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(lái)越廣泛，加工精度要求越來(lái)越高。體現(xiàn)激光材料加工的發(fā)展水平有三個(gè)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?yàn)榧す馄骷夹g(shù)己經(jīng)是很成熟的技術(shù)，所以能否對(duì)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(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)激光加工設(shè)備的廠家很多，他們競(jìng)爭(zhēng)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(wèn)題，三維圖形多軸聯(lián)動(dòng)、高速激光掃描和快速推進(jìn)引起的振動(dòng)、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(cuò)位、復(fù)雜算法和規(guī)則圖形插補(bǔ)問(wèn)題等，己經(jīng)成為競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

2 基于OSP和FPGA的設(shè)計(jì)
        針對(duì)上述各種問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和DSP的運(yùn)動(dòng)控制板卡，在激光雕刻調(diào)試中，成功的解決了上述各種問(wèn)題。

    2.1控制卡電路設(shè)計(jì)
        在控制卡中主要有DSP, FPGA兩個(gè)功能芯片，在DSP周?chē)鷶U(kuò)展了多個(gè)FLASH和SRAM來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，每?jī)蓚�(gè)FLASH和SRAM可以共用一個(gè)片選信號(hào)CS，組成高低雙字32位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行讀寫(xiě)，可以提高DSP與MEMORY的通信速度，同時(shí)為FPGA配置了一個(gè)EPROM來(lái)存儲(chǔ)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(gè)128KBit的雙口共享存儲(chǔ)器，來(lái)實(shí)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(gè)EEPROM來(lái)存儲(chǔ)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(hào)電壓是3.3V,而內(nèi)核電壓是I.8V,所以配置了能同時(shí)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(jià)比高，能現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)多次編程，可以針對(duì)不同的小批量客戶的具體要求，靈活地修改設(shè)計(jì)。DSP具有高速浮點(diǎn)運(yùn)算的能力，對(duì)S-曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)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(duì)PC機(jī)的依賴(lài)，并把處理的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(wèn)大。USB接門(mén)可實(shí)現(xiàn)脫機(jī)工作，不必為每塊板卡配置一臺(tái)PC機(jī)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用方便，成本低，符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)。

    2.2各種功能的實(shí)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(shí)現(xiàn)四軸功能完全相同但彼此相互獨(dú)立的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，對(duì)于平面圖形和三維圖形處理，可以采用兩軸和三軸聯(lián)動(dòng)。在掃描中，基于開(kāi)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(shí)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高速運(yùn)動(dòng)和快速推進(jìn)。
        在高速往返運(yùn)動(dòng)和快速行推進(jìn)過(guò)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(dòng)過(guò)程巾，就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、沖擊，圖形就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的錯(cuò)位，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似波紋狀的變形。如果將加速度減小，則增速時(shí)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(gè)問(wèn)題，在變速運(yùn)動(dòng)中采用S曲線，可以使運(yùn)動(dòng)在很短的時(shí)間里，由低速向高速或山高速向低速平緩地過(guò)渡。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，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。