基于FPGA的USB激光打标控制系统设计-激光与红外.PDF

第４６卷　 第２期　 　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．２ 　 ２０１６年２月　　　 　 　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１６ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１６）０２０１７７０５ ·激光应用技术 · 基于ＦＰＧＡ的ＵＳＢ激光打标控制系统设计 廖　平，刘仁喜，杨德友 （中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙４１００８３） 摘　要：主要研究了基于ＵＳＢ总线，以ＦＰＧＡ为主控单元的振镜扫描式激光标记控制系统，对 其工作原理进行了阐述并对其外围硬件架构以及ＦＰＧＡ内部硬件架构进行了分析设计，并利 用ＦＰＧＡ的ＤＳＰ开发工具 ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ对曲线插补算法进行了算法建模设计，通过仿真分析验 证了在ＦＰＧＡ硬件实现该算法的可行性和实用性。本系统还可以通过Ｕ盘读入原始打标数 据，对其进行数据处理后完成对振镜的控制，为实现脱机标刻奠定了基础。最后对激光标记控 制系统进行了实际测试，结果表明，该系统可以实现实时、高速、高精度的激光标记。 关键词：激光技术；激光标记系统；ＦＰＧＡ；插补算法；ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ 中图分类号：ＴＮ２４９　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１６．０２．０１０ ＤｅｓｉｇｎｏｆｌａｓｅｒｍａｒｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡａｎｄＵＳＢ ＬＩＡＯＰｉｎｇ，ＬＩＵＲｅｎｘｉ，ＹＡＮＧＤｅｙｏｕ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｍｐｌｅｘＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｌａｓｅｒｍａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＵＳＢｂｕｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｄＦＰＧＡａｓ ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔＴｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃ ｔｕｒｅｏｆＦＰＧＡａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅｃｕｒｖｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕ ｓｉｎｇＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄＴｈｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｒｅａｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍａｒｋｉｎｇｄａｔａｆｒｏｍｔｈｅＵｄｉｓｋ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｉｒｒｏｒａｆｔｅｒｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｌａｙａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｏｆｆｌｉｎｅｍａｒｋｉｎｇＦｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｃｔｕａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｔｅｓｔｅｄＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｒｅａｌｔｉｍｅ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｌａｓｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｌａｓｅｒｍａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ＦＰＧＡ；ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ １　引　言