[发明专利]一种激光微加工设备的激光脉冲控制卡及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光微加工领域，特指一种激光微加工设备的激光脉冲控制卡和控制方法。

背景技术

摩擦学理论研究及工程应用均表明，摩擦副表面存在与其润滑性能要求优化匹配的理想微观结构形貌。为了实现对这种摩擦副表面微观形貌的加工，相继出现了诸多微加工技术，而其中，激光微加工技术以其优异的特点，备受欢迎。

声光调Q技术是激光微加工领域中获得单个激光脉冲输出的重要技术手段，是指激光调Q驱动器受到外部控制信号的驱动后，提供一定频率的射频功率驱动声光Q开关，同时又用调制的方式使偏转光束的作用快速消失，进而达到开关激光的目的。那么，一种符合要求、有序的外部控制信号可以实现单个激光脉冲有规律的关断与输出。

经过对现有的技术文献检索发现，中国申请号为200610039758.1，公开号为CN 1857843A的专利“一种激光表面微造型方法”给出了“单脉冲同点间隔多次”的激光加工新工艺。该发明提出，激光器脉冲发出时间和工件旋转时间耦合，即在两个或多个激光脉冲的间隔时间内正好走过工件上两个加工点之间的距离，实现在工件表面规定位置上的单个激光脉冲输出，这种加工工艺最大程度上减小了激光加工带来的热负面效应。中国申请号为200610040199.6，公开号为CN 1857844A的专利“摩擦副零件表面形貌的激光微造型方法及设备”给出了在典型摩擦副零件上微造型的方法及专用设备。该专利提出运用编码器计数卡对安装在旋转工作台主轴上的增量式旋转编码器的反馈脉冲进行计数处理，输出调Q开关控制信号给激光调Q驱动器，控制单个激光脉冲在工件加工表面规定位置上的输出，最终实现“单脉冲同点间隔多次”加工工艺。但是，此专利没有公开实现单个激光脉冲在规定位置上输出的编码器计数卡的技术方案。

因此，在激光微加工领域中，如何运用声光调Q技术使外部运动系统与单个激光脉冲输出协调联动起来是实现“单脉冲同点间隔多次”加工工艺，提高表面加工质量的关键所在；而对反映外部运动系统实时位置的外部运动反馈元件脉冲信号进行有目的的处理，获得激光调Q驱动器外部有序的控制信号即是整个技术的灵魂。

发明内容

本发明的目的是提出了一种激光微加工设备的激光脉冲控制卡，使其以单片机和CPLD（复杂可编程逻辑器件）为核心，运用声光调Q技术使外部运动系统与单个激光脉冲输出协调联动起来，实现单个激光脉冲在工件加工表面规定位置的精确输出。

本发明的另一目的是提供一种激光微加工设备的激光脉冲控制方法，通过对外部运动反馈元件产生的脉冲信号进行四倍频、计数、分频处理后，输出用户所需频率、脉宽的控制信号给激光调Q驱动器，实现“单脉冲同点间隔多次”的加工工艺。

本发明的技术方案是：一种激光微加工设备的激光脉冲控制卡，包括单片机单元、CPLD单元、PC104 ISA总线接口、外部脉冲输入处理单元和控制信号输出处理单元；外部运动反馈元件输出的脉冲信号经过所述外部脉冲输入处理单元与所述CPLD单元连接，所述单片机单元通过所述CPLD单元和PC104 ISA总线接口与上位工控机连接；所述单片机单元输出的控制信号通过所述控制信号输出处理单元与激光调Q驱动器连接；所述CPLD单元上输出的通用信号通过所述控制信号输出处理单元与外部控制电路连接；

所述单片机单元通过所述CPLD单元与上位工控机进行数据交互，所述单片机单元接收经CPLD预处理后的外部脉冲信号，进行计数、分频处理，输出用户所需频率、脉宽的控制信号，通过控制信号输出处理单元对激光调Q驱动器进行控制；

所述CPLD单元对所述外部脉冲输入处理单元传输过来的外部运动反馈元件脉冲信号进行脉冲选择和四倍频处理，所述CPLD单元还用于实现所述单片机和PC104 ISA总线接口之间的高速并行通信；

所述外部脉冲输入处理单元用于将外部运动反馈元件的脉冲信号进行光电隔离后传输给CPLD单元；

所述控制信号输出处理单元用于将所述单片机输出的控制信号进行光电隔离、驱动放大后传送给激光调Q驱动器，所述控制信号输出处理单元负责将所述CPLD单元I/O端口的六个通用输出信号进行光电隔离、驱动放大后传送给外部控制电路。