CN219392502U - 基于can总线的激光加工控制*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于CAN总线的激光加工控制***，该***包括CAN总线、主控模块、激光器、激光加工头、振镜电机从控模块和监控从控模块，主控模块位于激光器旁，主控模块与激光器的硬线接口连接，主控模块接入CAN总线，并控制激光器；振镜电机从控模块接入CAN总线，与激光加工头的振镜电机信号连接，用于控制振镜电机；监控从控模块接入CAN总线，用于实时检测激光加工头的运行情况，并通过CAN总线传输监测信息。CAN总线的布局不仅实现了远距离数据传输，且简化了现场布线结构，通过CAN总线实现分布式集成，可灵活挂载新增设备，可扩展性好。

Description

基于CAN总线的激光加工控制***

技术领域

本申请属于激光技术领域，尤其涉及一种基于CAN(控制器域网)总线的激光加工控制***。

背景技术

随着光纤激光器的发展，光纤激光器广泛应用于激光清洗、激光焊接等，但是激光器与激光加工设备采用通讯接口和硬线控制方式，以及激光清洗设备内的各个功能模块产生的模拟量信号，限制了激光加工设备与激光器很难进行远距离数据传输，因此，只能缩短激光加工设备与激光器之间的物理距离，且现场布线较为复杂。另外，当现有的控制***加入新功能时，必须重新改造设备，控制***的可扩展性差。

实用新型内容

本申请实施例提供基于CAN总线的激光加工控制***，以解决现有的激光加工头与激光器之间无法进行远距离传输和控制***可扩展性差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种基于CAN总线的激光加工控制***，包括CAN总线、主控模块、激光器、激光加工头、振镜电机从控模块和监控从控模块；

所述主控模块位于所述激光器旁，所述主控模块与所述激光器的硬线接口连接，所述主控模块接入所述CAN总线，并控制所述激光器；

所述振镜电机从控模块接入所述CAN总线，与所述激光加工头的振镜电机信号连接，用于控制所述振镜电机；

所述监控从控模块接入所述CAN总线，用于实时检测所述激光加工头的运行情况获得监测信息，并通过所述CAN总线传输所述监测信息。

可选的，所述振镜电机从控模块包括：第一多点控制单元、第一CAN收发器和振镜电机驱动器，所述第一CAN收发器和所述振镜电机驱动器分别与所述第一多点控制单元电连接，所述第一CAN收发器与所述CAN总线电连接。

可选的，所述振镜电机从控模块还包括第一存储设备单元，所述第一存储设备单元与所述第一多点控制单元电连接。

可选的，所述振镜电机从控模块还包括第一存储数据库，所述第一存储数据库与所述第一多点控制单元网络连接。

可选的，所述监控从控模块包括：第二多点控制单元、第二CAN收发器和多个传感器，所述第二CAN收发器与所述第二多点控制单元电连接，多个所述传感器与所述第二多点控制单元信号连接，所述第二CAN收发器与所述CAN总线电连接。

可选的，所述监控从控模块还包括第二存储设备单元，所述第二存储设备单元与所述第二多点控制单元电连接。

可选的，所述监控从控模块还包括第二存储数据库，所述第二存储数据库与所述第二多点控制单元网络连接。

可选的，所述传感器可以为温度传感器、湿度传感器、光电传感器中的至少一种。

可选的，所述主控模块包括第三多点控制单元、HMI通讯电路、激光器控制电路、第三CAN收发器、接口电路和报警指示电路，所述激光器控制电路、所述接口电路、所述报警指示电路和所述第三CAN收发器分别与所述第三多点控制单元电连接，所述第三CAN收发器与所述CAN总线电连接，所述激光器控制电路与所述激光器电连接。

可选的，还包括上位机，所述上位机与所述第三多点控制单元通过所述HMI通讯电路连接。

本申请实施例提供的基于CAN总线的激光加工控制***，因采用CAN总线挂载主控模块、振镜电机从控模块和监控从控模块，主控模块位于激光器旁，与激光器的硬线接口连接，主控模块与激光加工头通过CAN总线实现远距离传输，克服了现有的激光加工头与激光器之间无法进行远距离传输和控制***可扩展性差的问题，CAN总线的布局不仅实现了远距离数据传输，且简化了现场布线结构，通过CAN总线实现分布式集成，可灵活挂载新增设备，可扩展性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。

图1为本申请实施例提供的控制***框图。

图2为本申请实施例提供的控制***中振镜电机控制模块的框图。

图3为本申请实施例提供的控制***中监控从控模块的框图。

图4为本申请实施例提供的控制***中主控模块的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供基于CAN总线的激光加工控制***，以解决现有的激光加工头与激光器之间无法进行远距离传输和控制***可扩展性差的问题。

参见图1所示，图1为本申请实施例提供的控制***框图。

一种基于CAN总线的激光加工控制***，包括CAN总线、主控模块1、激光器5、激光加工头、振镜电机从控模块2和监控从控模块3。

主控模块1位于激光器5旁，主控模块1与激光器5的硬线接口连接，主控模块1接入CAN总线，并控制激光器5，振镜电机从控模块2接入CAN总线，与激光加工头的振镜电机6信号连接，用于控制振镜电机6，监控从控模块3接入CAN总线，监控从控模块3用于实时检测激光加工头获得监测信息，并通过CAN总线传输监测信息。

可以理解的，激光加工头可以为激光清洗头或激光焊接头，本申请实施例中以激光焊接头为例说明，激光加工头具有壳体、出光组件、光学***，光学***安装在壳体内，光学***具有位于同一光路上的振镜模块、合束镜模块、场镜模块、反射镜模块，壳体的出光口上设有保护镜模块，此外，还可能具有水冷***和气刀装置，通过水冷***给激光加工头降温，气刀装置向保护镜模块的保护镜吹气，避免保护镜因积灰吸收激光烧毁的情况，本申请实施例中通过监控从控模块3，能够实时采集激光加工头内的温度信息、湿度信息、回返光强度信息等监测信息，振镜电机从控模块2通过CAN总线获得监测信息向CAN总线发送振镜信息，并根据监测信息和加工参数信息控制振镜电机6动作，主控模块1与激光器5之间通过硬线控制方式连接，以实时获取激光器5的状态，还能够从CAN总线获取监测信息和振镜信息，并根据该监测信息、振镜信息和加工参数信息控制激光器5的开启、关闭、出光功率等。

另外，再次参见图1，该***还可以包括多个其他功能从控模块4，以要实现清洗焦点调节为例，其他功能从控模块4接入CAN总线，其他功能从控模块4与红外测光模块信号连接，红外测光模块用于实时测距功能确定清洗焦点，通过其他功能从控模块4用于控制红外测光模块动作，并将测距数据发送给CAN总线，以实现清洗焦点的自动调节。这样无须受限于实际场地的距离限制，也可实现***内部功能的快速增加和变更。针对不同客户的实际需求，也可方便的实现定制化，不用进行***的重新设计，控制***的可扩展性强。

参见图2所示，图2为本申请实施例提供的控制***中振镜电机控制模块的框图。

在一些实施方式中，振镜电机从控模块2包括第一多点控制单元21、第一CAN收发器22和振镜电机驱动器23，第一CAN收发器22的第一端和振镜电机驱动器23的第一端分别与第一多点控制单元21电连接，第一CAN收发器22的第二端与CAN总线电连接，振镜电机驱动器23的第二端与振镜电机6电连接，第一CAN收发器22用于根据规定的通信协议在CAN总线上进行CAN数据帧的收发工作，以实现数据交互，振镜电机驱动器23用于驱动振镜电机6带动振镜移动，第一多点控制单元21用于控制振镜电机驱动器23驱动振镜沿清洗轨迹移动。

可以理解的，由于振镜电机6输出连续的三角波信息，为了保证信号准确性，当激光加工头内设置多个振镜模块时，控制***具有多个振镜电机从控模块2，振镜电机从控模块2与振镜模块一一对应。

在上述实施方式中，振镜电机从控模块2还包括第一存储设备单元24，第一存储设备单元24与第一多点控制单元21电连接。

可以理解的，第一存储设备单元24用于存储振镜电机6模块的固定参数，如固定参数时间、阈值、保护使能等参数。

在上述实施方式中，振镜电机从控模块2还包括第一存储数据库25，第一存储数据库25与第一多点控制单元21网络连接。

可以理解的，第一存储数据库25用于存储振镜电机6模块的工艺参数，如激光器5功率、频率、振镜速度、幅面等参数。

参见图3所示，图3为本申请实施例提供的控制***中监控从控模块的框图。

在一些实施方式中，监控从控模块3包括第二多点控制单元31、第二CAN收发器32和多个传感器33，第二CAN收发器32与第二多点控制单元31电连接，多个传感器33与第二多点控制单元31信号连接，第二CAN收发器32与CAN总线电连接，第二CAN收发器32用于根据规定的通信协议在CAN总线上进行CAN数据帧的收发工作，以实现数据交互，多个传感器33用于实时采集激光加工头上的温度、湿度、回返光等参数，并发送给第二多点控制单元31，第二多点控制单元31用于根据多个传感器33采集的参数判断激光加工头的状态，当激光加工头异常时，控制报警信息，并将报警信息通过第二CAN收发器32发送给CAN总线，主控模块1用于根据该报警信息控制激光器5关闭，振镜电机从控模块2用于根据该报警信息控制振镜电机6关闭。

可以理解的，本申请实施例中，通过设置监控从控模块3实时检测激光加工头的状态，通过CAN总线将监测信息实时发送给主控模块1和振镜电机从控模块2，实现实时联动控制，信息交互及时。

在上述实施方式中，监控从控模块3还包括第二存储设备单元34，第二存储设备单元34与第二多点控制单元31电连接。

可以理解的，第二存储设备单元34用于存储各个传感器33的固定参数信息，如时间、阈值和保护使能等。

在上述实施方式中，监控从控模块3还包括第二存储数据库35，第二存储数据库35与第二多点控制单元31网络连接。

可以理解的，第二存储数据库35用于存储各个传感器33的工艺参数。

在上述实施方式中，传感器33可以为温度传感器33、湿度传感器33、光电传感器33中的至少一种。

可以理解的，壳体内可以设置温度传感器33和光电传感器33，温度传感器33用于实时检测壳体内的温度，当温度大于设定温度阈值，则第二多点控制单元31发出报警信息，主控模块1控制激光器5关闭，振镜电机从控模块2控制振镜电机6关闭，光电传感器33模块用于实时检测壳体内的回返光情况，还可以在保护镜上设置温度传感器33，实时检测保护镜的温度，反射镜模块上设置温度传感器33，实时检测反射镜的温度，

参见图4所示，图4为本申请实施例提供的控制***中主控模块的框图。

在一些实施方式中，主控模块1包括第三多点控制单元11、HMI通讯电路13、激光器控制电路14、第三CAN收发器12、接口电路和报警指示电路16，激光器控制电路14、接口电路、报警指示电路16和第三CAN收发器12分别与第三多点控制单元11电连接，第三CAN收发器12与CAN总线电连接，激光器控制电路14的第二端与激光器5电连接。

在一些实施方式中，还包括上位机7，主控模块1包括HMI(人机接口)通讯电路13，上位机7与第三多点控制单元11通过HMI通讯电路连接。

可以理解的，上述的第三CAN收发器12的第一端与第三多点控制单元11电连接，第三CAN收发器12的第二端与CAN总线电连接，对外接口电路15的第一端与第三多点控制单元11电连接，对外接口电路15的第二端与外部控制电路电连接，激光控制电路的第一端与第三多点控制单元11电连接，激光控制电路的第二端与激光器5电连接，HMI通讯电路的第一端与第三多点控制单元11电连接，HMI通讯电路的第二端与上位机7电连接。

作为变形的，主控模块1还可以与工控机电连接，或者，主控模块1通过区域网或以外网与服务器连接。

此外，主控模块1还包括报警指示电路16，报警指示电路16的第一端与第三多点控制单元11电连接，报警指示电路16的第二端与外部的报警器8电连接，能够实施显示报警信息。

上述的第一多点控制单元21、第二多点控制单元31和第三多点控制单元11的选型为STM32F407VET6。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

以上对本申请实施例所提供的基于CAN总线的激光加工控制***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，包括CAN总线、主控模块、激光器、激光加工头、振镜电机从控模块和监控从控模块；

所述主控模块位于所述激光器旁，所述主控模块与所述激光器的硬线接口连接，所述主控模块接入所述CAN总线，并控制所述激光器；

所述振镜电机从控模块接入所述CAN总线，与所述激光加工头的振镜电机信号连接，用于控制所述振镜电机；

所述监控从控模块接入所述CAN总线，用于实时检测所述激光加工头的运行情况获得监测信息，并通过所述CAN总线传输所述监测信息。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述振镜电机从控模块包括：第一多点控制单元、第一CAN收发器和振镜电机驱动器，所述第一CAN收发器和所述振镜电机驱动器分别与所述第一多点控制单元电连接，所述第一CAN收发器与所述CAN总线电连接。

3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述振镜电机从控模块还包括第一存储设备单元，所述第一存储设备单元与所述第一多点控制单元电连接。

4.根据权利要求2所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述振镜电机从控模块还包括第一存储数据库，所述第一存储数据库与所述第一多点控制单元网络连接。

5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述监控从控模块包括：第二多点控制单元、第二CAN收发器和多个传感器，所述第二CAN收发器与所述第二多点控制单元电连接，多个所述传感器与所述第二多点控制单元信号连接，所述第二CAN收发器与所述CAN总线电连接。

6.根据权利要求5所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述监控从控模块还包括第二存储设备单元，所述第二存储设备单元与所述第二多点控制单元电连接。

7.根据权利要求5所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述监控从控模块还包括第二存储数据库，所述第二存储数据库与所述第二多点控制单元网络连接。

8.根据权利要求5所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述传感器可以为温度传感器、湿度传感器、光电传感器中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，所述主控模块包括第三多点控制单元、HMI通讯电路、激光器控制电路、第三CAN收发器、接口电路和报警指示电路，所述激光器控制电路、所述接口电路、所述报警指示电路和所述第三CAN收发器分别与所述第三多点控制单元电连接，所述第三CAN收发器与所述CAN总线电连接，所述激光器控制电路与所述激光器电连接。

10.根据权利要求9所述的基于CAN总线的激光加工控制***，其特征在于，还包括上位机，所述上位机与所述第三多点控制单元通过所述HMI通讯电路连接。