TW202024823A - Automation control system and method - Google Patents
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Abstract
Description
本揭示內容是關於一種自動化控制系統,特別是關於一種藉由乙太網自動化控制技術的自動化控制系統。 The present disclosure relates to an automatic control system, especially to an automatic control system using Ethernet automation control technology.
自動化控制系統常見於各種應用中。目前的應用中,自動化控制系統基於多種通訊協定(或介面)來控制多個裝置。然而,由於通訊協定(或介面)的類型不同,各種通訊協定間(或介面)之控制會有長度不一的時間延遲,導致控制命令無法精確地同步執行。 Automated control systems are commonly found in various applications. In current applications, automated control systems control multiple devices based on multiple communication protocols (or interfaces). However, due to the different types of communication protocols (or interfaces), the control between various communication protocols (or interfaces) will have a time delay of varying lengths, resulting in the control commands cannot be accurately executed synchronously.
有鑒於此,本揭示內容提出一種自動化控制系統以及方法,藉以解決先前技術所述及的問題。 In view of this, the present disclosure proposes an automatic control system and method to solve the problems mentioned in the prior art.
本揭示內容之一實施方式係關於一種自動化控制系統包含:雷射裝置、移動平台、振鏡定位控制裝置以及主控制器。雷射裝置用以響應於第一指令產生雷射光。移動平台用以支撐乘載物,並響應於第二指令調整承載物 之位置。振鏡定位控制裝置用以響應於第三指令決定雷射光投射至乘載物之照射方向,以進行加工程序。主控制器用以基於乙太網控制自動化協定傳輸第一指令、第二指令與第三指令,以同步化雷射能量控制、移動平台及振鏡定位控制裝置。 One embodiment of the present disclosure relates to an automatic control system including: a laser device, a mobile platform, a galvanometer positioning control device, and a main controller. The laser device is used for generating laser light in response to the first command. The mobile platform is used to support the load and adjust the load in response to the second instruction The location. The galvanometer positioning control device is used for determining the irradiation direction of the laser light projected to the load in response to the third instruction to perform the processing procedure. The main controller is used to transmit the first command, the second command and the third command based on the Ethernet control automation protocol to synchronize the laser energy control, the mobile platform and the galvanometer positioning control device.
本揭示內容之一實施方式係關於一種自動化控制系統之方法。自動化控制系統之方法包含:藉由雷射裝置,響應於第一指令,控制雷射光能量大小;藉由移動平台,響應於第二指令,調整乘載物之位置,其中移動平台用以支撐乘載物;藉由振鏡定位控制裝置,響應於第三指令,決定雷射光投射至乘載物之照射位置以進行加工程序;以及藉由主控制器,基於乙太網路控制自動化協定,傳輸第一指令、第二指令與第三指令,以同步化控制雷射裝置、移動平台與振鏡定位控制裝置。 One embodiment of the present disclosure relates to a method of an automated control system. The method of the automatic control system includes: using a laser device, in response to a first command, to control the amount of laser light energy; using a mobile platform to adjust the position of the load in response to the second command, wherein the mobile platform is used to support the ride Carrying objects; by the galvanometer positioning control device, in response to the third command, determine the irradiation position of the laser light projected to the objects for processing; and by the main controller, based on the Ethernet control automation protocol, transmission The first instruction, the second instruction and the third instruction are used to synchronously control the laser device, the mobile platform and the galvanometer positioning control device.
100、200‧‧‧自動化控制系統 100, 200‧‧‧Automatic control system
110‧‧‧主控制器 110‧‧‧Main Controller
111‧‧‧即時作業系統 111‧‧‧Real-time operating system
112‧‧‧通訊協定控制器 112‧‧‧Communication Protocol Controller
113‧‧‧記憶體裝置 113‧‧‧Memory device
120‧‧‧雷射裝置 120‧‧‧Laser device
121‧‧‧雷射光源 121‧‧‧Laser light source
122‧‧‧雷射光調變器122
122‧‧‧
123‧‧‧雷射光調變驅動器 123‧‧‧Laser Light Modulation Driver
124‧‧‧擴束器 124‧‧‧Beam Expander
125‧‧‧能量計 125‧‧‧Energy meter
126‧‧‧孔徑 126‧‧‧Aperture
M1~M3‧‧‧光學鏡 M1~M3‧‧‧Optical lens
131‧‧‧載台 131‧‧‧ Stage
132‧‧‧伺服馬達驅動器 132‧‧‧Servo Motor Driver
133‧‧‧乘載物 133‧‧‧Loading
140‧‧‧振鏡定位控制裝置 140‧‧‧Vibrator positioning control device
141‧‧‧振鏡馬達 141‧‧‧Vibration mirror motor
142‧‧‧振鏡馬達驅動器 142‧‧‧Vibration mirror motor driver
150‧‧‧工業相機 150‧‧‧Industrial Camera
F1‧‧‧影像 F1‧‧‧Image
160‧‧‧資料庫 160‧‧‧Database
P1‧‧‧參數 P1‧‧‧Parameter
V1~V4‧‧‧指令 V1~V4‧‧‧Command
X、Y、Z‧‧‧方向 X, Y, Z‧‧‧direction
300‧‧‧自動化控制方法 300‧‧‧Automatic control method
S302~S318‧‧‧步驟 S302~S318‧‧‧Step
T‧‧‧加工路徑 T‧‧‧Processing path
Sp‧‧‧移動速度 Sp‧‧‧movement speed
Freq‧‧‧雷射光輸出頻率 Freq‧‧‧laser output frequency
Int‧‧‧加工能量密度 Int‧‧‧Processing energy density
LA‧‧‧轉折區域 LA‧‧‧Turning area
藉由閱讀以下對實施例之詳細描述可以更全面地理解本揭示案,參考附圖如下:第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統的示意圖;第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統的示意圖;第3圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制方法的流程圖;以及 第4圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統之相關參數與示意圖。 The present disclosure can be understood more fully by reading the following detailed description of the embodiments, with reference to the accompanying drawings as follows: Figure 1 is a schematic diagram of an automated control system drawn according to some embodiments of the present disclosure; Figure 2 is A schematic diagram of an automated control system according to some embodiments of the present disclosure; Figure 3 is a flowchart of an automated control method according to some embodiments of the present disclosure; and Figure 4 is a schematic diagram of relevant parameters and schematic diagrams of the automated control system drawn according to some embodiments of the present disclosure.
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明,但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明實施例,並不用來限定本發明實施例,而結構操作之描述非用以限制其執行之順序,任何由元件重新組合之結構,所產生具有均等功效的裝置,皆為本發明實施例揭示內容所涵蓋的範圍。 The following is a detailed description of the embodiments in conjunction with the accompanying drawings, but the specific embodiments described are only used to explain the embodiments of the present invention, and are not used to limit the embodiments of the present invention, and the description of structural operations is not intended to limit its execution. The sequence, any structure that recombines the components, and produces a device with an equal effect, is within the scope of the disclosure of the embodiments of the present invention.
參考第1圖。第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統100的示意圖。在一些實施例中,自動化控制系統100包含主控制器110、雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。
Refer to Figure 1. FIG. 1 is a schematic diagram of an
如第1圖所示,雷射裝置120耦接至主控制器110,移動平台130耦接至主控制器110,且振鏡定位控制裝置140耦接至主控制器110。在一些實施例中,主控制器110可操作為伺服主端元件,而雷射裝置120、移動平台130以及振鏡定位控制裝置140可操作為伺服從端元件。
As shown in FIG. 1, the
在一些實施例中,主控制器110用以藉由第一通訊協定控制雷射裝置120與振鏡定位控制裝置140,並且用以藉由第二通訊協定控制移動平台130。在一些實施例中,第一通訊協定與第二通訊協定相同。在更進一步的實施例中,第一通訊協定與/或第二通訊協定可為乙太網控制自動化(Ethernet for control automation technology,
EtherCAT)協定或其後續繼任協定。在一些使用乙太網控制自動化協定的實施例中,主控制器110、雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140皆配置有支援此EtherCAT協定的收發器電路,以基於乙太網控制自動化協定建立彼此之間的連線。上述乙太網控制自動化協定用於示例,且本案並不以此為限。
In some embodiments, the
在一些實施例中,當第一通訊協定與第二通訊協定相同時,主控制器110更用以同步化雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。在另一些實施例中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定用以同步化雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。換句話說,自動化控制系統100可藉由單一類型的通訊協定來統整所有內部主端元件與從端元件之同步性。
In some embodiments, when the first communication protocol is the same as the second communication protocol, the
在一些實施例中,主控制器110藉由第一通訊協定與雷射裝置120建立連結,以輸出第一指令V1至雷射裝置120。雷射裝置120響應接收到的第一指令V1而產生雷射光。例如,主控制器110可基於乙太網控制自動化協定連線至雷射裝置120,並透過乙太網控制自動化協定將第一指令V1傳輸至雷射裝置120。雷射裝置120亦透過乙太網控制自動化協定接收到第一指令V1,並據以產生雷射光並控制雷射光能量大小。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110藉由第二通訊協定連線至移動平台130。主控制器110藉由第二通訊協定輸出第二指令V2至移動平台130。在一些實施例中,移動平台
130用以支撐一乘載物133(示於第2圖中)。移動平台130響應接收到的第二指令V2而調整乘載物133的位置。在一些實施例中,主控制器可基於乙太網控制自動化協定連線至移動平台130,並透過乙太網控制自動化協定將第二指令V2傳輸至移動平台130,而移動平台130透過乙太網控制自動化協定接收第二指令V2以調整乘載物133的位置。
In some embodiments, the
在一些實施例中,移動平台130包含伺服馬達驅動器132(示於第2圖中)。伺服馬達驅動器132用以根據由移動平台接收的第二指令V2以調整乘載物133的位置。在一些實施例中,主控制器110用以傳輸第二指令V2至控制伺服馬達驅動器132,使伺服馬達驅動器132調整乘載物133的位置。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110用以控制雷射裝置120與移動平台130。由雷射裝置120產生的雷射光照射至藉由移動平台所調整的位置上的乘載物133,以進行雷射加工。在一些實施例中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定輸出第一指令V1與第二指令V2,以分別控制雷射裝置120與移動平台130。如此,由移動平台130所支撐的乘載物133可於一適當的位置被雷射裝置120可根據第一指令V1產生雷射光照射。在一些實施例中,藉由上述照射,乘載物133可被進行雷射加工。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110用以控制振鏡定位控制裝置140。主控制器110藉由第三通訊協定與振鏡定位控制裝置140建立連結,以輸出第三指令V3至振鏡定位控制
裝置140。在一些實施例中,振鏡定位控制裝置140用以決定由雷射裝置120產生的雷射光的照射方向。振鏡定位控制裝置140響應接收到的第三指令V3而決定雷射光投射至乘載物133的照射位置。在一些實施例中,主控制器用以產生第三指令V3,並透過乙太網控制自動化協定將第三指令V3傳輸至振鏡定位控制裝置140,而振鏡定位控制裝置140透過乙太網控制自動化協定接收第三指令V3以決定雷射光的照射方向。
In some embodiments, the
在一些實施例中,振鏡定位控制裝置140包含振鏡馬達141(示於第2圖中)。振鏡馬達141用以根據由振鏡定位控制裝置140接收的第三指令V3以決定雷射裝置120產生的雷射光的照射方向。在一些實施例中,主控制器110用以傳輸第三指令V3至振鏡馬達141,以控制振鏡馬達141決定雷射光的照射方向。
In some embodiments, the galvanometer
在一些實施例中,主控制器110更用以同時控制雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。基於主控制器110的同步控制,振鏡定位控制裝置140可控制雷射裝置120的雷射光的照射方向,且移動平台130可調整支撐載物133的位置。如此一來,乘載物133可於適當的位置被雷射光加工。在一些實施例中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定輸出第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3,以分別控制雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110用以控制雷射
裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140,以將乘載物133調整至適當的位置被雷射光照射,以進行一加工程序。例如,如第1圖所示,主控制器110透過乙太網控制自動化協定分別傳輸第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3至雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。如此,雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140可分別根據第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3執行對應操作,以對乘載物133進行加工程序。在一些實施例中,加工程序為雷射切割程序。在另一些實施例中,加工程序為雷射雕刻程序。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110用以偵測雷射光在移動平台130上的照射路徑。在一些實施例中,當雷射光在移動平台130上的照射路徑符合一預定條件時,主控制器110可輸出對應的第一指令V1至雷射裝置120,以調整雷射光的輸出功率。例如,在一些實施例中,主控制器110用以判斷雷射光在移動平台130上的照射路徑是否有出現轉折。在一些實施例中,主控制器110可根據第二指令V2分析雷射光經過振鏡定位控制裝置140反射後的照射位置,以判斷雷射光的照射路徑是否有出現轉折。在又一些實施例中,上述判斷可根據第二指令V2及/或第三指令V3中任意一者執行。相關描述將於後述段落參照第4圖說明。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110包含一記憶體裝置113(示於第2圖中),此記憶體裝置用以儲存一或多個程式碼。主控制器100可根據程式碼所預先定義之一或多個
預設功能或指令集輸出第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3。
In some embodiments, the
在一些實施例中,第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3為單一訊號。在一些實施例中,第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3為多數個單一訊號之組合。上述之第一指令V1、第二指令V2與第三指令V3均為示例之用途,各種類型的指令與訊號,均在本揭示內容的範疇之內。例如,第一指令V1可指示為一用於控制雷射裝置120的雷射光脈波寬度調變訊號,且第三指令V3可為一數位訊號。
In some embodiments, the first command V1, the second command V2, and the third command V3 are a single signal. In some embodiments, the first command V1, the second command V2, and the third command V3 are a combination of a plurality of single signals. The above-mentioned first command V1, second command V2, and third command V3 are all examples of purposes, and various types of commands and signals are within the scope of this disclosure. For example, the first command V1 can be indicated as a pulse width modulation signal of laser light for controlling the
在一些實施例中,自動化控制系統100更包含工業相機150。如第1圖所示,工業相機150耦接至主控制器110。在一些實施例中,主控制器110藉由第四通訊協定輸出第四指令V4至工業相機150。工業相機150響應接收到的第四指令V4以擷取影像F1。在一些實施例中,工業相機160用以擷取關聯於加工程序的影像F1。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110用以藉由乙太網控制自動化協定傳輸第四指令V4至工業相機。工業相機150可響應於第四指令V4對移動平台130拍攝,以擷取關聯於加工程序的影像F1。在一些實施例中,主控制器110可用以接收由工業相機150擷取的加工程序的影像F1,以監控加工程序。
In some embodiments, the
在一些實施例中,第一通訊協定、第二通訊協定、第三通訊協定與第四通訊協定均相同。在一些實施例中, 第三通訊協定為乙太網控制自動化協定。 In some embodiments, the first communication protocol, the second communication protocol, the third communication protocol and the fourth communication protocol are all the same. In some embodiments, The third communication protocol is the Ethernet control automation protocol.
在一些實施例中,自動化控制系統100更包含資料庫160。如第1圖所示,資料庫160耦接至主控制器110。在一些實施例中,主控制器110藉由至少一通訊協定(例如為前述的第一通訊協定、第二通訊協定、第三通訊協定與第四通訊協定)與雷射裝置120、移動平台130、振鏡定位控制裝置140與工業相機150建立連線,以蒐集關聯於加工程序的至少一參數P1,並將之儲存至資料庫160。在一些實施例中,主控制器藉由第四通訊協定連線至資料庫160,以將至少一參數P1儲存至資料庫160。在一些實施例中,至少一參數P1關聯於第一指令V1、第二指令V2、第三指令V3、第四指令V4、影像F1或其組合。換句話說,至少一參數P1可為單一參數或多數個參數之組合,例如可為(但不限於)雷射光之功率、頻率、振鏡定位控制裝置140的振鏡角度、移動平台130的移動位置等等參數或其組合。
In some embodiments, the
在一些實施例中,第一通訊協定、第二通訊協定、第三通訊協定與第四通訊協定均相同。在一些實施例中,第四通訊協定為乙太網控制自動化協定。 In some embodiments, the first communication protocol, the second communication protocol, the third communication protocol and the fourth communication protocol are all the same. In some embodiments, the fourth communication protocol is an Ethernet control automation protocol.
參考第2圖。第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統200的示意圖。在一些實施例中,自動化控制系統200包含主控制器110、雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140。為易於理解,自動化控制系統200與第1圖中自動化控制系統100中相似之元件將以相同編碼方式編碼,且相似之元件在此不再重複敘述。
Refer to Figure 2. FIG. 2 is a schematic diagram of an
為易於理解本案實施例的主僕控制方式,第2圖示出自動化控制系統200的中主要元件的相對設置關係,而並未詳細地列出所有元件的具體結構與/或所有細節。在不脫離本案的精神與範圍下,第2圖所示之設置方式可根據加工程序的需求與/或實際應用被調整、置換與改變。
To make it easier to understand the master-slave control method of the embodiment of the present case, Figure 2 shows the relative arrangement relationship of the main components of the
在一些實施例中,主控制器110包含即時作業系統111、通訊協定控制器112與記憶體裝置113。在一些實施例中,主控制器110包含一記憶體(例如可為記憶體裝置113或獨立的記憶體)與一處理器電路(未繪示)。即時作業系統111可安裝於此記憶體,並由該處理器電路執行來提供控制功能。即時作業系統111用以控制自動化控制系統100之操作的時序。在一些實施例中,通訊協定控制器112為乙太網控制自動化協定控制器。在一些實施例中,記憶體裝置113用以儲存前述的函式庫。
In some embodiments, the
在一些實施例中,雷射裝置120包含雷射光源121、雷射光調變器122、雷射光調變驅動器123、擴束器124、能量計125、孔徑126、光學鏡M1、光學鏡M2與光學鏡M3。
In some embodiments, the
在一些實施例中,雷射光源121為二氧化碳(CO2)雷射源。如第2圖所示,雷射光源121產生雷射光至雷射光調變器122。在一些實施例中,雷射光調變器122由雷射光調變驅動器123所控制,而雷射光調變驅動器123藉由第一通訊協定由主控制器110控制。例如,雷射光調變驅動器123可根據第一指令V1控制雷射光調變器122,以執行
下述操作。如第2圖所示,雷射光經過雷射光調變器122後以一比例分成兩道,一道射向擴束器124,一道射向光學鏡M1反射至能量計125。在一些實施例中,擴束器124用以改變通過的雷射光的光束直徑與發散角。在一些實施例中,主控制器110藉由第一通訊協定連線至能量計125,以量測反射至能量計125的雷射光能量,再依比例計算射向擴束器124的雷射光的能量。如第2圖所示,通過擴束器124的雷射光先射向光學鏡M2,再反射至光學鏡M3。雷射光經光學鏡M3反射後射向孔徑126,並通過孔徑126射向鏡定位控制裝置140。
In some embodiments, the
在一些實施例中,雷射光經過光學鏡M2與光學鏡M3後,雷射光的光束直徑與發散角依不同實施例設計。在一些實施例中,孔徑126用以控制通過的雷射光的光束直徑。
In some embodiments, after the laser light passes through the optical mirror M2 and the optical mirror M3, the beam diameter and divergence angle of the laser light are designed according to different embodiments. In some embodiments, the
在一些實施例中,振鏡定位控制裝置140包含振鏡馬達141與振鏡馬達驅動器142。如第2圖所示,通過孔徑126的雷射光射向振鏡馬達141。在一些實施例中,振鏡馬達141耦接至振鏡馬達驅動器142,並設置於載台131。
In some embodiments, the galvanometer
在一些實施例中,主控制器110藉由第三通訊協定傳輸第三指令V3至振鏡馬達驅動器142,並經由振鏡馬達驅動器142控制振鏡馬達141之角度。
In some embodiments, the
在一些實施例中,振鏡馬達141用以控制接收的雷射光的照射方向。如第2圖所示,振鏡馬達141將雷射光導向乘載物133。在一些實施例中,藉由載台131與振鏡馬達141
的控制,雷射光可被控制照射於乘載物133上之不同位置。
In some embodiments, the
在一些實施例中,移動平台130包含載台131與伺服馬達驅動器132。載台131耦接至伺服馬達驅動器132。在一些實施例中,載台131用以支撐前述的一乘載物133,並用以控制乘載物133於第一方向X及/或第二方向Y上移動。在一些實施例中,載台131更用以控制振鏡馬達141於第三方向Z移動。響應於載台131之控制,振鏡馬達141可於第三方向Z上移動。換句話說,乘載物133與振鏡馬達141之相對位置關係可由載台131於第一方向X、第二方向Y與第三方向Z上移動來控制。在一些實施例中,第一方向X、第二方向Y與第三方向Z相互垂直。
In some embodiments, the
在一些實施例中,主控制器110藉由第二通訊協定連線至伺服馬達驅動器132,並傳輸第二指令V2至伺服馬達驅動器132以控制載台131,使載台上的乘載物133可於一平面(例如由第一方向X與第二方向Y展開的平面)上的移動。
In some embodiments, the
在一些實施例中,乘載物133被照射雷射光,以進行加工程序(例如,雷射切割程序及/或雷射雕刻程序)。換句話說,主控制器110用以控制雷射裝置120、移動平台130與振鏡定位控制裝置140對乘載物133進行加工程序。在一些實施例中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定對乘載物133進行加工程序。上述之加工程序僅為示意之用途,各種合適的加工程序均屬於本揭示文件之範疇。
In some embodiments, the
在一些相關技術中,加工設備彼此之間採用不 同類型的通訊協定(或介面)連線。例如,移動平台由一額外的運動控制軸卡產生脈波或電壓控制訊號進行控制,振鏡馬達經由一XY2-100介面控制,雷射光源透過脈波寬度調變指令控制,且工業相機透過Giga-E介面控制。當上述設備整合於一起控制時,由於協定不同,各設備的操作時序無法精確地同步而影響加工程序的品質。 In some related technologies, processing equipment uses different The same type of communication protocol (or interface) connection. For example, the mobile platform is controlled by an additional motion control axis card to generate pulse waves or voltage control signals, the galvo motor is controlled by an XY2-100 interface, the laser light source is controlled by pulse width modulation commands, and the industrial camera is controlled by Giga -E interface control. When the above-mentioned devices are integrated and controlled together, due to different protocols, the operation timing of each device cannot be accurately synchronized, which affects the quality of the processing procedure.
相較於上述技術,本案實施例可透過同一通訊協定(例如為乙太網控制自動化協定)以主僕式控制方式來同步控制各加工設備。藉此,透過乙太網控制自動化協定的分散式時鐘機制,可讓各個從端加工設備之操作時序同步誤差明顯降低。如此,可提升加工程序的品質(如後第4圖所示)。 Compared with the above-mentioned technology, the embodiment of the present application can synchronously control each processing equipment in a master-slave control mode through the same communication protocol (for example, an Ethernet control automation protocol). In this way, through the distributed clock mechanism of the Ethernet control automation protocol, the synchronization error of the operation timing of each slave processing equipment can be significantly reduced. In this way, the quality of the processing procedure can be improved (as shown in Figure 4 below).
參考第3圖。第3圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之的自動化控制方法300的流程圖。在一些實施例中,自動化控制方法300包含步驟S302~S320。在一些實施例中,自動化控制方法300應用於第1圖與第2圖的自動化控制系統中。為了以較佳的方式理解本揭示內容,自動化控制方法300將搭配第1圖與第2圖的自動化控制系統100、200進行討論,但本揭示內容不以此為限制。
Refer to Figure 3. FIG. 3 is a flowchart of an
在步驟S302中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定傳輸第一指令V1至雷射裝置120以控制雷射裝置120以輸出雷射光。雷射裝置120產生雷射光至振鏡定位控制裝置140。其中主控制器110透過雷射光調變驅動器123與雷射光調變器122控制雷射光的產生頻率與能量振幅,並
透過能量計125計算照射至振鏡定位控制裝置140的雷射光的能量,再透過擴束器124、光學鏡M2、光學鏡M3與孔徑126將雷射光射向振鏡定位控制裝置140。
In step S302, the
在步驟S304中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定傳輸第二指令V2至移動平台130以控制移動平台130。主控制器110透過伺服馬達驅動器132控制載台131支撐乘載物133於第一方向X與第二方向Y展開的平面上移動,並控制耦接於載台131上的振鏡馬達141於第三方向Z上移動。換句話說,主控制器藉由乙太網控制自動化協定控制乘載物133與振鏡馬達141之間的相對位置。
In step S304, the
在步驟S306中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定傳輸第三指令V3至振鏡定位控制裝置140以控制振鏡定位控制裝置140。主控制器110透過振鏡馬達驅動器142控制振鏡馬達141以控制雷射光的照射方向,並將雷射光射向乘載物133以對乘載物133進行加工程序。
In step S306, the
在步驟S308中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定傳輸第三指令V3,並用以控制振鏡馬達141所控制的雷射光照射方向。
In step S308, the
在步驟S310中,主控制器110在控制雷射光照射方向之後,藉由乙太網控制自動化協定傳輸第二指令V2以調整乘載物133與振鏡馬達141之間的相對位置。
In step S310, the
在步驟S312中,主控制器110在調整乘載物133與振鏡馬達141之間的相對位置之後,藉由乙太網控制自動化協定傳輸第一指令V1以調整雷射光的功率。例如,
適應調變雷射光的功率。
In step S312, after adjusting the relative position between the
在步驟S314中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定傳輸第四指令V4至工業相機150以即時同步擷取加工程序的影像F1。
In step S314, the
在步驟S316中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定蒐集關聯於加工程序的參數,並儲存於資料庫160。
In step S316, the
在步驟S318中,主控制器110藉由乙太網控制自動化協定同步化雷射裝置120、移動平台130、振鏡定位控制裝置140、工業相機150與資料庫160。
In step S318, the
上述自動化控制方法300的敘述包含示例性的操作,但自動化控制方法300的該些操作不必依所顯示的順序被執行。自動化控制方法300的該些操作的順序得以被變更,或者該些操作得以在適當的情況下被同時執行、部分同時執行、重複執行或省略,其皆在本揭示之實施例的精神與範疇內。
The description of the above-mentioned
參考第4圖。第4圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之自動化控制系統之相關參數與示意圖。在一些實施例中,第4圖中的自動化控制系統可於第1圖與第2圖的自動化控制系統中應用。為了以較佳的方式理解本揭示內容,第4圖中的自動化控制系統將搭配第1圖與第2圖的自動化控制系統100、200進行討論,但本揭示內容不以此為限制。
Refer to Figure 4. Figure 4 is a schematic diagram of relevant parameters and schematic diagrams of the automated control system drawn according to some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, the automated control system in Figure 4 can be applied to the automated control systems in Figures 1 and 2. In order to understand the present disclosure in a better way, the automated control system in Figure 4 will be discussed in conjunction with the
如第4圖所示,T為雷射光的加工路徑,Sp為雷
射光在承載物133上的移動速度,Freq為雷射光的輸出頻率,以及Int為承載物133接收到雷射光的能量密度。在一些實施例中,速度Sp可為載台131的移動速度,或可為雷射光的移動速度。
As shown in Figure 4, T is the processing path of the laser light, and Sp is the lightning
The moving speed of the incident light on the
在一些實施例中,雷射光的加工路徑T如第4圖所示包含一轉折。在加工路徑T的轉折處,雷射光在承載物133上速度Sp降低(如第4圖所示的區域LA)。主控制器110規劃加工路徑T包含一轉折之後,藉由乙太網控制自動化協定傳輸第一指令V1以調整雷射光的功率。如第4圖所示,主控制器110控制雷射裝置120以降低雷射光輸出頻率Freq(如第4圖所示的區域LA),因此降低雷射光的功率。搭配雷射光在承載物133上速度Sp的下降,在加工路徑T的轉折處(區域LA),雷射光在承載物133上的能量密度Int可維持與先前一樣的大小,不因為加工路徑T的轉折而造成雷射光於加工件的能量密度Int的升高。因此,加工品質更佳。
In some embodiments, the processing path T of the laser light includes a turn as shown in FIG. 4. At the turning point of the processing path T, the speed Sp of the laser light on the
相較於前述的一些相關技術,以第4圖為例,在相關技術中,當加工路徑T發生轉折時,由於各加工設備採用不同的通訊協定(或介面),故無法有效率地同步降低雷射光的功率,將在轉折處上投射相同功率的雷射光,造成轉折處上的雷射光能量密度較高,而降低了加工程序的品質。 Compared with some of the aforementioned related technologies, taking Figure 4 as an example, in the related technology, when the processing path T turns, because each processing equipment adopts different communication protocols (or interfaces), it is impossible to efficiently synchronize the reduction The power of the laser light will project the laser light of the same power on the turning point, resulting in a higher energy density of the laser light at the turning point, which reduces the quality of the processing procedure.
雖然本發明之實施例已揭露如上,然其並非用以限定本發明實施例,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明實施例之精神和範圍內,當可做些許之更動與潤飾,因此本發明實 施例之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定為準。 Although the embodiments of the present invention have been disclosed as above, they are not intended to limit the embodiments of the present invention. Anyone who is familiar with the art can make slight changes and modifications without departing from the spirit and scope of the embodiments of the present invention. Therefore, The present invention The scope of protection of the regulations shall prevail when the scope of patent application attached hereafter is defined.
200‧‧‧自動化控制系統 200‧‧‧Automatic control system
110‧‧‧主控制器 110‧‧‧Main Controller
111‧‧‧即時作業系統 111‧‧‧Real-time operating system
112‧‧‧通訊協定控制器 112‧‧‧Communication Protocol Controller
113‧‧‧記憶體裝置 113‧‧‧Memory device
121‧‧‧雷射光源 121‧‧‧Laser light source
122‧‧‧雷射光調變器 122‧‧‧Laser light modulator
123‧‧‧雷射光調變驅動器 123‧‧‧Laser Light Modulation Driver
124‧‧‧擴束器 124‧‧‧Beam Expander
125‧‧‧能量計 125‧‧‧Energy meter
126‧‧‧孔徑 126‧‧‧Aperture
M1~M3‧‧‧光學鏡 M1~M3‧‧‧Optical lens
131‧‧‧載台 131‧‧‧ Stage
132‧‧‧伺服馬達驅動器 132‧‧‧Servo Motor Driver
133‧‧‧乘載物 133‧‧‧Loading
141‧‧‧振鏡馬達 141‧‧‧Vibration mirror motor
142‧‧‧振鏡馬達驅動器 142‧‧‧Vibration mirror motor driver
V1~V3‧‧‧指令 V1~V3‧‧‧Command
X、Y、Z‧‧‧方向 X, Y, Z‧‧‧direction
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