0 引言

　　激光加工過程是個多參數(shù)過程，激光功率、掃描速度、送粉量大小、熔池溫度等都會對最終成型件好壞產(chǎn)生影響。目前激光加工過程這些參數(shù)的設定往往都是采用試錯法，通過試驗反復修正，對十功率、送粉量大小的控制往往也是在實驗過程中采用手動調(diào)節(jié)來控制，通常會中斷制造流程，影響制造效率。本文基十PMAC數(shù)控系統(tǒng)，借助PMAC系統(tǒng)的開放性，通過對現(xiàn)有GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器設備的改造，實現(xiàn)了對激光器功率、送粉量大小實時調(diào)節(jié)的光粉一體化控制。

1 系統(tǒng)硬件設計方案

　　光粉一體化控制主要包括送粉、光柵、激光功率這三個方面的控制。送粉量大小由送粉步進電機轉(zhuǎn)速快慢來控制，而對十步進電機的控制則是用PMAC控制片的一路編碼輸出與步進驅(qū)動器相連接來控制。與傳統(tǒng)用獨立單片機來控制的送粉器相比，其好處是有利十系統(tǒng)控制的一體化實現(xiàn)，制造過程無需中斷。同時使用兩路PMAC擴展光電隔離I/O口通過繼電器來控制光柵氣缸和送粉電機的開與關(guān)，這樣在編程中通過改變PMAC中相應M變量的值就可以實現(xiàn)何時送粉與停粉、何時出激光與關(guān)閉激光的控制。

　　GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器屬十高頻激勵激光器，其輸出功率的大小由諧振腔內(nèi)激勵電流的大小來決定。而對十激勵電流大小的調(diào)節(jié)，原裝置是通過一個手調(diào)電位計阻值的變化，調(diào)節(jié)電流給定電平經(jīng)多級放大后來控制高壓激勵電流大小。為了便十系統(tǒng)集成，這里采用了MAXIN公司MAX5451數(shù)字電位計取代原先的手調(diào)電位計。數(shù)字電位計實時阻值的大小由MEGA8與上位機RS232通信獲得。具體的工藝參數(shù)功率數(shù)值與電位計的阻值的對應關(guān)系則是通過多次試驗的方法，在多次試驗取得的數(shù)據(jù)基礎上采用模糊算法來獲得一個最佳匹配關(guān)系。系統(tǒng)的上位機為裝有Windows98系統(tǒng)的PC工控機。

2 系統(tǒng)軟件設計

　　2.1 下位機軟件設計

　　系統(tǒng)的軟件設計部分可分為上位機與下位機兩部分。下位機主要功能是MEGA8通過RS232協(xié)議與PC工控機通信，在收到功率改變報文后，輸出脈沖到MAX5451芯片，改變其阻值大小，同時用4個8段LED數(shù)碼管顯不出當前功率值大小。

　　MFGA8初始化之后打開USART串行中斷，如果沒有中斷事件發(fā)生則顯示當前的功率值，一旦上位機向下位機發(fā)送功率調(diào)整報文，則觸發(fā)中斷進入中斷服務程序。下位機根據(jù)報文的內(nèi)容對數(shù)字電位計作出相應調(diào)整，調(diào)整完畢向上位機發(fā)送一個確認報文，上位機根據(jù)能否正確接收到這個返回報文確定是否需要重發(fā)調(diào)整功率報文。如果以上步驟都正確則更新功率顯不內(nèi)容。

　　2.2 上位機軟件設計

　　PMAC作為一個開放式系統(tǒng)有四大變量L、P、Q、M、M變量主要負責與系統(tǒng)存貯器、I/O口打交道。對M變量操作就能控制繼電器的吸合與釋放。例如:M1=1吸合繼電器打開送粉電機，M1=0釋放繼電器關(guān)閉送粉電機，通過操作M變量即可達到控制電機和光柵的作用。然而功率的調(diào)整是一個變化過程，并非一兩個開關(guān)量就能表示出，因此這里采用的是在Windows平臺下通過編寫第三方軟件作為橋梁連接下位機和PMAC的方案。

　　32位應用程序在Windows系統(tǒng)下調(diào)用PCOMM32.DLI_動態(tài)連接庫文件來操作PMAC PCOMM32.DLL，成為應用程序與PMAC打交道的一個橋梁。在PMAC運動程序里只需設置一個P變量假設為P1，寫入此時需要的功率值。第三方軟件通過PCOMM32.DLL提供的接口函數(shù)不斷查詢監(jiān)視P1變量值，如果前后兩次P1變量值發(fā)生改變則表示需要調(diào)整功率，此時第三方軟件先發(fā)送PMAC的H命令暫停運動程序的運行，再與MEGA8進行一次串口通信發(fā)送當前設定的功率值，MEGA對功率作出一次調(diào)整，完成之后再恢復運動程序的運行。

　　程序掛角攀褥PCOMM32. DLI_動態(tài)連接庫提供的PmacGctVariablc()函數(shù)，它的功能是獲取PMAC某

　　一變量的值。這樣在上位機上運行PMAC數(shù)控運動程序代碼并預設P1某一功率值，同時運行監(jiān)視軟件。如果數(shù)控運動代碼進入需要設置功率的代碼段，對P1賦值，前后兩次P1值發(fā)生改變，被監(jiān)視軟件檢測到，立即中斷數(shù)控程序運行，功率調(diào)整之后再次恢復運行?？紤]到軟件的響應時間，還可在數(shù)控代碼里需要改變功率的地方加上DWELI_命令做適當延時一。

3 結(jié)束語

　　通過MFGA8單片機，PMAC提供的接口函數(shù)實現(xiàn)了大功率CO2激光器送粉及光粉一體化控制。在功率的調(diào)整上系統(tǒng)避開了純硬件的設計，而是利用PMAC的開放性編寫應用程序進行串口通信調(diào)整功率的方法，為以后通過檢測熔池溫度、CCD圖像分析等方法來實現(xiàn)功率的閉環(huán)控制提供了方便。此外還可以充分利用工控機強大的CPU運算能力實現(xiàn)各種算法，為以后閉環(huán)控制提供了算法保證。