[发明专利]一种联动旋转打标控制方法及装置

权利要求书

1.一种联动旋转打标控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，调整CO2激光器的发射头，使激光的光点进入振镜组件的聚焦镜头的入光孔中心；

步骤2，调整振镜组件的高度，使得振镜组件的聚焦镜头的入光孔中心与CO2激光器的光斑重合；

步骤3，上位机读取待打标图形并通过判断待打标图形的形状规划运动轨迹，发送运动轨迹到激光控制卡；

步骤4，激光控制卡根据所述运动轨迹，在打标的过程中通过控制纠偏算法实时的控制振镜组件相对于旋转轴的运动，并控制CO2激光器发出激光进行打标；

其中，旋转轴根据运动信号控制工件的旋转，所述旋转轴包括直流伺服电机、安装座、联轴器与三爪卡盘；

在步骤4中，所述控制纠偏算法为，假设振镜组件和旋转轴的角速度分别是ω_l，ω_r，则得出，v₁＝R(ω_l＋ω_r)/2，v_r＝R(ω_r－ω_l)/2D，

式中，R为旋转轴的半径，D为振镜组件和旋转轴之间的距离，

假设振镜组件和旋转轴的转速比是k_p，则有，

k_p＝ω_r/ω_l，当k_p＝1时，则有ω_l＝ω_r，此时CO2激光器发出的是激光直线打标路径；

当k_p＞1时，则有ω_l＜ω_r，此时CO2激光器发出的是激光左转弯打标路径；

当k_p＜1时，则有ω_l＞ω_r，此时CO2激光器发出的是激光右转弯打标路径；

打标时，通过增量式旋转编码器中的计数脉冲来重建振镜组件的状态，即令振镜组件的第一反射镜片和第二反射镜片的计数脉冲在第k个采样周期中分别为m_k和n_k，控制纠偏的数学模型为，

，

式中，△t是采样的时间，x_k,y_k和θ_k是第k周期的CO2激光器相对于旋转轴的位移与旋转轴的方向角度，x_k+1,y_k+1和θ_k+1是第k+1周期的CO2激光器相对于旋转轴的位移与旋转轴的方向角度，M_p是旋转轴转动一周的脉冲数，通过x_k+1,y_k+1与x_k,y_k的差值可以得出此时的路径的偏移值，当第k+1周期的偏移值大于偏移阈值则以第k周期的偏移值修正k+2周期的旋转轴转速为θ_k。

2.根据权利要求1所述的一种联动旋转打标控制方法，其特征在于，在步骤3中，导入待打标图形到上位机就是把CorelDRAW软件中输出的PLT文件导入上位机的打标软件中进行编辑或加工，导入文件类型包括HOGL、BMP、autocad、adobeillustrator、pc-mark、pdf、mcl、pcx和sjf的任意一种格式文件。

3.根据权利要求1所述的一种联动旋转打标控制方法，其特征在于，在步骤4中，激光控制卡根据所述运动轨迹进行打标方法为，所述激光控制卡根据所述运动轨迹通过振镜组件作用在工件上通过控制CO2激光器发出激光进行打标，同时旋转轴带动工件旋转，从而实现旋转打标。

4.根据权利要求3所述的一种联动旋转打标控制方法，其特征在于，所述偏移阈值的默认值的为100mm。

5.根据权利要求1所述的一种联动旋转打标控制方法，其特征在于，增量式旋转编码器用于通过计数脉冲来重建振镜组件的状态，设置于振镜组件的第一反射镜片和第二反射镜片的旋转位置，用于进行角度测量和角速度测量。

6.一种联动旋转打标控制装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

激光对焦单元，用于调整CO2激光器的发射头，使激光的光点进入振镜组件的聚焦镜头的入光孔中心；

振镜调整单元，用于调整振镜组件的高度，使得振镜组件的聚焦镜头的入光孔中心与CO2激光器的光斑重合；

控制卡读取单元，用于上位机读取待打标图形并通过判断待打标图形的形状规划运动轨迹，发送运动轨迹到激光控制卡；

控制纠偏单元，用于激光控制卡根据所述运动轨迹，在打标的过程中通过控制纠偏算法实时的控制振镜组件相对于旋转轴的运动，并控制CO2激光器发出激光进行打标；

其中，旋转轴根据运动信号控制工件的旋转，所述旋转轴包括直流伺服电机、安装座、联轴器与三爪卡盘；

在步骤4中，所述控制纠偏算法为，假设振镜组件和旋转轴的角速度分别是ω_l，ω_r，则得出，v₁＝R(ω_l＋ω_r)/2，v₂＝R(ω_r－ω_l)/2D，

式中，R为旋转轴的半径，D为振镜组件和旋转轴之间的距离，

假设振镜组件和旋转轴的转速比是k_p，则有，

k_p＝ω_r/ω_l，当k_p＝1时，则有ω_l＝ω_r，此时CO2激光器发出的是激光直线打标路径；

当k_p＞1时，则有ω_l＜ω_r，此时CO2激光器发出的是激光左转弯打标路径；

当k_p＜1时，则有ω_l＞ω_r，此时CO2激光器发出的是激光右转弯打标路径；

打标时，通过增量式旋转编码器中的计数脉冲来重建振镜组件的状态，即令振镜组件的第一反射镜片和第二反射镜片的计数脉冲在第k个采样周期中分别为m_k和n_k，控制纠偏的数学模型为，

，

式中，△t是采样的时间，x_k,y_k和θ_k是第k周期的CO2激光器相对于旋转轴的位移与旋转轴的方向角度，x_k+1,y_k+1和θ_k+1是第k+1周期的CO2激光器相对于旋转轴的位移与旋转轴的方向角度，M_p是旋转轴转动一周的脉冲数，通过x_k+1,y_k+1与x_k,y_k的差值可以得出此时的路径的偏移值，当第k+1周期的偏移值大于偏移阈值则以第k周期的偏移值修正k+2周期的旋转轴转速为θ_k。