[发明专利]基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统及其方法

权利要求书

1.基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：包含ACS运动控制器(2)、上位机(1)、基于位置触发的激光控制器(4)以及用于数据采集和激光控制的四轴PEG激光控制单元(3)，上位机(1)分别与ACS运动控制器(2)和激光控制器(4)连接，ACS运动控制器(2)与X-Y轴运动平台的X轴运动单元(5)和Y轴运动单元(6)控制连接，X轴运动单元(5)上安装X轴光栅尺读数头(7)，Y轴运动单元(6)上安装Y轴光栅尺读数头(8)，X轴光栅尺读数头(7)和Y轴光栅尺读数头(8)与四轴PEG激光控制单元(3)通信连接，四轴PEG激光控制单元(3)分别与ACS运动控制器(2)和激光控制器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：上位机(1)与ACS运动控制器(2)通过Ethercat总线方式通讯连接。

3.根据权利要求1所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：四轴PEG激光控制单元(3)与ACS运动控制器(2)通过Ethercat总线方式通讯连接。

4.根据权利要求1所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：上位机(1)与激光控制器(4)通过TCP/IP协议通讯连接。

5.根据权利要求1所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：所述四轴PEG激光控制单元(3)包含四个用于接入轴光栅尺信号的光栅尺信号接口、四个差分转单极性及脉冲滤波电路、激光时钟脉冲转换及滤波电路、激光脉冲转换及滤波电路和ETHERCAT驱动电路，每个光栅尺信号接口分别通过差分转单极性及脉冲滤波电路连接CPU，ETHERCAT接口输入端和ETHERCAT接口输出端通过ETHERCAT驱动电路连接CPU，激光时钟脉冲接口通过激光时钟脉冲转换及滤波电路连接CPU，激光脉冲输出接口经激光脉冲转换及滤波电路与CPU连接。

6.根据权利要求5所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：还包含IO转换电路，IO接口通过IO转换电路连接CPU，IO转换电路是型号为PS2505的光耦芯片。

7.根据权利要求5所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：还包含USB通讯电路，USB接口通过USB通讯电路连接CPU，USB通讯电路是型号为STM32F103的芯片。

8.根据权利要求5所述的基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制系统，其特征在于：所述差分转单极性及脉冲滤波电路均是型号为AM26C32的芯片，所述激光时钟脉冲转换及滤波电路是型号为6N137的光耦芯片，所述激光脉冲转换及滤波电路是型号为AM26C31的芯片，所述ETHERCAT驱动电路是型号为LAN9252的ETHERCAT驱动控制芯片。

9.利用权利要求1所述的系统实现基于双轴轨迹位置坐标的异形切割加工控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

a)双轴位置控制，上位机(1)通过ACS运动控制器(2)控制X-Y轴运动平台的X轴运动单元(5)和Y轴运动单元(6)运动，X轴运动单元(5)上的X轴光栅尺读数头(7)和Y轴运动单元(6)上的Y轴光栅尺读数头(8)输出增量式AB相信号构成全闭环，通过ACS运动控制器(2)控制X轴运动单元(5)和Y轴运动单元(6)进行圆弧插补、直线插补的异形轨迹运动，实时控制和采集双轴位置；

b)双轴位置采集，四轴PEG激光控制单元(3)采集X轴光栅尺读数头(7)和Y轴光栅尺读数头(8)输出的位置信号，实时采集双轴位置轨迹，并根据轨迹的位置坐标输出差分/单端脉冲信号；

c)激光控制脉冲输出，上位机(1)通过导入绘制的CAD图形规划X轴运动单元(5)和Y轴运动单元(6)运行路径，ACS运动控制器(2)输出端接入四轴PEG激光控制单元(3)输入端，四轴PEG激光控制单元(3)根据ACS运动控制器(2)中设置的频率、占空比参数通过双轴实时位置输出差分/单端脉冲信号给激光控制器(4)，差分/单端脉冲信号基于双轴位置轨迹触发，实现双轴轨迹位置坐标的高精度异形切割。