[发明专利]一种超快激光加工装备光机电协同控制系统

说明书

本发明公开了一种超快激光加工装备光机电协同控制系统，包括协同控制系统、主工控机、数控运动平台、振镜、图像工控机、以太网交换机、激光器和视觉测量系统；本发明所述的光机电协同控制系统利用以太网构建局域网，建立振镜、运动控制台、视觉测量平台之间的网络连接，实现振镜、运动控制台、视觉测量平台的独立控制与协同控制。对于激光器则同时配置到振镜与运动控制平台的I/O口，用于减小指令延时。本发明所述光机电协同控制系统适用于通用运动控制平台、激光器、振镜、视觉测量平台的快速集成，面向传统及超快激光加工领域，能够极大的提高系统开发效率。

技术领域

本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种超快激光加工装备光机电协同控制系统，用于实现对传统数控机床、激光器、振镜加工头和视觉检测平台的有效集成。

背景技术

激光具有很多优异的光学特性，相比用传统加工，激光加工的效率明显提高；激光光斑直径可以小至微米，可用于材料表面调控或者加工微孔微槽。五轴超快激光加工装备是先进激光加工技术的发展方向是国家战略技术的制高点，国内在多轴超快激光加工方面的研究还存在很多空白。

目前国内虽然已经拥有五轴大功率激光切割设备，但在超快激光加工领域，性能先进、集视觉在线检测与七轴五联动功能为一体的超快激光加工装备还未见报道。并且由于普通数控系统的不涉及激光器控制、视觉测量平台控制功能，需要借助于光机电协同控制系统完成普通数控系统与激光器系统、视觉测量系统乃至振镜加工头的协同控制。

发明内容

本发明针对以上问题，以及针对硬光路七轴超快激光加工装备的集成，提供了一种超快激光加工装备光机电协同控制系统。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种超快激光加工装备光机电协同控制系统，包括协同控制系统、主工控机、数控运动平台、振镜、图像工控机、以太网交换机、激光光源和结构光三维视觉测量装置；其中，

该协同控制系统运行在主工控机上，主工控机与数控运动平台、振镜、图像工控机通过以太网交换机组成局域控制网络，激光光源通过RS232串口与DB接口分别配置到数控运动平台与振镜，通过数控运动平台与振镜分别实现对激光光源开闭、出光的控制，并实现二者之间的互锁，运行在主工控机上的协同控制系统通过网络通信技术协同控制数控运动平台、振镜和结构光三维视觉测量装置。

本发明进一步的改进在于，协同控制系统包括主控制模块、振镜控制模块、激光器控制模块、视觉测量平台控制模块和数控运动控制模块；其中，

主控制模块通过主控制模块的时钟时刻查询外部输入状态及激光器控制模块状态、振镜控制模块状态、运动控制平台模块状态以及视觉测量平台控制模块状态，并根据外部输入状态和这些模块的状态更新自身状态、做出动作指令；

光器控制模块计有激光器控制模块的扫描时钟，通过RS232串口通信实现对激光光源的出光控制、功率控制和对激光器的调试，或者循环查询主控制模块分发的控制指令和激光光源的状态；

振镜控制模块设计有振镜控制模块的扫描时钟，通过以太网交换机和网线，借助socket通信技术独立实现对振镜加工功能的控制，或者循环查询主控制模块分发的控制指令和振镜的状态；

数控运动控制模块设计有数控运动控制模块的扫描时钟，通过以太网交换机和网线，借助数控系统提供的数据访问方式，独立实现对数控运动平台控制，或者循环查询主控制模块分发的控制指令和数控运动平台的状态；

视觉测量控制模块设计有视觉测量模块的扫描时钟，通过以太网交换机和网线，借助socket通信技术实现与图像工控机的通信，从而控制相机拍照、数据传输，或者循环查询主控制模块分发的控制指令和结构光三维视觉测量装置的状态。

本发明进一步的改进在于，激光光源选用德国超快皮秒激光器EDGEWAVE，功率100W。