本發(fā)明涉及數(shù)控領(lǐng)域，具體涉及一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光數(shù)控機(jī)床，特別是在激光切割控制系統(tǒng)中，涉及到激光功率控制、切割頭高度跟隨調(diào)節(jié)控制、切割氣壓控制、多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、多開(kāi)關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制等復(fù)雜的控制邏輯。

現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)具有多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制和部分開(kāi)關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制，很難滿(mǎn)足激光切割控制的需要，還必須通過(guò)總線(xiàn)外接激光功率控制器、切割頭高度跟隨調(diào)整控制器、模擬量拓展模塊、IO拓展模塊，具體參考圖1。

隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，在性能、穩(wěn)定性、成本價(jià)格上無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)，提高集成數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并減少通信轉(zhuǎn)換電路與，降低硬件成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)，該集成數(shù)控系統(tǒng)包括主控單元、數(shù)控單元、模擬量控制單元、激光功率控制單元和切割頭監(jiān)測(cè)單元，該主控單元分別與數(shù)控單元和模擬量控制單元連接，該模擬量控制單元分別與激光功率控制單元和切割頭監(jiān)測(cè)單元連接；其中，

數(shù)控單元，該數(shù)控單元包括多個(gè)運(yùn)動(dòng)控制模塊，該運(yùn)動(dòng)控制模塊均對(duì)應(yīng)一電機(jī)軸，并根據(jù)主控單元的控制信號(hào)控制多個(gè)電機(jī)軸進(jìn)行相互配合，控制激光數(shù)控機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)；

激光功率控制單元，該主控單元將激光功率控制信號(hào)通過(guò)模擬量控制單元傳輸?shù)郊す夤β士刂茊卧?，該激光功率控制單元根?jù)激光功率控制信號(hào)控制激光數(shù)控機(jī)床的激光器的功率；

切割頭監(jiān)測(cè)單元，該切割頭監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)激光數(shù)控機(jī)床的切割頭與加工工件的距離，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果處理后通過(guò)模擬量控制單元傳輸?shù)街骺貑卧?，該主控單元根?jù)處理后的檢測(cè)結(jié)果將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)控單元中，并通過(guò)電機(jī)軸實(shí)現(xiàn)切割頭的升降。

其中，較佳方案是：該模擬量控制單元包括采用數(shù)字通信方式進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)牡谝籉PGA模塊，該主控單元將激光功率控制信號(hào)通過(guò)第一FPGA模塊傳輸?shù)郊す夤β士刂茊卧?；以及，該切割頭監(jiān)測(cè)單元將監(jiān)測(cè)結(jié)果處理后并通過(guò)第一FPGA模塊傳輸?shù)街骺貑卧小?/p>

其中，較佳方案是：該模擬量控制單元包括第二FPGA模塊、輸入放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、輸出放大模塊，外部的模擬信號(hào)依次通過(guò)輸入放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、第二FPGA模塊傳輸?shù)街骺貑卧?，該主控單元依次通過(guò)第二FPGA模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、輸出放大模塊將模擬信號(hào)傳輸?shù)酵鈬O(shè)備上。

其中，較佳方案是：該激光功率控制信號(hào)包括頻率、占空比和反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，該激光功率控制單元根據(jù)頻率和占空比改變激光器的功率并獲得不同形式的激光，該反饋調(diào)節(jié)信號(hào)改變線(xiàn)性同步變化的頻率、占空比。

其中，較佳方案是：該切割頭監(jiān)測(cè)單元包括切割頭處理模塊和切割頭高度檢測(cè)模塊，該切割頭高度檢測(cè)模塊檢測(cè)激光數(shù)控機(jī)床的切割頭與加工工件的距離，該切割頭處理模塊將切割頭高度檢測(cè)模塊傳輸?shù)臋z測(cè)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾、比較、分頻后，并將處理后的檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)降谝籉PGA模塊中。

其中，較佳方案是：該切割頭處理模塊包括過(guò)濾模塊、比較模塊和分頻模塊，該切割頭處理模塊、過(guò)濾模塊、比較模塊、分頻模塊和第一FPGA模塊依次設(shè)置，該過(guò)濾模塊將切割頭處理模塊傳輸?shù)臋z測(cè)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾高次諧波和直流分量，該比較模塊進(jìn)行小幅值近似正弦信號(hào)整形成近似方波信號(hào)，該分頻模塊進(jìn)行整形并分頻為方波信號(hào)。

其中，較佳方案是：該集成數(shù)控系統(tǒng)還包括開(kāi)關(guān)量控制單元，該開(kāi)關(guān)量控制單元與主控單元連接，該主控單元通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元的開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制、監(jiān)控外圍設(shè)備。

其中，較佳方案是：該切割頭監(jiān)測(cè)單元還包括碰撞檢測(cè)模塊和斷線(xiàn)檢測(cè)模塊，該碰撞檢測(cè)模塊和斷線(xiàn)檢測(cè)模塊均與開(kāi)關(guān)量控制單元連接；其中，

該碰撞檢測(cè)模塊檢測(cè)到切割頭的噴嘴觸碰到工件表面時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元向主控單元傳輸碰撞信號(hào)；

斷線(xiàn)檢測(cè)模塊檢測(cè)到激光數(shù)控機(jī)床的電纜未連接或損壞時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元向主控單元傳輸斷線(xiàn)信號(hào)。

其中，較佳方案是：該切割頭監(jiān)測(cè)單元通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元與主控單元連接，該主控單元通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元向切割頭監(jiān)測(cè)單元發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)定的信號(hào)，該切割頭監(jiān)測(cè)單元在記錄一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)后通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元向主控單元發(fā)送標(biāo)定確認(rèn)的信號(hào)，該切割頭監(jiān)測(cè)單元在標(biāo)定結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，若校驗(yàn)到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元向主控單元發(fā)送校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的信號(hào)。

其中，較佳方案是：該集成數(shù)控系統(tǒng)還包括設(shè)備授權(quán)管理單元，該設(shè)備授權(quán)管理單元與主控單元連接，該設(shè)備授權(quán)管理單元控制基于實(shí)時(shí)時(shí)鐘及權(quán)限管理信息而實(shí)施加密邏輯，以及驗(yàn)證、更正加密狀態(tài)；并設(shè)置集成數(shù)控系統(tǒng)的各功能模塊的試用限期，到期后自動(dòng)停止集成數(shù)控系統(tǒng)的各功能模塊的使用。

本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)，將數(shù)控單元、激光功率控制單元、切割頭監(jiān)測(cè)單元和模擬量控制單元集成設(shè)置，提高集成數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及減少通信轉(zhuǎn)換電路，降低硬件成本，也提高了模塊之間的通信速率和穩(wěn)定性，也簡(jiǎn)化產(chǎn)品及方便用戶(hù)的使用連接；同時(shí)，通過(guò)頻率、占空比、反饋調(diào)節(jié)等控制參數(shù)提高激光器的功率控制的精度和穩(wěn)定性，以及，通過(guò)電容傳感器上的距離數(shù)值提高切割頭的高度控制的精度和穩(wěn)定性，為產(chǎn)品銷(xiāo)售競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)巨大的功能和性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)與外部通信轉(zhuǎn)換接口的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明集成數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明數(shù)控單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明第一FPGA模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明第二FPGA模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明第二FPGA模塊的輸入放大模塊的電路圖；

圖7是本發(fā)明第二FPGA模塊的A/D轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；

圖8是本發(fā)明第二FPGA模塊的D/A轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；

圖9是本發(fā)明第二FPGA模塊的輸出放大模塊的電路圖；

圖10是本發(fā)明切割頭監(jiān)測(cè)單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖11是本發(fā)明切割頭監(jiān)測(cè)單元的具體結(jié)構(gòu)框圖；

圖12是本發(fā)明切割頭處理模塊的電路圖；

圖13是本發(fā)明切割頭高度檢測(cè)模塊的電路圖；

圖14是本發(fā)明開(kāi)關(guān)量控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖15是本發(fā)明開(kāi)關(guān)量控制單元的具體結(jié)構(gòu)框圖；

圖16是本發(fā)明設(shè)備授權(quán)管理單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2和圖3所示，本發(fā)明提供一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。

一種激光數(shù)控機(jī)床的集成數(shù)控系統(tǒng)，該集成數(shù)控系統(tǒng)包括主控單元11、數(shù)控單元12、模擬量控制單元13、激光功率控制單元14和切割頭22監(jiān)測(cè)單元15，該主控單元11分別與數(shù)控單元12和模擬量控制單元13連接，該模擬量控制單元13分別與激光功率控制單元14和切割頭22監(jiān)測(cè)單元15連接；集成數(shù)控系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)激光功率控制、切割頭22高度跟隨調(diào)節(jié)控制、切割氣壓控制、多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、多開(kāi)關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制等復(fù)雜的控制邏輯功能。

其中，激光數(shù)控機(jī)床中的激光器是激光發(fā)射器，而激光數(shù)控機(jī)床中的切割頭22是激光切割頭22，射出激光并入射到加工工件上，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工件的加工。

具體描述如下：

在本實(shí)施例的主控單元11中，優(yōu)選地，主控單元11工業(yè)級(jí)的個(gè)人計(jì)算機(jī)，硬件是由主板、CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、電源、PCI總線(xiàn)卡等組件組成；軟件是基于windows XPE操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的CNC控制軟件。

在本實(shí)施例的數(shù)控單元12中，該數(shù)控單元12包括多個(gè)運(yùn)動(dòng)控制模塊121，該運(yùn)動(dòng)控制模塊121均對(duì)應(yīng)一電機(jī)軸21，并根據(jù)主控單元11的控制信號(hào)控制多個(gè)電機(jī)軸21進(jìn)行相互配合，控制激光數(shù)控機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)。

在本實(shí)施例的激光功率控制單元14中，該主控單元11將激光功率控制信號(hào)通過(guò)模擬量控制單元13傳輸?shù)郊す夤β士刂茊卧?4中，該激光功率控制單元14根據(jù)激光功率控制信號(hào)控制激光數(shù)控機(jī)床的激光器的功率。

其中，激光功率控制信號(hào)包括頻率、占空比和反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，該激光功率控制單元14根據(jù)頻率和占空比改變激光器的功率并獲得不同形式的激光，該反饋調(diào)節(jié)信號(hào)改變線(xiàn)性同步變化的頻率、占空比。同時(shí)，改變輸出脈沖的占空比和頻率數(shù)據(jù)可以得到不同形式的激光，反饋調(diào)節(jié)信號(hào)改變線(xiàn)性同步變化的頻率、占空比，從而根據(jù)激光切割工藝的需要，實(shí)時(shí)改變?cè)O(shè)置不同形式的激光進(jìn)行切割。

在本實(shí)施例中，模擬量控制單元13的主要作用是通過(guò)主控單元11中的CNC控制軟件，以模擬量信號(hào)線(xiàn)性控制、測(cè)量外圍設(shè)備。其原理是以主控單元11中CNC控制軟件將控制、測(cè)量的8路+10V以?xún)?nèi)電壓輸出和8路+10V以?xún)?nèi)電壓輸入，與模擬量控制單元13相互傳送。

在本實(shí)施例的切割頭22監(jiān)測(cè)單元15中，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15檢測(cè)激光數(shù)控機(jī)床的切割頭22與加工工件的距離，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果處理后通過(guò)模擬量控制單元13傳輸?shù)街骺貑卧?1中，該主控單元11根據(jù)處理后的檢測(cè)結(jié)果將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)控單元12中，并通過(guò)電機(jī)軸21實(shí)現(xiàn)切割頭22的升降。

如圖4所示，本發(fā)明提供第一FPGA模塊的較佳實(shí)施例。

該模擬量控制單元13包括采用數(shù)字通信方式進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)牡谝籉PGA模塊131，該主控單元11將激光功率控制信號(hào)通過(guò)第一FPGA模塊131傳輸?shù)郊す夤β士刂茊卧?4中；以及，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15將監(jiān)測(cè)結(jié)果處理后并通過(guò)第一FPGA模塊131傳輸?shù)街骺貑卧?1中。

其中，模擬量控制單元13的4路電壓輸出和4路電壓輸入，分別與第一FPGA模塊131相互傳送；第一FPGA模塊131再以數(shù)字通信方式將4路電壓輸出和4路電壓輸入與激光功率控制單元14、切割頭22監(jiān)測(cè)單元15相互傳送。

具體地，激光功率控制單元14的主要作用是實(shí)現(xiàn)激光器的功率控制。以主控單元11中的CNC控制軟件，通過(guò)模擬量控制單元13的第一FPGA模塊131以并行數(shù)據(jù)通信的方式，傳輸激光功率控制信號(hào)至激光功率控制單元14中，激光功率控制單元14最終轉(zhuǎn)化為PWM脈沖電平信號(hào)并隔離輸出、控制激光器。將頻率、占空比、反饋調(diào)節(jié)等控制參數(shù)都是通過(guò)數(shù)字信號(hào)讀寫(xiě)傳送數(shù)據(jù)，大幅提高激光器功率控制的精度和穩(wěn)定性。

如圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，本發(fā)明提供第二FPGA模塊的較佳實(shí)施例。

該模擬量控制單元13包括第二FPGA模塊132、輸入放大模塊1321、A/D轉(zhuǎn)換模塊1322、D/A轉(zhuǎn)換模塊1323、輸出放大模塊1324，外部的模擬信號(hào)依次通過(guò)輸入放大模塊1321、A/D轉(zhuǎn)換模塊1322、第二FPGA模塊132傳輸?shù)街骺貑卧?1中，該主控單元11依次通過(guò)第二FPGA模塊132、D/A轉(zhuǎn)換模塊1323、輸出放大模塊1324將模擬信號(hào)傳輸?shù)酵鈬O(shè)備上。

其中，模擬量控制單元13的4路電壓輸出和4路電壓輸入，分別與第二FPGA模塊132相互傳送；第二FPGA模塊132將4路輸出電壓通過(guò)DA轉(zhuǎn)換為模擬量，模擬量信號(hào)再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大后輸出；4路模擬量輸入電壓先經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大信號(hào)，再將放大后信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)傳送給第二FPGA模塊132。其中，信號(hào)都是以模擬量方式與外部連接控制、測(cè)量。

具體描述如下：

參考圖6，輸入放大模塊1321是以P21接口輸入4路差分模擬+10V以?xún)?nèi)電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U114A、U114B、U114C、U114D及外圍電路進(jìn)行放大處理后輸出。

參考圖7，A/D轉(zhuǎn)換模塊1322是將4路放大處理后的信號(hào)經(jīng)U115AD轉(zhuǎn)換片及外圍電路進(jìn)行信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換，U115轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是通過(guò)SPI串行數(shù)據(jù)輸出。

參考圖8，D/A轉(zhuǎn)換模塊1323是第二FPGA模塊132將4路信號(hào)通過(guò)并行數(shù)據(jù)寫(xiě)入U(xiǎn)108、U109、U110、U111芯片，經(jīng)DA轉(zhuǎn)換片U108、U109、U110、U111及外圍電路進(jìn)行信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的4路模擬信號(hào)輸出。

參考圖9，輸出放大模塊1324是將轉(zhuǎn)換后的4路模擬信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大差分、濾波、保護(hù)處理，最終精準(zhǔn)可靠地輸出+10V以?xún)?nèi)電壓的差分模擬量信號(hào)；主要由運(yùn)算放大器U112A、U112B、U113A、U113B及濾波器Y6、Y7、Y8、Y9及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8及其它外圍電路構(gòu)成。

進(jìn)一步地，第一FPGA模塊131和第二FPGA模塊132是由兩個(gè)相同的FGPA可編程邏輯控制芯片組成，兩個(gè)FGPA可編程邏輯控制芯片都是通過(guò)程序編寫(xiě)執(zhí)行4路輸入信號(hào)和4路輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)讀寫(xiě)，然后將數(shù)據(jù)與主控單元11中的CNC控制軟件相互傳送。

如圖10、圖11、圖12和圖13所示，本發(fā)明提供切割頭監(jiān)測(cè)單元的較佳實(shí)施例。

該切割頭監(jiān)測(cè)單元15包括切割頭處理模塊151和切割頭高度檢測(cè)模塊152，該切割頭高度檢測(cè)模塊152檢測(cè)激光數(shù)控機(jī)床的切割頭22與加工工件的距離，該切割頭處理模塊151將切割頭高度檢測(cè)模塊152傳輸?shù)臋z測(cè)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾、比較、分頻后，并將處理后的檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)降谝籉PGA模塊131中。

在本實(shí)施例的切割頭高度檢測(cè)模塊152中，并參考圖13，切割頭高度檢測(cè)模塊152又為前置放大器電路，其主要作用是對(duì)電容傳感器的間隙變化進(jìn)行C-F變換，并對(duì)信號(hào)放大與傳送，采用調(diào)頻電路，產(chǎn)生頻率幾MHZ的高頻震蕩信號(hào)。

隨著切割頭22的噴嘴和工件之間的間隙變化，產(chǎn)生的震蕩頻率也會(huì)隨著變化，經(jīng)過(guò)放大后疊加到BNC(Bayonet Nut Connector，卡扣配合型連接器)同軸電纜的內(nèi)芯，同軸電纜的內(nèi)芯是15V的直流電壓疊加上幅值幾百mV的交流電壓給出切割頭22監(jiān)測(cè)單元15；將電容傳感器上的距離數(shù)值通過(guò)數(shù)字信號(hào)讀寫(xiě)傳送數(shù)據(jù)，大幅提高切割頭22高度控制的精度和穩(wěn)定性。

在本實(shí)施例的切割頭處理模塊151中，該切割頭處理模塊151包括過(guò)濾模塊1511、比較模塊1512和分頻模塊1513，該切割頭處理模塊151、過(guò)濾模塊1511、比較模塊1512、分頻模塊1513和第一FPGA模塊131依次設(shè)置，該過(guò)濾模塊1511將切割頭處理模塊151傳輸?shù)臋z測(cè)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾高次諧波和直流分量，該比較模塊1512進(jìn)行小幅值近似正弦信號(hào)整形成近似方波信號(hào)，該分頻模塊1513進(jìn)行整形并分頻為方波信號(hào)。

具體地，并參考圖12，切割頭22監(jiān)測(cè)單元15作用是對(duì)切割頭高度檢測(cè)模塊152傳送來(lái)的信號(hào)由L9-L11之間電路，即五階帶通濾波電路，進(jìn)行過(guò)濾高次諧波和直流分量，并經(jīng)過(guò)U138及其它外圍電路，即滯回比較器，將小幅值近似正弦信號(hào)初步整形成幅值5V的近似方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)U139集成分頻芯片、U140A、U140B及其它外圍電路進(jìn)行整形并分頻為幅值5V的方波信號(hào)，最終把方波信號(hào)給出DSP信號(hào)處理器。

DSP芯片對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行多周期同步鑒頻方法捕獲采集前置放大器的頻率信號(hào)，對(duì)32個(gè)采集到的頻率值進(jìn)行濾波，其中將較大8個(gè)值和較小的8個(gè)值去除，對(duì)16個(gè)中間值進(jìn)行平均值濾波，DSP將濾波后的頻率值與已經(jīng)標(biāo)定好記錄的值比較進(jìn)行分段線(xiàn)性化，采用多個(gè)線(xiàn)段近似曲線(xiàn)的方法，在標(biāo)定程序中記錄每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的頻率值，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)的高度值和該點(diǎn)的頻率值計(jì)算每個(gè)線(xiàn)段的斜率，DSP程序根據(jù)當(dāng)前的頻率值判斷屬于哪一個(gè)線(xiàn)段，根據(jù)計(jì)算好的斜率和線(xiàn)段的端點(diǎn)值即可計(jì)算出當(dāng)前的近似高度值，然后將線(xiàn)性化后的值再經(jīng)過(guò)一階滯后濾波后，以串行數(shù)據(jù)SPI接口發(fā)送到模擬量控制單元13的第一FPGA模塊131，最終傳送到主控單元11中的CNC控制軟件。實(shí)現(xiàn)測(cè)量切割頭22與加工工件之間的距離，再經(jīng)過(guò)CNC控制軟件調(diào)節(jié)主軸高度的閉環(huán)控制，保證激光光束的焦點(diǎn)始終處于合適的位置。

如圖14和圖15所示，本發(fā)明提供開(kāi)關(guān)量控制單元的較佳實(shí)施例。

該集成數(shù)控系統(tǒng)還包括開(kāi)關(guān)量控制單元16，該開(kāi)關(guān)量控制單元16與主控單元11連接，該主控單元11通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16的開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制、監(jiān)控外圍設(shè)備。

其中，關(guān)量控制單元的主要作用是以主控單元11中的CNC控制軟件，通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的控制、監(jiān)控外圍設(shè)備；其原理是以主控單元11中的CNC控制軟件將輸入、輸出IO數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)量控制單元16相互傳送,開(kāi)關(guān)量控制單元16最終是經(jīng)過(guò)光耦隔離輸入輸出，控制電平高電平為24V,低電平為0V。

進(jìn)一步地，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15還包括碰撞檢測(cè)模塊153和斷線(xiàn)檢測(cè)模塊154，該碰撞檢測(cè)模塊153和斷線(xiàn)檢測(cè)模塊154均與開(kāi)關(guān)量控制單元16連接；其中，

該碰撞檢測(cè)模塊153檢測(cè)到切割頭22的噴嘴觸碰到工件表面時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16向主控單元11傳輸碰撞信號(hào)；

斷線(xiàn)檢測(cè)模塊154檢測(cè)到激光數(shù)控機(jī)床的電纜未連接或損壞時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16向主控單元11傳輸斷線(xiàn)信號(hào)。

進(jìn)一步地，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16與主控單元11連接，該主控單元11通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16向切割頭22監(jiān)測(cè)單元15發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)定的信號(hào)，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15在記錄一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)后通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16向主控單元11發(fā)送標(biāo)定確認(rèn)的信號(hào)，該切割頭監(jiān)測(cè)單元15在標(biāo)定結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，若校驗(yàn)到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元16向主控單元11發(fā)送校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的信號(hào)。

如圖16所示，本發(fā)明提供設(shè)備授權(quán)管理單元的較佳實(shí)施例。

該集成數(shù)控系統(tǒng)還包括設(shè)備授權(quán)管理單元17，該設(shè)備授權(quán)管理單元17與主控單元11連接，該設(shè)備授權(quán)管理單元17控制基于實(shí)時(shí)時(shí)鐘及權(quán)限管理信息而實(shí)施加密邏輯，以及驗(yàn)證、更正加密狀態(tài)；并設(shè)置集成數(shù)控系統(tǒng)的各功能模塊的試用限期，到期后自動(dòng)停止集成數(shù)控系統(tǒng)的各功能模塊的使用。

具體地，設(shè)備授權(quán)管理單元17通過(guò)MCU控制器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片及其它外圍電路，控制集成數(shù)控系統(tǒng)的試用期限，到期后自鎖停止集成數(shù)控系統(tǒng)的硬件使用功能。

本發(fā)明從供電電路、監(jiān)控電路、通信電路及連接器件和結(jié)構(gòu)安裝件上減少硬成本，同時(shí)也提高了模塊之間的通信速率和穩(wěn)定性，同時(shí)也簡(jiǎn)化產(chǎn)品方便用戶(hù)使用連接；并提供一種高度集成的數(shù)控系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)的成本較低、使用簡(jiǎn)單，為產(chǎn)品銷(xiāo)售競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)巨大的功能和性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，與多模塊之間互相配合的通訊方式，是采用TTL電平24并行總線(xiàn)及配置選擇ID信號(hào)實(shí)現(xiàn)高速通信的技術(shù)。

以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。