定時器，進入輸入接口的輸入信號和從輸出接口出來的輸出信號均為脈沖信號，輸出信號由輸入信號的邊沿觸發，輸出信號具有可輸定的脈寬。
[0031]更進一步地，所述定時器是由單穩芯片組成的，輸出信號的脈寬由電位器設定。
[0032]或者更進一步地，所述定時器是由可編程定時芯片組成的，輸出信號的脈寬由可編程定時芯片設定。具體地，所述脈沖寬度設定裝置包括單板機和PC/104定時接口卡，單板機采用PC/104模塊。更具體地，所述脈沖寬度設定裝置的輸出信號的脈寬由工控機通過485總線傳給單板機，再由單板機控制定時器來實現。
[0033]還提供了這種提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統的控制方法，其包括以下步驟:
[0034](I)通過在偽隨機延時裝置之后連接脈沖寬度設定裝置，使輸出信號的脈寬可設定；
[0035](2)通過將聲光電源設置在外控方式，使射頻輸出時間受脈沖寬度控制。
[0036]以下給出本發明的具體的例子。
[0037]本發明提供的控制系統，包括工控機、可控分布接口卡、雙路隔離D/A卡、增量編碼器、變頻器、主軸電機、縱向及橫向伺服驅動器、縱向及橫向伺服電機、激光電源、激光器、聲光電源和聲光開關等部件。工控機內AT總線上裝有一塊可控分布接口卡、一塊電隔離雙路D/A接口卡。主軸電機連同輥旋轉時增量編碼器輸出反映輥周向位置的脈沖信號，脈沖信號傳給工控機內的可控分布接口卡，經計算機分頻處理后輸出一路控制脈沖激光的可控分布信號控制偽隨機延時裝置，另一路脈沖信號通過縱向伺服驅動器驅動縱向伺服電機。可控分布信號經偽隨機延時裝置輸出偽隨機延時信號，經脈寬設定裝置輸出脈寬預先設定的固定的信號控制聲光電源輸出對應的射頻信號，再經激光器內的聲光開關產生脈沖激光。可控分布接口卡還輸出一路脈沖信號，通過橫向伺服驅動器驅動橫向伺服電機。可控分布接口卡還輸出一組開關信號，通過變頻器、伺服驅動器、激光電源控制主軸電機、縱向及橫向伺服電機的啟停和激光器的開關。工控機內的一塊D / A接口卡發兩路模擬信號給激光器電源，一路控制激光器的功率，另一路給變頻器，變頻器驅動主軸電機，轉速無級可調。工控機通過485總線設定偽隨機延時裝置和脈寬設定裝置的工作參數。
[0038]偽隨機延時裝置的外部信號有三路:輸入、輸出和485總線接口。輸入信號和輸出信號都是脈沖信號。輸出信號由輸入信號的上升沿觸發，經隨機延時后輸出，輸出信號的脈寬固定，其大小可通過485總線設定。
[0039]從圖3可知，在現有圓周無規則毛化控制系統中，偽隨機延時裝置輸出信號的頻率是變化的，射頻輸出時間即對應光脈沖的激勵時間也是變化的，而脈沖激光的釋放時間是固定的且比較窄，結果導致脈沖激光能量的不均勻和波形的不一致。
[0040]從圖4可知，在本發明提供的圓周無規則毛化控制系統中，脈沖寬度設定裝置的輸出脈寬(高電平)是相等的，射頻輸出時間也是相等的，而脈沖激光的釋放時間是可變的且比較寬。激光輸出波形可分成前后兩部分。前一部分激光功率較高，時間較短且相對固定，使金屬材料產生熔化、氣化，產生微坑，后一部分激光功率基本就是連續功率，時間較長且變化，其功率密度未達到使金屬材料熔化的閾值，對微坑基本無影響。根據以上激光輸出波形的特點，以及激光與金屬材料相互作用的特性，就能提高圓周無規則毛化微坑的均勻性。圖3、圖4激光輸出信號中的橫向虛線表示使金屬材料熔化的光功率密度值，即閾值。
[0041]脈沖寬度設定裝置的功能就是單穩電路，可用單穩芯片實現，用電位器設定脈沖寬度，其缺點是無法通過軟件數字設定，精度較差。在本發明實施例采用可編程定時器，用軟件設定。脈沖寬度設定裝置示意圖如圖5所示。該裝置內含單板機和PC/104定時接口卡。單板機采用PC/104模塊，它提供了完整PC的全部功能。PC/104定時接口卡由輸入接口、定時器和輸出接口組成。輸入接口用于輸入信號的電平轉換;定時器用于產生定時，其值由工控機通過485總線傳給單板機;輸出接口用于輸出信號的電平轉換和驅動。PC/104定時接口卡安裝在單板機的PC/104擴展總線上。
[0042]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:其包括工控機、可控分布接口卡、AT總線、雙路隔離D/A卡、增量編碼器、變頻器、主軸電機、縱向及橫向伺服驅動器、縱向及橫向伺服電機、激光電源、激光器、聲光電源、聲光開關、偽隨機延時裝置、脈沖寬度設定裝置、485總線； 工控機，通過AT總線分別連接可控分布接口卡和雙路隔離D/A卡； 可控分布接口卡對反映輥周向位置的增量編碼器的信號進行分頻處理后輸出多路信號:其中一路信號為可控分布信號，經偽隨機延時裝置輸出偽隨機延時信號，經脈沖寬度設定裝置輸出脈寬預先設定的信號來控制聲光電源輸出對應的射頻信號，再經激光器內的聲光開關產生脈沖激光;其中兩路信號為脈沖信號，分別經伺服驅動器控制縱向和橫向的伺服電機運動;其它多路信號為開關信號，通過變頻器、伺服驅動器、激光電源控制主軸電機、縱向及橫向伺服電機的啟停和激光器的開關； 雙路隔離D/A卡輸出兩路模擬量，分別控制主軸電機的轉速和激光器的功率； 工控機通過485總線設定偽隨機延時裝置和脈沖寬度設定裝置的工作參數。2.根據權利要求1所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:所述脈沖寬度設定裝置包括輸入接口、輸出接口和定時器，進入輸入接口的輸入信號和從輸出接口出來的輸出信號均為脈沖信號，輸出信號由輸入信號的邊沿觸發，輸出信號具有可輸定的脈寬。3.根據權利要求2所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:所述定時器是由單穩芯片組成的，輸出信號的脈寬由電位器設定。4.根據權利要求2所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:所述定時器是由可編程定時芯片組成的，輸出信號的脈寬由可編程定時芯片設定。5.根據權利要求4所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:所述脈沖寬度設定裝置包括單板機和PC/104定時接口卡，單板機采用PC/104模塊。6.根據權利要求5所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其特征在于:所述脈沖寬度設定裝置的輸出信號的脈寬由工控機通過485總線傳給單板機，再由單板機控制定時器來實現。7.—種根據權利要求1所述的提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統的控制方法，其特征在于:其包括以下步驟: (1)通過在偽隨機延時裝置之后連接脈沖寬度設定裝置，使輸出信號的脈寬可設定； (2)通過將聲光電源設置在外控方式，使射頻輸出時間受脈沖寬度控制。
【專利摘要】本發明公開一種提高圓周無規則毛化微坑均勻性的控制系統，其脈沖激光的激勵時間是相等的，釋放時間是可變的，使其功率波形有效部分基本一致，從而提高了圓周無規則毛化微坑的均勻性，因此能夠提高激光毛化板的質量。其包括工控機、可控分布接口卡、AT總線、雙路隔離D/A卡、增量編碼器、變頻器、主軸電機、縱向及橫向伺服驅動器、縱向及橫向伺服電機、激光電源、激光器、聲光電源、聲光開關、偽隨機延時裝置、脈沖寬度設定裝置、485總線。還提供了控制方法。
【IPC分類】B23K26/352, B23K26/0622
【公開號】CN105562933
【申請號】CN201610095086
【發明人】王紅才, 王小環, 楊明江, 占劍, 覃志康
【申請人】中國科學院力學研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月22日