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悬崖Jolliffe博士
自动化市场部门主管
物理仪器(PI)有限公司
模块化控制器提供了一个简单和直接的方式连接激光多轴定位系统。例如，PI的ACS激光控制模块(LCM)介绍了一种模块化的方式来构建运动系统，基于EtherCAT工业网络。它不依赖于编码器数据，并允许驱动器选择指定的轴要求。这种新方法为系统集成商提供了一种更快速、更简单的方式来显著扩展激光控制能力，并使他们能够在需要时灵活地添加高性能多轴功能，简化了驱动器的系统架构。
LCM没有改变用于运动的驱动器类型，只是简单地连接到现有的网络。附加模块结构简单，适合激光控制。无需改变驱动类型，大大简化了机柜设计。此外，对现有硬件没有任何更改，这减少了备件的库存需求。除了简单的以太网线外，也没有其他的布线。这种方法可以非常快速、简单和极具成本效益地构建一个通用驱动器，提供覆盖所有可能性的高性能。
更清晰的性能，简单的连接
从系统集成商的角度来看，使用任何类型的反馈的能力都是非常有利的，因为它提供了混合轴与编码器数据，结合增量编码器和绝对编码器，或合并无法解释编码器直接输出的运动学系统的潜力。这意味着可以创建一个使用正确的技术来解决问题的整体系统解决方案。
多轴控制系统使用每个轴的输出编码器脉冲，并通过布线将这些脉冲反馈到中心位置。这有时会涉及到复杂的编码器电缆，将信号分离到一个轴驱动和中央控制器之间，增加了系统的复杂性和接线。相比之下，新的模块化概念使用公认的行业标准EtherCAT将PEG(位置事件生成)添加到整个驱动系统中，并与简单的以太网cat5e电缆集成，直接从EtherCAT总线上的每个运动设备获取单独的路径信息，并将来自多个轴的位置信息连接到单个PEG输出。然后，这些数据被用于沿着组合矢量路径生成激光控制事件，控制附着在系统上的激光。
然而，当涉及到在这些系统中使用无反馈时，必须考虑一些事情。使用步进电机驱动的激光控制阶段必须谨慎进行。当电机由于潜在故障失去位置时，开环定位不能提供信息，但它为低成本和低要求的运动应用开辟了方法。此外，在某些情况下，绝对编码器是理想的，因为它们不需要在机器启动时引用。这有助于避免工段或零件与机器布局中的障碍物发生碰撞，使系统能够智能地创建工段不应进入的区域，或在需要加工特殊或超大零件时提供额外的灵活性。
在三维坐标系由复杂运动学组成的系统中，或者由非线性设备(如旋转台)创建的路径中，有必要创建与编码器反馈不直接相关的运动路径数据。LCM可以在不使用编码器数据的情况下工作，因此它可以很好地处理这两种情况。
在龙门架的情况下，通常它们有两个电机来移动底部轴，由两个编码器指导系统的基础;其他控制信号也来自侧编码器。然而，这些编码器可能产生不同的读数，并有可能在错误的地方点火。这种情况发生的风险增加了较宽的龙门系统与长交叉轴或高动态。LCM结合来自两个编码器的数据与载体(激光)一致，并有效地消除可能导致不准确发射的两个冲突反馈源的影响。ACS控制器为PI机架提供额外的控制器算法，实时提高系统整个行程范围的稳定性和位置精度。这些便于低跟随误差和干扰抑制，再次确保激光发射在正确的位置。
为新的激光技术开辟了控制选项
激光材料加工现在是工业制造的一个重要方面-用于从加热硬化，熔化焊接和熔覆，以及通过钻孔和切割去除材料-许多新技术将受益于一个可以同步激光脉冲控制与运动的系统。
例如，高强度飞秒激光加工被认为是一种冷工艺，因为被加工的材料在相互作用过程中不会升温。随着越来越多的工业证明的商业激光的出现，飞秒激光加工变得越来越普遍。这种类型的处理包括表面纹理，以降低反射率，提供疏水表面，或创建化学反应表面。这在汽车行业尤其引人关注，汽车行业为了提高效率，减少了运动部件的摩擦，减少了润滑剂的使用，提高了耐用性。
高强度激光的“冷”烧蚀的另一个有用特性是能够在材料上钻出干净、小、深的洞，而不破坏周围的材料。该技术目前广泛应用于医疗行业制造血管支架，广泛应用于直径为微米、深径比大的孔。其他应用包括玻璃切丁，它允许在不破坏正面的情况下对表面的背面进行处理。这一应用是根本不可能使用传统的机械金刚石刀片切丁技术。
微细加工和焊接通常采用纳秒光纤激光器。虽然光纤激光器比飞秒激光器具有更长的脉冲持续时间，但它可以在仔细控制脉冲和加工参数的情况下使用。在这种类型的激光处理中，能量最终转化为热，在激光光斑之外消散，超过激光脉冲的持续时间。从本质上讲，光纤激光器降低了成本;因此，如果这个过程是可控的，并且结果适合应用，那就很有意义。
在所有这些应用中，控制脉冲持续时间、频率和位置是改变激光加工能力、质量和分子间相互作用的关键。
基本操作方式
激光控制最简单的方法是定义开、关的位置。这里，激光功率控制是由激光本身设置的，或者是用于与速度相关的功率的额外模拟输入。
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下一个要考虑的方法是基于距离的脉冲控制，这是当激光期望看到一个触发器在固定的距离，沿着路径。用户像以前一样定义开关和关闭位置，但是触发信号不是连续的打开。控制器可以使用这个脉冲从激光器产生一个单一的脉冲，或者为特定的激光加工配方产生脉冲的组合。另一种方法是基于这样的事实:脉冲触发位置不是在固定的距离，而是在沿着路径的用户指定的点。这通常被称为随机位置脉冲或阵列脉冲。一些激光器有相当能力的内部脉冲机制，并喜欢一个简单的门控或开/关;另一些则需要脉宽调制(PWM)类型的输入。这对于基于速度的激光功率控制非常有用。
为了提高应用和处理吞吐量，脉冲和PWM输入都可以由激光发射控制器的先进激光控制能力来控制。还可以结合不同的方法来提供更大的灵活性、精度和吞吐量。
在一个系统中，高分辨率、多轴和高速的组合可能会给用户计算沿输出矢量路径的距离带来问题。然而，像LCM这样的激光发射模块可以为你计算矢量路径。这使得沿着路径定义一个固定的距离变得简单，即使路径可能在物理上是一个方向或多个轴的组合。此外，像LCM这样的模块可以细分编码器的分辨率，使射击位置低于系统的自然分辨率，潜在地提高了放置精度。
也可以定义在初始脉冲之后发生的一系列脉冲。这可以用于事件可能需要一系列脉冲或一个激光可能期望一个附加激发脉冲，或多个脉冲建立一个平均功率水平的激光。
比起告诉系统在固定的离散位置射击，我们还可以定义一系列发生射击的位置。这可以用于当事件可能触发一个单一的射击或替代处理机制;例如，由于材料或工艺的变化(切割与焊接)。
一些用户可能只需要告诉激光在哪里开启或关闭。激光功率可以控制，例如，模拟输入(通常是0到10v信号)。另外，激光功率可以通过组合模式来控制;例如，固定距离脉冲或PWM。这些方法可以叠加开窗，简化激光加工区域。这通常使用数组方法来定义窗口的开始和结束。
采用电子器件中常见的PWM方式，通过PWM调节占空比，直接控制激光功率。混合模式也可以结合PWM和用户定义的脉冲间隔，允许非线性或变化的触发事件。此外，还可以创建操作区域，对发射或调制发生的位置进行更严格的控制。
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了下:线性运动技巧
