激光雕刻机控制系统讨论关键词：激光；雕刻；控制系统1 引言激光切割是把激光束的能量聚焦在材料上，对其进行烧熔和气化，从而实现切割加工的效果[1]。激光雕刻机是利用激光切割原理，是现代光电技术、机电一体化技术综合的先进加工技术，具有以下优点：（1）非接触式加工，对机架等刚度要求低；（2）加工速度快；（3）加工材料广泛，对很多金属材料和非金属都可以加工；（4）可以调整激光功率，产生不同的切割深度；（5）加工图案边缘光滑美观；（6）切割精度高。二维激光雕刻机是一种精密加工设备，要求实现 X、Y 轴的协同运动，能利用 CAD 图形文件自动编程转换为加序，自动加工出多变的图案或模板。采纳 PMAC 运动控制卡和工控机组成开放式控制系统，可以用较低成本实现上述要求[2]。2 激光雕刻机的控制系统硬件结构激光雕刻机主要由机架、传动系统、激光系统、控制系统等组成。传动系统中 X、Y 两个轴都采纳同步带传动，具有传动比精确、维护简便和传动效率高的优点。加工非金属材料，常用 CO2 气体激光器。二维激光雕刻机主要是在非金属材料上进行雕刻或切割，因此采纳了 AL30D 型 CO2 激光发生器。该激光器简单可靠。而且可以利用 0～5V 电压信号对功率进行连续调整。当电压为 5V 时，为最大功率。控制系统结构如图 1 所示，由上位机、TurboPmac2 控制卡、DTC-8B接口卡、X、Y、Z 三轴沟通伺服驱动器及沟通电机、限位开关、激光器和电源开关等其它数字量输入输出组成。上位机基于 win7 操作系统。下位机为 TurboPmac2 运动控制卡，具有 4 路模拟电压输出，最多可以控制四轴协同运动；具有 32 路 I/O 数字接口。在该控制系统中，三路模拟量输出±10V 电压信号到 X、Y、Z 轴，控制轴的伺服运动。其中 X、Y 轴可以协同运动，带动激光头按图形指定轨迹运动，以切割出需要的形状。而 Z 轴驱动激光器上下位移，调整焦距。X、Y 轴具有限位开关，以保证运动不超限，避开发生激光头与机架等碰撞。X、Y 轴采纳半闭环运动控制方式，沟通电机尾部的编码器直接反馈正交编码信号给接口卡和运动控制卡，然后再由运动控制卡进行 PID 算法控制，从而实现 X、Y 轴的精确协同插补运动。卡的第四路模拟电压输出用于控制激光器功率。通过设置卡上 M 变量映射到该端口输出寄存器，从而控制输出电压数值，实现通过改变电压值来控制激光器功率的目的。当输出 0V 时，激光器关闭；5V 时，激光器为最大功率。激光...
