基于STM32的激光打标机控制系统设计
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@ 163. com
收 稿 日 期 =2016-04-22; 修订日期 =2016-05-16
1448
激光与红外
第46卷
振荡器， 等 待 5 ms后 即 可 通 过 Pinl9 X 才激光进行快 速调制。完成一项任务后， 将调制输人及主振荡器 关 闭 （ Pinl 8 和 Pinl9 置为低电平） 。 4
2
系统原理及硬件设计
激光打标机的工作原理如图1 所 示 。计算机控
制激光器产生激光， 激 光 经 过 X 方 向 与 F 方向振镜 的反射后， 通过F 0 透镜聚焦在被加工工件上， 计 算机通过控制两个振镜改变反射镜的角度， 从而使 激光在工件上扫描， 最终形成预期的图案。
作 者 简 介 : 廖 平 （ 1964 - ) ， 男， 教授， 博士生导师， 主要从事激光控制， 激光测量， 机电一体化方面研究。E-mall : lla 〇 Pmg0
扫描振镜控制实现
设计使用到的是一款髙速数字扫描振镜， 使用
激 光 振 镜 专 用 的 XY2 - 1 0 0 协 议 与 控 制 器 完 成 通 讯 。XY2
-
100通 讯 协 议 是 一 个 速 度 为 2 Mbit/ s 的
2〇位数据串行接口， 其 传 输 时 序 如 图 3 所示a 该协 议 使 用 4 路差分_ 号 （ 时钟,信 号、 同步信号、 ！信 号 、 F信管同时将两路坐标信号发送到偏转装置， 20
在材料表面， 光能转换为热能， 使工件表面材料 瞬间融熔甚至汽化， 从而形成相应图案和标记的 技 术 [1]。与 传 统 的 标 记 技 术 相 比 ， 激光 打 标 具 有 适用范围广， 标记速度快， 易于实现自动化， 易于 计算机控制， 工 件 无 机 械 变 形 等 优 点 [2]。为了解 决 当 前 FPG A 控 制 板 编 程 困 难 ， 价格昂贵的弊 端， 设 计 了 一 款 基 于 STM3 2 的 激 光 打 标 控 制 系
Key words ： laser marking ； STM32 ； control ； distortion correction
i
引 言
激光打标是利用经过处理的激光光束照射
统 。本 文 着 重 介 绍 STM3 2 微 控 制 器 对 光 纤 激 光 器和扫描振镜的控制原理及扫描式打标机的畸 变矫正算法。
( 中南大学机电工程学院， 湖南长沙 410012 )
摘 要 :设计了基于 STM32 微控制器的激光打标控制系统， 对激光打标系统的几何畸变进行 了分析， 并提出了简化的矫正方法。使用微控制器模拟振镜控制传输协议（ XY2 - 100)控制振 镜扫描， 同时控制激光器的开关， 完成对打标过程的控制。使 用 SDRAM和 NAND Flash 增强
第 4 6 卷 第 12期
2016年 12月
激光与红外
LASER & INFRARED
V ol.46,N o. 12 December ， 2016
文 章编号 : l 〇 〇 l -5078(2016) 12-1447-05
•激光应用技术•
基 于 STM 3 2 的激光打标机控制系统设计
廖 平 ， 陈永坤
Design of laser marking control system based on STM32
LIAO Ping,CHEN Yong-kun
(College of Mechanical and Electrical Engineering,Central South University, ChanБайду номын сангаасsha 4 1 0 0 1 2 ,China)
微控制器的数据处理能力， 并实现离线打标功能。采用多项式拟合的方法， 拟合出简单有效的 桶枕形复合畸变误差计算公式， 并对其加以实际应用， 使激光打标系统可以满足实际打标 要求。 关键词： 激光打标;STM3 2 ;控 制 ； 畸变矫正 中图分类号:TN249 文献标识码 :A DOI ： 10.3969/j .issn.1001-5078.2016.12.002
Abstract ： Laser marking control system based on STM32 microcontroller was designed. Through analyzing the geomet
ric distortion of laser marking system, a simplified correction method was presented. To control the laser marking process,the microcontroller was used to simulate the XY2 - 100 transmission and control protocol, which can control galvanometer scan and laser switch. A SDRAM and a NAND Flash are used to enhance the data processing capability of the microcontroller, and offline marking function is achieved. Based on polynomial fitting, a simple and effective formula to correct barrel distortion and pincushion distortion is proposed. Using this method,this laser marking system can meet the actual marking requirements.
Fig. 1 Laser marking machine works
位数据 中 ， 其 中 前 3 位为控制命令， 最 后 1 位 为奇偶 校验 位 ， 中 间 的 1 6 位 是 坐 标 信 息 6 考 虑 到 STM32 没有专 门 的 XY2 - 1 0 0 接 口 ， 设计之初拟采用软件 模拟和硬件模拟两种方案实现该传输协议。
收 稿 日 期 =2016-04-22; 修订日期 =2016-05-16
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激光与红外
第46卷
振荡器， 等 待 5 ms后 即 可 通 过 Pinl9 X 才激光进行快 速调制。完成一项任务后， 将调制输人及主振荡器 关 闭 （ Pinl 8 和 Pinl9 置为低电平） 。 4
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系统原理及硬件设计
激光打标机的工作原理如图1 所 示 。计算机控
制激光器产生激光， 激 光 经 过 X 方 向 与 F 方向振镜 的反射后， 通过F 0 透镜聚焦在被加工工件上， 计 算机通过控制两个振镜改变反射镜的角度， 从而使 激光在工件上扫描， 最终形成预期的图案。
作 者 简 介 : 廖 平 （ 1964 - ) ， 男， 教授， 博士生导师， 主要从事激光控制， 激光测量， 机电一体化方面研究。E-mall : lla 〇 Pmg0
扫描振镜控制实现
设计使用到的是一款髙速数字扫描振镜， 使用
激 光 振 镜 专 用 的 XY2 - 1 0 0 协 议 与 控 制 器 完 成 通 讯 。XY2
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100通 讯 协 议 是 一 个 速 度 为 2 Mbit/ s 的
2〇位数据串行接口， 其 传 输 时 序 如 图 3 所示a 该协 议 使 用 4 路差分_ 号 （ 时钟,信 号、 同步信号、 ！信 号 、 F信管同时将两路坐标信号发送到偏转装置， 20
在材料表面， 光能转换为热能， 使工件表面材料 瞬间融熔甚至汽化， 从而形成相应图案和标记的 技 术 [1]。与 传 统 的 标 记 技 术 相 比 ， 激光 打 标 具 有 适用范围广， 标记速度快， 易于实现自动化， 易于 计算机控制， 工 件 无 机 械 变 形 等 优 点 [2]。为了解 决 当 前 FPG A 控 制 板 编 程 困 难 ， 价格昂贵的弊 端， 设 计 了 一 款 基 于 STM3 2 的 激 光 打 标 控 制 系
Key words ： laser marking ； STM32 ； control ； distortion correction
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引 言
激光打标是利用经过处理的激光光束照射
统 。本 文 着 重 介 绍 STM3 2 微 控 制 器 对 光 纤 激 光 器和扫描振镜的控制原理及扫描式打标机的畸 变矫正算法。
( 中南大学机电工程学院， 湖南长沙 410012 )
摘 要 :设计了基于 STM32 微控制器的激光打标控制系统， 对激光打标系统的几何畸变进行 了分析， 并提出了简化的矫正方法。使用微控制器模拟振镜控制传输协议（ XY2 - 100)控制振 镜扫描， 同时控制激光器的开关， 完成对打标过程的控制。使 用 SDRAM和 NAND Flash 增强
第 4 6 卷 第 12期
2016年 12月
激光与红外
LASER & INFRARED
V ol.46,N o. 12 December ， 2016
文 章编号 : l 〇 〇 l -5078(2016) 12-1447-05
•激光应用技术•
基 于 STM 3 2 的激光打标机控制系统设计
廖 平 ， 陈永坤
Design of laser marking control system based on STM32
LIAO Ping,CHEN Yong-kun
(College of Mechanical and Electrical Engineering,Central South University, ChanБайду номын сангаасsha 4 1 0 0 1 2 ,China)
微控制器的数据处理能力， 并实现离线打标功能。采用多项式拟合的方法， 拟合出简单有效的 桶枕形复合畸变误差计算公式， 并对其加以实际应用， 使激光打标系统可以满足实际打标 要求。 关键词： 激光打标;STM3 2 ;控 制 ； 畸变矫正 中图分类号:TN249 文献标识码 :A DOI ： 10.3969/j .issn.1001-5078.2016.12.002
Abstract ： Laser marking control system based on STM32 microcontroller was designed. Through analyzing the geomet
ric distortion of laser marking system, a simplified correction method was presented. To control the laser marking process,the microcontroller was used to simulate the XY2 - 100 transmission and control protocol, which can control galvanometer scan and laser switch. A SDRAM and a NAND Flash are used to enhance the data processing capability of the microcontroller, and offline marking function is achieved. Based on polynomial fitting, a simple and effective formula to correct barrel distortion and pincushion distortion is proposed. Using this method,this laser marking system can meet the actual marking requirements.
Fig. 1 Laser marking machine works
位数据 中 ， 其 中 前 3 位为控制命令， 最 后 1 位 为奇偶 校验 位 ， 中 间 的 1 6 位 是 坐 标 信 息 6 考 虑 到 STM32 没有专 门 的 XY2 - 1 0 0 接 口 ， 设计之初拟采用软件 模拟和硬件模拟两种方案实现该传输协议。