一种激光制造系统及激光器数字化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ现场总线的激光制造系统及其激光器控制方法。激光制造系统包括控制用计算机、激光器、机械运动装置或机器人、光纤传送和光束变换装置、及其他辅助设施；控制用计算机包含一现场总线卡，激光器带有与所述现场总线卡对应的通信协议；激光器数字化控制方法采用单主站的线型网络拓扑结构，将控制用计算机设置为现场总线的主站，将带有与该现场总线对应的通信协议的激光器设为从站。编程结合现场总线卡动态链接库实现主站与从站之间的通信。本发明专利技术能快速简洁地完成数据的实时传输，具有抗干扰能力强、易维护和管理、编制的程序易集成等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光制造系统及其激光器数字化控制方法，特别是涉及一种基于PROFIBUS-DP现场总线的激光制造系统及其激光器数字化控制方法。
技术介绍
激光的应用越来越多，广泛使用于工业、军用、医用等众多领域。在激光制造工业中，实现激光加工的集成化、智能化、柔性化的关键在于对激光器的控制手段的实现。对不同的应用目的例如切割、打孔、焊接、强化、直接成型或成形、微细加工、激光检测等，需要采用不同的激光参数。这就要求激光器能迅速、方便、准确地针对不同的加工目的改变激光参数以出光，且能与激光加工执行器协调运作，共存于激光制造系统中。现有技术中，集成性实现较好的激光器控制大都通过I/O并口来实现对其数字化控制，但这种方式存在成本高、可维护性差等缺点；也有些系统通过串口来实现对激光器的控制，如华中科技大学激光技术国家重点实验室采用串口和单片机实现激光器数字化控制，但这种方法存在抗干扰能力低、传输速率低、实时性差等缺点，尤其难以胜任需要有握手信号的激光器。如果采用现场总线的概念与方法实现对激光器的控制，可以从根本上克服上述难题，但是目前尚未见相关的研究报道或者是公布的专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的上述不足，提供一种能对激光器数字化控制的激光制造系统，并且提供一种抗干扰能力强、传输速率高、实时性好、成本低的激光器数字化控制方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下 一种激光制造系统，如图1所示，包括控制用计算机1；与所述控制用计算机1通过电缆连接的激光器2；与所述控制用计算机1通过电缆连接的激光加工机器人3；与所述激光器2通过光纤连接的光束变换装置4，对所述激光器2输出的激光进行变换，并通过光纤传输到所述激光加工机器人3的加工头，由加工头利用激光对工件进行加工；辅助设施5；所述控制用计算机1包含一现场总线卡6，所述激光器2带有与所述现场总线卡6对应的通信协议。在上述技术方案中，所述现场总线是指PROFIBUS现场总线。在上述技术方案中，所述现场总线卡是指具有PROFIBUS协议的现场总线卡。在上述技术方案中，所述辅助设施5包括在激光对模具表面强化的加工中，辅助设施5指保护气输送装置和光电检测器，在加工中保护光束变换装置4的激光转换镜片和检测激光器出口是否出光；在快速成型加工中，辅助设施5指金属粉输送装置，将金属粉末输送到激光加工区；在激光焊接加工中，辅助设施5是丝输送装置，将丝盘上的丝通过导管输送到激光加工区。一种激光器数字化控制方法，包括如下步骤(1)确定控制方案控制采用单主站的线型网络拓扑结构，将控制用计算机1设置为现场总线的主站，将带有与该现场总线对应的通信协议的激光器2设为从站；(2)用组态软件进行组态；测试主站与从站之间的通信是否正常，导出组态文件，测试通过即为组态正确；(3)用软件编程实现对激光器控制编程结合DLL动态链接库将控制用计算机1主站对激光器2从站的控制归结为对类的操作，发送与接收的信息为类的属性，控制指令以功能归类，包括点激光器激励灯、激光器待机、出光、停光、激光器复位等指令。在上述方法中，所述现场总线是指PROFIBUS现场总线。在上述方法中，所述现场总线卡是指具有PROFIBUS协议的现场总线卡。在上述方法中，所述主站与所述从站之间通过调用DLL动态链接库的程序实现通讯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术基于PROFIBUS现场总线通信原理，建立单主站通信方式，能快速简洁地完成数据的实时传输，成本低，具有抗干扰能力强、易维护和管理、编制的程序易集成等特点。附图说明图1是本专利技术激光制造系统结构示意图；图2是本专利技术激光器数字化控制方法的控制逻辑图；图3是本专利技术一实施例的加工控制流程图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述实施例1本实施例的激光制造系统，如图1所示系统结构示意图，包括控制用计算机1、激光器2、激光加工机器人3、光束变换装置4，及其它辅助设施5。其中，激光器2为HAAS 2006D连续激光器，最大输出功率为2000W；激光加工机器人3采用专利号98101217.5的“一种具有柔性传输和多轴联动的激光加工装置”的多轴联动机械部分，光束变换装置4采用专利号98101217.5的的“一种具有柔性传输和多轴联动的激光加工装置”公开的光束变换器；在控制用计算机1上安装一现场总线卡6，所述激光器2上有一控制板，该控制板带有与所述现场总线卡6对应的通信协议。激光器数字化控制方法步骤如下(1)确定控制方案激光加工机器人3与控制用计算机1采取的是串口通信方式；控制用计算机1上安装一PROFIBUS现场总线卡6构成PROFIBUS主站，与激光器2采用PROFIBUS通信方式，通过调PROFUIBUS现场总线卡的DLL动态链接库方式通信；以控制用计算机1为主站，控制整个激光加工系统，组成激光加工系统的控制结构，将带有PROFIBUS现场总线协议的激光器设为从站。(2)在组态文件COM-PROFIBUS中组态将控制用计算机1主站站地址设为1，激光器2从站的GSD文件导入到COM-PROFIBUS中，与控制用计算机1主站设定保持一致；将激光器2从站站地址设为3，通讯字宽设为10；设置完成后，导出ncm文件(即组态文件)，在控制用计算机1中测试PROFIBUS-DP的主、从站通讯是否正常，若正确，进行下一步骤，否则重新进行步骤(2)。(3)在VC++开发工具下调用现场总线卡动态链接库DLL程序，接口变量设为m_dpn_interface，首先对接口进行参数设置如下m_dpn_interface.reference.board_select＝1；//板卡选择m_dpn_interface.use_data＝0x01；//传输的数据数据传输的指令为dpn_init(&m_dpn_interface)；//传输初始化dpn_in_slv(&m_dpn_interface)；//读入信息dpn_out_slv(&m_dpn_interface)；//发送信息然后，对激光器的操作设置为封装性好、集成化高的类，以类的方法来归纳激光器的功能，例如属性uinsigned char m_back_data；//反馈的消息unsigned char m_send_data；//发送的指令方法如BOOL LaserOn(BOOL b)；//点激光器激励灯BOOL LaserStandby(BOOL b)；//激光器待机BOOL ProgStartDynamical(BOOL b)；//出光void ProgStop(BOOL b)；//停光void LaserReset(BOOL b)；//激光器复位这样激光器控制程序根据交换信息的层次分为三部分设备调用层、中间层和人机界面，如图2所示。其中，设备调用层主要完成调用现场总线卡动态链接库14和发出处理信息；中间层包括向设备调用层发送指令的指令发送模块12和实时监测系统13，向人机界面层发送监测报告；人机界面层包括用户操作界面10和信息显示界面11，一方面显示监测信息，一方面对设备发出控制指令。在本实施例中，激光器的数字化控制集成到整个激光制造的控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光制造系统，包括：控制用计算机（１）；与所述控制用计算机（１）连接的激光器（２）；与所述控制用计算机（１）连接的激光加工机器人（３）；与所述激光器（２）连接的光纤传送和光束变换装置（４），对所述激光器（ ２）输出的激光进行变换和传输到所述激光加工机器人（３）的加工头，由加工头利用激光对工件进行加工；辅助设施（５）；其特征在于，所述控制用计算机（１）包含一现场总线卡（６），所述激光器（２）带有与所述现场总线卡（６）对应的通信协 议。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞钢，张桃红，王立新，王建伦，宁伟健，郑彩云，甘翠华，崔春阳，宋宏伟，陈瑶，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]