摘要：隨著數控技術的發展，很多手工加工控製的機床、設備均將被數控設備所替代。而運動控製將在數控技術中扮演極為(wei) 重要的角色，本文闡述了采用ADT-850四軸運動控製卡結合ADT-842激光控製卡開發“激光商標切割機”的方法，此方法已在多家客戶處應用。

關(guan) 鍵詞：ADT-850，ADT-842，數控，運動控製，激光能量控製

前言
隨著經濟的發展，各大公司對商標及知識產(chan) 權的重視越來越強烈，商標往往體(ti) 現了一個(ge) 公司的經營理念和文化底蘊，隨之而來的商標生產(chan) 也成了一個(ge) 熱門產(chan) 業(ye) 。當前的商標生產(chan) 一般分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 步驟，一是商標毛坯的大批量生產(chan) ，一般由紡織機械或印刷機械完成；二是商標的切割和加工，即將成批的商標切割成單個(ge) 商標。傳(chuan) 統的商標切割由手工完成，生產(chan) 效率低下，質量參差不齊，迫切需要進行自動化數控設備改造。激光技術以它本身的各種優(you) 點承擔起了商標切割的任務。而配合激光切割的必須要有一套高質量的XY運動控製定位係統。
我們(men) 在開發中采用深圳眾(zhong) 為(wei) 興(xing) 數控技術有限公司的ADT-850 PCI總線四軸運動控製卡來完成運動控製係統部分，采用ADT-842脈寬調製卡來控製激光器的能量，實現了對激光商標切割係統的控製，切割效果好、速度快、精度高。
一、係統組成
係統由四部分組成：
1、主控PC機；
2、ADT-850四軸運動控製卡，控製X、Y軸的定位，及Z、W軸送料
3、XY采用三洋伺服驅動器，X軸400W,Y軸200W。送料機構采用兩(liang) 個(ge) 步進電機。
4、ADT-842脈寬調製卡，控製激光器的能量大小。
5、CCD圖像采集卡，采集商標實時圖像數據。
（圖1）
二、係統工作原理
（圖2）
1、過程描述
以上是實際的商標帶，我們(men) 需要將其中的圖形（曲線部分）切割下來，同時要自動進行送料和接料，同時對商標帶可能的位置偏差進行補償(chang) 。
A）準備好商標帶，放在機器的支架上。
B）將商標拉伸拉平放好，並固定在切割麵板上。
C）由圖象采集卡取得定位數據。
D）導入圖形數據。
E）設置切割參數，如加工速度、能量等。
F）開始切割過程。
2、開發要點
圖2所示是實際的商標帶，其形狀是任意的，可能存在單排或多排圖形。工作時首先將商標帶裝好放在機器上，由於(yu) 商標帶多為(wei) 紡織類的柔軟材料，所以在放料時要求平坦，但不管怎樣，拉伸變形是不可避免的。另外，在商標紡織過程中，同一個(ge) 圖案也會(hui) 存在一定的誤差，由於(yu) 商標帶往往要成千上萬(wan) 個(ge) 地連續切割，在送料過程中的誤差累積將會(hui) 需要操作人員不斷幹預，這將造成工作效率的低下。所以在自動連續加工過程中，將碰到這樣幾個(ge) 問題，即：怎樣保證切割的精度？怎樣處理切割過程中材料拉伸及變形？怎樣消除係統的累積誤差？
通過實驗，我們(men) 在軟件中實現了軟件自動補償(chang) 的功能，最大限度的避免了變形的錯誤切割，消除了係統的累積誤差，使得加工更加穩定，達到加工8萬(wan) 個(ge) 商標才須要人工幹預一次的自動化水平。
商標帶的圖形是任意的，可能碰到非常複雜的形狀，而切割商標必須要求邊緣非常整齊光滑。所以加工過程中激光的能量調整要求相當高。激光聚能與(yu) 時間成正比，而時間又與(yu) 加工速度成反比關(guan) 係，即加工速度快時，同樣長度受到激光照射的時間就短，如果加工時使用恒定的激光功率，將不可能達到好的加工效果，快速段可能割不透，慢速段又可能燒焦。在應用過程中，我們(men) 采用ADT-842激光控製卡來實時控製激光，頻率達到20K以上，對不同的材料和速度，係統自動對激光能量進行調整，完全解決(jue) 了快慢速及不同材料、不同厚度時的激光能量控製問題。
三、軟件實現
整個(ge) 軟件分為(wei) 圖象采集定位（以下稱定位軟件）及運動控製（以下稱控製軟件）部分，兩(liang) 部分獨立處理、協調工作。
首先運行定位軟件，通過定位軟件可得到商標的標準圖形，通過在標準圖形中取特征點的辦法實現實時圖形與(yu) 標準圖形的差異比較，同時需將標準圖形矢量化。控製軟件將讀取矢量化的圖形後控製XY軸的運動和商標帶的移動。當一個(ge) 商標切割完成後，控製軟件首先送商標帶，然後調用定位軟件采集當前切割的圖形並與(yu) 標準圖形進行比較分析，若發現有變形或縮放時將數據變化傳(chuan) 達給控製軟件，控製軟件將在本次切割時調整圖形數據。
1、軟件結構
（圖3）
2、關(guan) 鍵算法處理
1）、圖形拉伸及變形
在軟件中定義(yi) 如下結構：
typedef struct
{
double angle; //旋轉角度
long　 ImageLocalOX ; //圖象原點
long　 ImageLocalOY ;
float ImageWidthRadio ; //縮放比例
float ImageHeightRadio ;
long ImageHeightPixel; //相機區域
long ImageWidthPixel;
int bfilished ; //定位標識
}CWLOCALDATA;

定位軟件加工之前時首先得到圖形的標準結構，每次切割完一個(ge) 圖形後，定位軟件將攝取當前圖形並與(yu) 標準數據進行比較，如果在送料過程中，商標帶發送輕微移動，旋轉或由於(yu) 本身比例與(yu) 上一商標不一致，定位軟件立即將該數據返回給加工軟件，加工軟件將根據這些數據作出補償(chang) 。

CWLOCALDATA posData;
Get Transmut(posData); //獲取變形數據
tx = x; //原始圖形數據
ty = y;
double angtx= tx * cos(posData.angle)-ty *sin(posData.angle); //XY坐標的旋轉
double angty= ty * cos(posData.angle)+tx *sin(posData.angle);
tx=angtx;ty=angty;
tx=tx* posData.ImageWidthRadio; //縮放比例偏移
ty=ty* posData.ImageHeightRadio;

這樣tx,ty即實際的坐標值。
2）、原點補償(chang)
由於(yu) 相機區域相對固定，為(wei) 能攝取到切割圖形，必須使得切割圖形在相機的區域內(nei) ，而每次送料可能存在一定的誤差。這樣如果仍按老的圖形原點進行切割，誤差將會(hui) 越來越大，導致圖形超出相機區域，以致不能正確切割。為(wei) 此，加工之前先確定圖形的原點，在每加工完一商標後，定位軟件計算出新的原點偏差值，根據偏差值在下次送料時進行補償(chang) 。
long　lorigX;//記錄初始偏原點值(像素單位)
long　lValue;//位置偏差像素
double dLen;//送料補償(chang)
CWLOCALDATA posData;
Get Transmut(posData); //獲取數據
longlValue = posData.ImageLocalOX - lorigX;　 //新的位置
dLen= (double)( lValue* m_fPixPerMmX); //m_fPixPerMmX為(wei) 每像素所對應的毫米數。
3、控製卡操作
　　 ADT-850控製卡是基於(yu) PCI總線的控製卡，它提供了豐(feng) 富的庫函數供調用，可方便基於(yu) XY平台的數控係統、機器人係統、雕刻切割係統、座標測量係統的應用(具體(ti) 。
在係統中主要用到了兩(liang) 軸直線插補，四軸直線插補。對於(yu) XY兩(liang) 軸插補，隻需設置X軸的速度曲線，ZW插補則隻需設定Z軸的速度曲線。四軸插補需要設置X軸的速度，其Z軸的倍率及驅動速度應與(yu) X軸設置相同，同時Z軸的初始速度也應設為(wei) X軸的驅動速度。
便如：使XY軸以100脈衝(chong) /秒的初速度、200脈衝(chong) /秒的驅動速度、500脈衝(chong) /秒2的加速度各運行1000個(ge) 脈衝(chong) 。
Inp_dec_enable(0,1);//允許減速
Inp_Clear(0); //清除插補錯誤
Set_startV(0,1,200);
Set_Speed(0,1,200);
Set_Acc(0,1,500);
Inp_move2(0,1,1000,2,1000);
Int status (0);#p#分頁標題#e#
While (1)
{
get_status(0,1,&status);
if ( status == 0) break; //動作完成
}

4、激光控製卡操作
ADT842卡具備兩(liang) 路DA輸出，同時具備1路PWM信號輸出，8路數字輸入和8路數字輸出。本係統中采用了美國相幹公司的激光器，該激光器要求0-5V的脈衝(chong) 信號，並可以調製脈衝(chong) 的頻率及其占空比。在商標切割過程中，根據不同的速度、不同的紡織材料厚度需要對激光能量進行調整。由於(yu) 能量與(yu) 速度及紡織材料並不成一定的線性關(guan) 係，所以需要建立一個(ge) 激光能量對應表。具體(ti) 的做法是：
①　建立一個(ge) 材料數據結構，並以激光來進行切割實驗，得到該材料厚度的擊穿能量值。
②　然後以不同的速度進行切割，得到一個(ge) 速度區間所對應的能量範圍。
根據以上兩(liang) 點，軟件在切割過程中，根據不同的速度和材料厚度自動對激光能量進行調整，以使切割均勻、無燒焦現象。
四、結束語
結合ADT-850完美的運動控製性能以及ADT-842對激光的能量調節，我們(men) 實現了商標切割的完全自動化。在應用中該機器大大提高了生產(chan) 效率和切割精度，切割效果好、精度高。