激光微加工系統(tǒng)中電控系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、在自行研制的激光微加工系統(tǒng)中,采用光源固定,待加工工件運動的方式進行微細加工,工件運動方式多樣,能夠加工多種圖形.微加工系統(tǒng)中的激光光斑直徑是10μ m,運動控制精度要求是5μm.文中分析了電控系統(tǒng)的模型,介紹了電路組成,對電路進行了仿真,實現(xiàn)了電路設(shè)計.在激光微加工系統(tǒng)中,電控系統(tǒng)是激光微加工機的關(guān)鍵部分之一.電控系統(tǒng)由設(shè)定器(上位機)、數(shù)字控制器、輸入通道(位置檢測)和后向通道(執(zhí)行機構(gòu))構(gòu)成.數(shù)字控制器通過串行通訊接口與PC機雙向

2、通訊,運動系統(tǒng)的目標(biāo)給定值(加工軌跡)以及控制模式由PC機設(shè)定.數(shù)字控制器是電控系統(tǒng)的核心部件,它由以下幾部分組成:AT89C52為核心的最小系統(tǒng)、串行通訊接口、步進電機控制與驅(qū)動電路、光柵尺信號處理模塊以及鍵盤與數(shù)碼顯示接口電路.數(shù)字控制器與輸入通道和后向通道構(gòu)成閉環(huán)的控制系統(tǒng).因為執(zhí)行機構(gòu)選用帶有積分環(huán)節(jié)的步進電機,理論上該運動系統(tǒng)為無靜差系統(tǒng).在實際控制中,采用了帶死區(qū)的PID控制,死區(qū)e0的最小極限為:執(zhí)行機構(gòu)與反饋部件分辨率的

3、最大值.根據(jù)設(shè)計的控制運動的精度要求,執(zhí)行機構(gòu)選擇北京卓立漢光公司的TSA100-A二維電控移動平臺,平臺上安裝兩相步進電機,其控制和驅(qū)動電路采用步進電機控制專用芯片TA8435H構(gòu)成.可以對步進電機進行細分控制,使電機的步距是1.25μm.電路設(shè)計簡潔,性能可靠.位移反饋部件選擇系統(tǒng)選用了韓國東山公司的JENIX光柵尺,柵距為4μm,需要對光柵尺信號進行細分與辨向處理.電控系統(tǒng)采用電子細分法,用一片F(xiàn)PGA(EPF10K10)芯片構(gòu)成