振镜扫描式激光标记技术的工作原理及其控制系统的设计

　　振镜扫描式激光标记技术就是通过控制两片高速振镜的偏转角， 改变激光的传播方向， 经过 F-Theata 透镜在工件表面的聚焦， 在工件表面作标记。与传统的标记技术相比， 它具有适用面广（对不同材料、形状的加工表面均适合） ，工件无机械变形， 无污染， 标记速度快， 重复性好， 自动化程度高等特点， 在工业、国防、科研等许多领域具有广泛的用途。高速高精度的振镜标记已成为当今标记行业的发展方向。

　　传统的振镜标记控制系统通过 PC 机的串口、并口 ISA 总线与单片控制板相连，这种方式接口简单、连接方便， 开发费用低， 但由于传输速度低， 已不能满足现代数控系统的实时性要求。本文在激光标记控制技术方面进行了一些新的探索：利用 PCI 的高速数据传输和 DSP 高速数据处理能力，提出一种“PC 机+PCI总线+DSP 控制板卡”的方式，用于振镜标记控制系统，从而实现对标记控制的精确控制，提高控制效率，保障系统实时性。DSP 控制板卡是整个系统的核心，它直接决定着系统的扫描速度和扫描精度，本文将着重介绍该控制板卡的设计。

　　如图 1 所示为系统的硬件结构框图。DSP 控制板卡通过 PCI 总线与 PC 机连接，实现高速通信。DSP 处理模块为主控制模块，使用主频为 200MHz 的TMS320C6205 芯片作为主控制芯片。DSP 处理模块充分利用了 C6000 系列 DSP 的快速计算能力和高精度定时器，能够保证振镜标记机进行匀速、高速标记，这些由 PC 机是没有办法做到的。DSP 的外围电路包括存储模块、复位控制、电源控制、时钟系统、JTAG 端口、数模转换模块、CPLD 逻辑控制模块和光电隔离模块等。其中存储模块包括 FLASH 模块和 SDRAM 模块，FLASH 用来存储系统启动代码和软件代码，SDRAM 用于提供软件运行时所需的额外存储空间。DSP 控制板卡输出两路模拟量控制两块振镜的运动，输出 Q 开关控制信号以控制激光器的开关光，输入/输出 16 路光电隔离信号用于功能扩展。