1 引言
       隨著光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，激光加工技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，加工精度要求越來越高。體現(xiàn)激光材料加工的發(fā)展水平有三個方面的因素:第一是激光器技術(shù)，即應(yīng)用于激光材料加工的激光器件技術(shù)；第二是激光設(shè)備加工的機(jī)械、控制系統(tǒng)等，即激光加工設(shè)備；第二是激光加工工藝水平。因為激光器技術(shù)己經(jīng)是很成熟的技術(shù)，所以能否對激光設(shè)備進(jìn)行有效的控制以及激光的加工藝水平成為激光加工技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。
       目前，國內(nèi)專門生產(chǎn)激光加工設(shè)備的廠家很多，他們競爭已由激光器技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)�激光設(shè)備和加工工藝的有效控制，能否有效解決如下問題，三維圖形多軸聯(lián)動、高速激光掃描和快速推進(jìn)引起的振動、掃描幅面大小和掃描精度、激光的同步掃描和往復(fù)掃描錯位、復(fù)雜算法和規(guī)則圖形插補(bǔ)問題等，己經(jīng)成為競爭的關(guān)鍵。

2 基于OSP和FPGA的設(shè)計
        針對上述各種問題，本文設(shè)計了基于FPGA和DSP的運(yùn)動控制板卡，在激光雕刻調(diào)試中，成功的解決了上述各種問題。

    2.1控制卡電路設(shè)計
        在控制卡中主要有DSP, FPGA兩個功能芯片，在DSP周圍擴(kuò)展了多個FLASH和SRAM來存儲程序和數(shù)據(jù)，每兩個FLASH和SRAM可以共用一個片選信號CS，組成高低雙字32位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行讀寫，可以提高DSP與MEMORY的通信速度，同時為FPGA配置了一個EPROM來存儲下載的程序。連接DSP局部總線和PCI接口的芯片是PCI總線控制器(PCI橋)，它包含了一個128KBit的雙口共享存儲器，來實現(xiàn)DSP局部總線和PCI系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)交換，另外為其配置了一個EEPROM來存儲數(shù)據(jù)。本文提到的DSP和FPGA都是低能耗、低電壓操作，I/O信號電壓是3.3V,而內(nèi)核電壓是I.8V,所以配置了能同時輸出3.3V和1.8V兩種電壓的電壓調(diào)整器。
        FPGA資源充足，性價比高，能現(xiàn)場重復(fù)多次編程，可以針對不同的小批量客戶的具體要求，靈活地修改設(shè)計。DSP具有高速浮點運(yùn)算的能力，對S-曲線運(yùn)動過程中的數(shù)據(jù)和一些插補(bǔ)算法，進(jìn)行運(yùn)算處理，擺脫對PC機(jī)的依賴，并把處理的數(shù)據(jù)實時地與FPGA通信。PCI接口使用比較普遍，總線資源豐富，通訊速度塊、尋址空問大。USB接門可實現(xiàn)脫機(jī)工作，不必為每塊板卡配置一臺PC機(jī)，工業(yè)現(xiàn)場使用方便，成本低，符合時代發(fā)展趨勢。

    2.2各種功能的實現(xiàn)
        由于本方案確定得當(dāng)，在每一片F(xiàn)PGA芯片上可以實現(xiàn)四軸功能完全相同但彼此相互獨立的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸聯(lián)動，對于平面圖形和三維圖形處理，可以采用兩軸和三軸聯(lián)動。在掃描中，基于開辟的KAM區(qū)，采用位圖象素控制，不僅解決了大幅面圖形的處理，而且實現(xiàn)了同步掃描中，提高了掃描精度，保證了圖像的雕刻質(zhì)量。
        (1)采用S曲線實現(xiàn)平穩(wěn)高速運(yùn)動和快速推進(jìn)。
        在高速往返運(yùn)動和快速行推進(jìn)過程中，如果不加技術(shù)處理，如梯形圖所示，在加速度很大的高速運(yùn)動過程巾，就會出現(xiàn)振動、沖擊，圖形就會出現(xiàn)不規(guī)則的錯位，嚴(yán)重時就會出現(xiàn)類似波紋狀的變形。如果將加速度減小，則增速時間(t2-t1)就很大，由于加工區(qū)在高速段(F勻速段)，這樣就造成有效加工幅面減小。為了解決這個問題，在變速運(yùn)動中采用S曲線，可以使運(yùn)動在很短的時間里，由低速向高速或山高速向低速平緩地過渡。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)的實驗，在同一設(shè)備上，可以大大的提高工作效率和圖形的加工質(zhì)量。

    (2)利用位圖象素控制，保證同步掃描和掃描精度。