[发明专利]基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统

权利要求书

1.一种基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，包括EtherCAT主站、POE供电控制板、激光切割头主控板、传感器控制板、数字式电容采集放大器、激光切割头电机驱动器，其特征在于：EtherCAT主站的信号端通过网口LAN1双向连接激光切割头电机驱动器，激光切割头电机驱动器的信号端通过网口双向连接POE供电控制板的端口P1，POE供电控制板通过端口P4双向连接激光切割头主控板的端口P7；所述的激光切割头主控板内包括PD控制器、EtherCAT通讯控制器、第一主控板处理器、第二主控板处理器、镜片电机控制器、信号接收电路，PD控制器的信号输出端通过通讯线路连接EtherCAT通讯控制器的信号输入端，EtherCAT通讯控制器通过通讯线路双向连接第一主控板处理器，第一主控板处理器通过通讯线路双向连接第二主控板处理器，第二主控板处理器分别通过端口P14，P15，P16，P17双向连接镜片电机控制器；第一主控板处理器通过RS485通讯线路端口P18双向连接传感器控制板；所述的激光切割头电机驱动器的信号输出端通过线路连接激光切割头电机。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：所述的信号接收电路的信号输出端通过通讯线路连接第二主控板处理器信号输入端P2，信号接收电路的信号输入端P2连接数字式电容采集放大器的信号输出端TP1。

3.根据权利要求2所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：所述的数字式电容采集放大器内设有信号放大电路及LC谐振电路。

4.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：所述的镜片电机控制器双向连接镜片电机驱动机构。

5.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：所述的传感器控制板内设有控制板处理器，控制板处理器双向连接气压传感器、污染传感器、温湿传感器、穿孔传感器。

6.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：所述的POE供电控制板内设有PSE控制器。

7.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：具体控制方法如下：

（1）EtherCAT主站根据加工产品的型号发出指令；

（2） 第一主控板处理器判断环境数据是否合格，若合格则继续工作；若不合格则报警；

（3）激光切割头电机驱动器及第二主控板处理器分别接收到工作指令；

（4）激光切割头电机驱动器控制激光切割头电机运动，带动激光切割头进行上下运动；

（5）数字式电容采集放大器采集到激光切割头实际高度的坐标，并将坐标数据通过信号接收电路输送至EtherCAT主站，由EtherCAT主站判断实际数据与指令数据是否相符，若相符则发指令给激光切割头电机驱动器，控制激光切割头高度不变，若不相符则继续步骤（4）；

（6）第二主控板处理器根据光斑、焦点与镜片映射表，给出镜片的理论坐标参数，并将其参数输送至镜片电机控制器；

（7）镜片电机控制器控制镜片电机驱动机构，镜片电机驱动机构带动镜片运动；

（8）数字式电容采集放大器采集到镜片实际高度的坐标，并将坐标数据通过信号接收电路输送至第二主控板处理器，由第二主控板处理器判断实际数据与指令数据是否相符，若相符则保持镜片高度不变，若不相符则继续步骤（6）；

（9）激光切割头及镜片到指令目标位置后，激光切割头开始激光切割工作。

8.根据权利要求7所述的基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：第一主控板处理器判断环境数据的步骤如下：

（1）气压传感器、污染传感器、温湿传感器、穿孔传感器将各收集到的数据输送给控制板处理器；

（2）控制板处理器接收各数据进行检测，并将数据输送给第一主控板处理器；

（3）第一主控板处理器判断各检测的数据是否合格，若合格，则继续工作；若不合格则报警，并将信号输送给EtherCAT主站；

（4）EtherCAT主站接收到报警信号，停止工作。