1、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)原理

溫度反饋半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光發(fā)生模塊，激光控制模塊，紅外溫度探測模塊及光學(xué)系統(tǒng)(激光聚焦組件、CCD圖像采集組件)，整體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中激光發(fā)生模塊具體為半導(dǎo)體激光器，可以通過電壓信號控制激光輸出功率的大小。激光控制模塊是將外部信號或者指令通過翻譯，來控制激光發(fā)生模塊。CCD圖像采集模塊包括相機，物鏡及軟件處理系統(tǒng)。激光聚焦組件包括準(zhǔn)直鏡組件及聚焦鏡組件，通過準(zhǔn)直組件首先將激光器的光變成平行光，然后通過聚焦鏡將激光聚焦，作用到工件上。整個溫度反饋系統(tǒng)的工作流程是通過紅外溫度探測模塊捕獲焊接點溫度，經(jīng)過激光控制模塊與設(shè)定的溫度進行對比分析，將電壓信號反饋給激光發(fā)生模塊，實時調(diào)節(jié)激光能量的輸出。圖像采集模塊捕獲焊接點圖像形成焊接軌跡。經(jīng)由該激光導(dǎo)人準(zhǔn)直模塊和光學(xué)模塊后形成的輸出激光的焦點、該紅外測溫儀探測模塊捕獲接處的最小點以及CCD圖像采集模塊捕獲到的焊接處的視場中心點三者是重合的?？稍诩す飧咚俸附舆^程中，實現(xiàn)對焊接目標(biāo)溫度的精確控制。溫度反饋半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)除了硬件組成部分，最重要的是電路設(shè)計及軟件。

2、反饋系統(tǒng)電路設(shè)計

系統(tǒng)電路整體由三部分組成，如圖2所示。其中第一部分為焊點檢測表面溫度電路，是下圖的左側(cè)部分，主要由溫敏電阻及三極管組成，作用是采集焊點的溫度值，并且將溫度值轉(zhuǎn)換成電流信號，然后將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。第二部分電路為反向電路及放大器，是下圖的中間部分，主要由電感及放大器組成，實現(xiàn)反相器功能及信號放大功能。第三部分電路為隔離輸出電路，是下圖的右側(cè)部分，主要由電容及開關(guān)組成，對外界溫度干擾起到補償和隔離輸出作用。反饋系統(tǒng)電路實現(xiàn)焊點的溫度信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，進而對激光器發(fā)生模塊的輸入電壓進行調(diào)節(jié)，達(dá)到調(diào)節(jié)激光器輸出能量的目的。

3、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)基于PID算法實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，具體流程如圖3所示。1)根據(jù)加工材料的熔點設(shè)定加工過程的溫度曲線;2)通過PID算法調(diào)節(jié)激光輸出功率;3)通過紅外溫度探測模塊將焊點的溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號;4)通過激光控制模塊將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并反饋至半導(dǎo)體激光控制模塊，實現(xiàn)PID算法調(diào)節(jié)激光輸出功率。當(dāng)紅外溫度探測模塊探測到朔料表面的溫度值低于設(shè)定的溫度值，則自動增加激光輸出功率;當(dāng)探測到的溫度值高于設(shè)定的溫度值，則降低光器的輸出功率，實現(xiàn)焊點表面溫度與激光器輸出功率之間的閉環(huán)控制。同時，由于紅外溫度測試儀是以高頻率脈沖掃描的方式對材料表面進行溫度探測，軟件算法反應(yīng)效率高，可以根據(jù)材料表面的溫度對激光輸出功率進行實時調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)還包括通過在軟件界面上設(shè)置溫度曲線，如緩升/緩降的溫度曲線。達(dá)到激光輸出功率大小的曲線。

CRT工業(yè)運動控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)基于高性能 DSP 為控制核心、FPGA 協(xié)處理，插補算法、脈沖信號產(chǎn)生及直線曲線加減速控制、I/O 信號的檢測處理。DMC600M系列3~6軸運動控制系統(tǒng)（DMC630M、DMC640M、DMC650M、DMC660M），運用實時多任務(wù)控制技術(shù)和硬件插補技術(shù)，穩(wěn)定性高， 加工精度高，運行平穩(wěn)，實現(xiàn)多種插補（直線、圓弧、拋物線及螺旋線插補等），并其他軸聯(lián)動。