轴步进电机单元上，右Z轴光栅尺反馈单元安装于右Z轴步进电机单元上。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，上位机通过Ethercat总线与ACS主控制器相连，通过ETHERNET分别与左激光器单元和右激光器单元相连，用以调节激光器的脉冲、频率参数。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，上位机通过PCIE总线分别与左RTC6振镜控制卡和右RTC6振镜控制卡相连，左RTC6振镜控制卡和右RTC6振镜控制卡安装于上位机的PC主板内PCIE卡槽之中，通过PCIE总线通讯控制左RTC6振镜控制卡和右RTC6振镜控制卡。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，左RTC6振镜控制卡通过SL2-100通讯方式与左excelliSCAN14振镜单元相连。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，右RTC6振镜控制卡通过SL2-100通讯方式与右excelliSCAN14振镜单元相连。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，左激光器单元与左RTC6振镜控制卡通过高频控制线相连，左RTC6振镜控制卡以TTL电平控制左激光器单元出光。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，右激光器单元与右RTC6振镜控制卡通过高频控制线相连，右RTC6振镜控制卡以TTL电平控制右激光器单元出光。

进一步地，上述的飞行双工位异形切割控制系统，其中，ACS主控制器为SPiiPlusEC运动控制器，左RTC6振镜控制卡与右RTC6振镜控制卡是型号为TMS320DM642AZNZ的数字信号处理控制器，左激光器单元与右激光器单元为Marble UV-15激光控制器。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本实用新型基于振镜与XY轴位置坐标的飞行双工位异形切割系统，左右双工位采用相同的控制方式，一台上位机，一套ACS运动控制系统，相较于传统方式，具有双工位同时加工特点，减少加工时间，互不影响、加工效率较高；

②本实用新型飞行切割控制方式，加工位置精度非常高，使用范围广，可适用多种图形加工，应用场合多；

③本实用新型飞行切割控制方式，空间使用率高，使设备机械结构更为紧凑，减少设备的使用空间。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1：本实用新型系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，飞行双工位异形切割控制系统，包含上位机1、左激光器单元2、左RTC6振镜控制卡3、左excelliSCAN14振镜单元4、右激光器单元5、右RTC6振镜控制卡6以及右excelliSCAN14振镜单元7；

上位机1分别与ACS主控制器8、左激光器单元2、左RTC6振镜控制卡3、右激光器单元5和右RTC6振镜控制卡6连接；

左RTC6振镜控制卡3分别与左excelliSCAN14振镜单元4和左激光器单元2连接；

右RTC6振镜控制卡6分别与右excelliSCAN14振镜单元7和右激光器单元5连接；

ACS主控制器8分别通过ETHERCAT网络与左飞行X轴运动单元9、左飞行X轴光栅尺反馈单元10、左Y轴运动单元11、左Y轴光栅尺反馈单元12、右飞行X轴运动单元13、右飞行X轴光栅尺反馈单元14、右Y轴运动单元15、右Y轴光栅尺反馈单元16、左Z轴驱动器17、左Z轴光栅尺反馈单元18、右Z轴驱动器19以及右Z轴光栅尺反馈单元20相连；左飞行X轴光栅尺反馈单元10安装于左飞行X轴运动单元9上，左Y轴光栅尺反馈单元12安装于左Y轴运动单元11上，右飞行X轴光栅尺反馈单元14安装于右飞行X轴运动单元13上，右Y轴光栅尺反馈单元16安装于右Y轴运动单元15上，左Z轴驱动器17与左Z轴步进电机单元21连接，右Z轴驱动器19与右Z轴步进电机单元22连接，左Z轴光栅尺反馈单元18安装于左Z轴步进电机单元21上，右Z轴光栅尺反馈单元20安装于右Z轴步进电机单元22上。

其中，X轴为飞行轴，Y轴为平台直线电机，此布局区别于叠加平台，左右XY轴以及左右Z轴反馈单元采用增量式光栅尺反馈，分辨率为50μm，Z轴为步进电机控制，反馈单元同样采用增量式光栅尺反馈；ACS主控制器8通过ETHERCAT网络连接后部从站，进行实时的通讯数据交换。

ACS主控制器8为SPiiPlusEC运动控制器，左RTC6振镜控制卡3与右RTC6振镜控制卡6是型号为TMS320DM642AZNZ的数字信号处理控制器，左激光器单元2与右激光器单元5为Marble UV-15激光控制器。

上位机1通过Ethercat总线与ACS主控制器8相连，通过ETHERNET分别与左激光器单元2和右激光器单元5相连，用以调节激光器的脉冲、频率参数。

上位机1通过PCIE总线分别与左RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6相连，左RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6安装于上位机1的PC主板内PCIE卡槽之中，通过PCIE总线通讯控制左RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6。

左RTC6振镜控制卡3通过SL2-100通讯方式与左excelliSCAN14振镜单元4相连；右RTC6振镜控制卡6通过SL2-100通讯方式与右excelliSCAN14振镜单元7相连。

左激光器单元2与左RTC6振镜控制卡3通过高频控制线相连，左RTC6振镜控制卡3以TTL电平控制左激光器单元2出光；右激光器单元5与右RTC6振镜控制卡6通过高频控制线相连，右RTC6振镜控制卡6以TTL电平控制右激光器单元5出光。

上位机1通过ACS主控制器8控制左飞行X轴运动单元9、左Y轴运动单元11、右飞行X轴运动单元13、右Y轴运动单元15、左Z轴步进电机单元21和右Z轴步进电机单元22；

左RTC6振镜控制卡3通过SL2-100协议控制左excelliSCAN14振镜单元4；右RTC6振镜控制卡6通过SL2-100协议控制右excelliSCAN14振镜单元7；

左RTC6振镜控制卡3通过LASER接口DB15母头的PIN2与PIN10引脚发出TTL电平信号控制左激光器单元2，进行激光开关光控制；右RTC6振镜控制卡6通过LASER接口DB15母头的PIN2与PIN10引脚发出TTL电平信号控制右激光器单元5，进行激光开关光控制；

上位机1通过ACS控制器8实时采集左飞行X轴运动单元9、左Y轴运动单元11的位置数据，上位机1通过PCIE总线协议与左RTC6振镜控制卡3进行数据交换，左RTC6振镜控制卡3通过SL2-100协议通讯控制左excelliSCAN14振镜单元4的双摆镜；

上位机1通过ACS控制器8实时采集右飞行X轴运动单元13、右Y轴运动单元15的位置数据，上位机1通过PCIE总线协议与右RTC6振镜控制卡6进行数据交换，右RTC6振镜控制卡6通过SL2-100协议通讯控制右excelliSCAN14振镜单元7的双摆镜。

ACS主控制器8对左飞行X轴运动单元9、左Y轴运动单元11、右飞行X轴运动单元13、右Y轴运动单元15、左Z轴步进电机单元21和右Z轴步进电机单元22的位置实时跟踪，通过左飞行X轴光栅尺反馈单元10、左Y轴光栅尺反馈单元12、右飞行X轴光栅尺反馈单元14、右Y轴光栅尺反馈单元16、左Z轴光栅尺反馈单元18、右Z轴光栅尺反馈单元20的A/B/Z增量式光栅尺反馈脉冲信号获取位置数据，上位机1从ACS主控制器8获取位置信息，同时左RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6通过PCIE总线与上位机1进行数据交互，上位机1获取左excelliSCAN14振镜单元4和右excelliSCAN14振镜单元7的状态及位置信息，RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6通过SL2-100协议与对应的左excelliSCAN14振镜单元4和右excelliSCAN14振镜单元7通讯获取加工位置数据；左excelliSCAN14振镜单元4和右excelliSCAN14振镜单元7的双摆镜运动，同时RTC6振镜控制卡3和右RTC6振镜控制卡6发送TTL单端信号至对应的左激光器单元2和右激光器单元5，激光器单元出光进行图形加工。

综上所述，本实用新型基于振镜与XY轴位置坐标的飞行双工位异形切割系统，左右双工位采用相同的控制方式，一台上位机，一套ACS运动控制系统，更快速的提升加工效率，减少加工时间，减少设备的使用空间，提升空间的使用率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：上位机与ACS主控制器、左右RTC6振镜控制卡及左右激光器单元相连，左右RTC6振镜控制卡分别与其对应的excelliSCAN14振镜单元及激光器单元相连；ACS主控制器分别与左右飞行X轴运动单元、左右Y轴运动单元连接，其上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连；ACS主控制器与左右Z轴驱动器连接，左右Z轴驱动器与其对应的Z轴步进电机单元驱动连接，左右Z轴步进电机单元上安装的光栅尺反馈单元与ACS主控制器相连。

2.根据权利要求1所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：包含上位机(1)、左激光器单元(2)、左RTC6振镜控制卡(3)、左excelliSCAN14振镜单元(4)、右激光器单元(5)、右RTC6振镜控制卡(6)以及右excelliSCAN14振镜单元(7)；

上位机(1)分别与ACS主控制器(8)、左激光器单元(2)、左RTC6振镜控制卡(3)、右激光器单元(5)和右RTC6振镜控制卡(6)连接；

左RTC6振镜控制卡(3)分别与左excelliSCAN14振镜单元(4)和左激光器单元(2)连接；

右RTC6振镜控制卡(6)分别与右excelliSCAN14振镜单元(7)和右激光器单元(5)连接；

ACS主控制器(8)分别通过ETHERCAT网络与左飞行X轴运动单元(9)、左飞行X轴光栅尺反馈单元(10)、左Y轴运动单元(11)、左Y轴光栅尺反馈单元(12)、右飞行X轴运动单元(13)、右飞行X轴光栅尺反馈单元(14)、右Y轴运动单元(15)、右Y轴光栅尺反馈单元(16)、左Z轴驱动器(17)、左Z轴光栅尺反馈单元(18)、右Z轴驱动器(19)以及右Z轴光栅尺反馈单元(20)相连；左飞行X轴光栅尺反馈单元(10)安装于左飞行X轴运动单元(9)上，左Y轴光栅尺反馈单元(12)安装于左Y轴运动单元(11)上，右飞行X轴光栅尺反馈单元(14)安装于右飞行X轴运动单元(13)上，右Y轴光栅尺反馈单元(16)安装于右Y轴运动单元(15)上，左Z轴驱动器(17)与左Z轴步进电机单元(21)驱动连接，右Z轴驱动器(19)与右Z轴步进电机单元(22)驱动连接，左Z轴光栅尺反馈单元(18)安装于左Z轴步进电机单元(21)上，右Z轴光栅尺反馈单元(20)安装于右Z轴步进电机单元(22)上。

3.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：上位机(1)通过Ethercat总线与ACS主控制器(8)相连，通过ETHERNET分别与左激光器单元(2)和右激光器单元(5)相连，用以调节激光器的脉冲、频率参数。

4.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：上位机(1)通过PCIE总线分别与左RTC6振镜控制卡(3)和右RTC6振镜控制卡(6)相连，左RTC6振镜控制卡(3)和右RTC6振镜控制卡(6)安装于上位机(1)的PC主板内PCIE卡槽之中，通过PCIE总线通讯控制左RTC6振镜控制卡(3)和右RTC6振镜控制卡(6)。

5.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：左RTC6振镜控制卡(3)通过SL2-100通讯方式与左excelliSCAN14振镜单元(4)相连。

6.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：右RTC6振镜控制卡(6)通过SL2-100通讯方式与右excelliSCAN14振镜单元(7)相连。

7.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：左激光器单元(2)与左RTC6振镜控制卡(3)通过高频控制线相连，左RTC6振镜控制卡(3)以TTL电平控制左激光器单元(2)出光。

8.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：右激光器单元(5)与右RTC6振镜控制卡(6)通过高频控制线相连，右RTC6振镜控制卡(6)以TTL电平控制右激光器单元(5)出光。

9.根据权利要求2所述的飞行双工位异形切割控制系统，其特征在于：ACS主控制器(8)为SPiiPlusEC运动控制器，左RTC6振镜控制卡(3)与右RTC6振镜控制卡(6)是型号为TMS320DM642AZNZ的数字信号处理控制器，左激光器单元(2)与右激光器单元(5)为MarbleUV-15激光控制器。

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