[发明专利]一种基于工控机的激光微孔加工协同控制系统及其方法

说明书

本发明涉及一种基于工控机的激光微孔加工协同控制方法，方法包括：工控机根据用户的操作从工艺数据库获取加工参数，根据加工参数发送控制命令至数控系统，发送配置参数至协同控制单元；控制激光器的开关以及接收激光器反馈的状态信息；数控系统根据控制命令完成对机床轴运动的控制，并控制协同控制单元的开关；协同控制单元接收配置参数、数控系统发送的开关量以及加工头的调整电机反馈的位置信息，发送控制信号至激光器，实现圆形恒重叠率螺旋扫描加工控制。本发明的协同控制单元协调加工头和激光器工作，能够实时控制整个加工过程，确保了加工的可靠性和高效率，同时加工的工件精度高。

技术领域

本发明属于激光微孔加工数控机床领域，特别涉及一种基于工控机的激光微孔加工协同控制方法。

背景技术

激光加工技术具有加工方式灵活、加工速度快、加工工件精度高、加工材料浪费少等一系列优点，广泛应用于机械制造、医疗器械、汽车、航空航天、电子电路等行业。数控技术随着制造业的发展和计算机技术的普及，在制造业中的应用也越来越广泛，是制造业信息化的重要组成部分。激光加工技术与数控机术相结合成为现代工业生产自动化的关键技术。

激光微数控机床是激光技术与数控技术结合的产物，但现有的激光数控机床在微孔加工方面无论从加工精度还是加工效率上都难以达到加工要求，同时还存在加工可靠性低的问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种高精度、高可靠性、高效率和低缺陷的一种基于工控机的激光微孔加工协同控制系统及其方法。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：一种基于工控机的激光微孔加工协同控制系统，包括：

工控机，用于根据用户的操作从工艺数据库获取加工参数，根据加工参数发送控制命令至数控系统，发送配置参数至协同控制单元，初始化激光器和加工头；

数控系统，用于根据控制命令完成对机床轴运动的控制，并向协同控制单元发送加工开始和结束信号即开关量；

协同控制单元，用于接收配置参数、数控系统发送的开关量以及加工头的调整电机反馈的位置信息，发送控制信号至激光器，实现圆形恒重叠率扫描螺旋加工控制。

所述协同控制单元包括：

ARM处理器，用于FPGA模块与工控机之间的通信，接收配置参数并提取所需参数发送给FPGA模块；

FPGA模块，用于接收ARM处理器传送过来的参数、驱动上偏旋转光楔的电机B的编码器反馈信息、驱动下偏旋转光楔的电机C的编码器反馈信息、驱动位移旋转光楔的电机A的编码器反馈信息以及同步时钟信号，输出控制激光器脉冲输出的GATE信号。

所述FPGA模块包括：

半径计算模块，用于接收加工头中电机B和电机C的编码器的反馈信息，根据两个编码器的反馈信息即可得到两个偏旋转光楔的当前位置，根据该位置计算出孔径控制角度，然后根据孔径控制角算出光束位置相对圆心的半径；

角度计算模块，用于接收电机A的编码器反馈信息，根据编码器反馈信息计算当前光斑旋转角度，其中光斑旋转360度则表示光斑扫过一圈；

GATE控制模块，用于根据半径模块计算得到的光束位置相对圆心的半径、角度计算模块得到的光斑旋转角以及同步时钟信号来控制GATE信号输出，从而控制当前位置的激光器脉冲输出。

一种基于工控机的激光微孔加工协同控制方法，包括以下步骤：

工控机，用于根据用户的操作从工艺数据库获取加工参数，根据加工参数发送控制命令至数控系统，发送配置参数至协同控制单元，初始化激光器和加工头；

数控系统，用于根据控制命令完成对机床轴运动的控制，并控制协同控制单元的开关；