基于USB高速高精度激光标记机控制卡的设计与实现

基于USB高速高精度激光标记机控制卡的设计与实现

论文摘要

与传统的标记系统相比,激光标记系统具有明显优势:速度快、成本低、无污染;可实现微小标记,不接触加工材料、对工件表面不产生任何机械形变;几乎可以在所有材料上标记。评价激光标记系统有两个重要的指标,一个是标记的速度,一个是标记的精度。为了提高激光标记生产的效率,激光标记行业对于激光标记控制系统的速度要求不断增高。除了追求更高速度和更高精度外,激光标记业界为了进一步的拓展激光标记系统的应用范围,激光标记系统需要支持不断产生的新激光标记模式。与此同时,激光器也不断的在向前发展,这对于作为激光标记控制核心设备的激光标记板卡提出了越来越高的要求。激光标记控制主要是对振镜控制和对激光器控制。目前,激光标记卡上振镜控制和激光器控制都是由板卡上的主控芯片完成的,使得两种控制运算相互干扰,致使主控芯片无法发挥其最大作用,使得标记速度较慢,板卡功能单一。本文提出了将振镜控制和激光器控制进行了分离的解决方案,在DSP上完成对振镜的控制,在CPLD上完成对激光器的控制,为大幅的提高板卡支持的标记速度和增加板卡的控制功能提供了基础。本文首先简要的描述了激光标记系统的发展历程,接着对激光标记原理、激光标记设备、以及本系统要控制的几种激光器作了一些介绍。作者在经过大量的学习和现场了解后,提出了激光标记系统的数据流模型,在此基础上结合相关技术要求,作者对系统中的核心参数以及这些参数对主要芯片的要求进行了分析,并简要的介绍了相关芯片技术的特征,从而选定这些关键芯片。此后,本文用了一章详细说明了USB激光标记板卡各个主要部分的设计。最后,本文还列出硬件系统设计中遇到的两个问题,并提出了解决方案。经过测试,USB激光标记板卡完全达到了预期目标,该卡具备有相当的实际应用价值和进一步开发升级的可能。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 高速激光标记的发展状况
  • 1.3 课题研究的背景、目标和内容
  • 1.4 本章小结
  • 2 振镜式激光标记机的工作原理
  • 2.1 激光标记原理
  • 2.2 激光器分类
  • 2.3 本章小结
  • 3 激光标记卡的设计
  • 3.1 USB 激光标记系统的主要技术指标
  • 3.2 USB 激光标记卡的设计框图
  • 3.3 DSP 芯片选型
  • 3.4 USB 技术
  • 3.5 DA 芯片选型
  • 3.6 本章小结
  • 4 USB 激光标记卡硬件设计方案
  • 4.1 USB 激光标记卡硬件总体设计方案
  • 4.2 OMAP L137 最小系统设计
  • 4.3 SDRAM 模块设计
  • 4.4 FLASH 模块设计
  • 4.5 DA 模块设计
  • 4.6 CPLD 模块设计
  • 4.7 本章小结
  • 5 系统实现难点与解决方案
  • 5.1 高速电路设计
  • 5.2 超宽变化 PWM 脉冲发生器
  • 5.3 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 1 攻读硕士学位期间参与的科研项目
  • 相关论文文献

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