激光微加工系統(tǒng)及基于DSP+FPGA的控制單元的研究
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2.1 上位機軟件平臺
本上位機軟件基于Visual C++軟件平臺開發(fā)，具有良好的圖形化界面，圖2為軟件界面。采用面向對象的設計思想，以功能模塊為單元的開發(fā)，有利于程序的維護和升級。實現(xiàn)的功能包括：利用繪圖控件，在軟件窗口內繪制簡單的加工圖形；實現(xiàn)圖形文件的解析，如dxf格式的文件，把圖形顯示在軟件窗口中；把圖形按照加工算法分解為直線段，生成本系統(tǒng)的加工數(shù)據；加工參數(shù)的設置和通信功能。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/191783.htm
軟件在后臺運算中，以直線段為基本單位對圖形進行分解。對于曲線，則先將其分為許多直線段的擬合，然后按照直線段進行分解。加工路徑也有兩種選擇方式：可以按照手動選取直線段的方式排序，也可按照系統(tǒng)默認路徑選擇算法，由里向外、尋找最短路徑的方式，規(guī)劃出加工圖形的加工路徑。將這些加工數(shù)據和設定的加工速度、激光能量、脈沖重復率等參數(shù)一起，根據預先設定的數(shù)據格式傳輸給下位機。
2.2 下位機硬件系統(tǒng)
下位機硬件系統(tǒng)是以DSP和FPGA為核心的控制單元。為了減少通信的數(shù)據量，上位機軟件平臺僅僅完成對圖形的簡單解析，大量的數(shù)據處理工作由DSP來完成，通過對圖形數(shù)據和加工參數(shù)的接收處理，生成X/Y方向的速度、方向、加工時間(對應直線段的長度)和激光的參數(shù)。FPGA用來實現(xiàn)對運動平臺的控制。圖3為硬件系統(tǒng)的原理框圖。
DSP采用TI公司的TMS320VC5501定點型處理器。該芯片主頻最高為300 MHz，存儲空間為16 KB，支持SDRAM的接口和低內核電壓，內部集成2個乘法器，每個乘法器在單周期可執(zhí)行17位的乘法運算，滿足微加工系統(tǒng)對數(shù)據處理方面的要求。DSP實現(xiàn)的主要工作：與上位機通信；對圖形數(shù)據進行存儲與讀??；對圖形數(shù)據進行計算處理，生成符合FPGA工作的加工數(shù)據格式；把加工數(shù)據存儲到FPGA加工數(shù)據區(qū)。
SDRAM用來存儲上位機發(fā)送來的動態(tài)圖形數(shù)據。當開始加工時，DSP從SDRAM中讀取圖形數(shù)據，按照步進電機的控制算法，對每一條直線段進行處理。同時通過RS232串口改變激光的工作模式、能量和脈沖重復率等參數(shù)，并控制激光器的出光。FLASH存儲器用來存放DSP程序，每次上電后，程序自動由FLASH加載到DSP內存。CPLD作為DSP的橋路來連接其他器件。
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