激光切割和雕刻以其精度高、视觉效果好等特性,被广泛运用于广告业和航模制造业。在大尺寸激光加工系统的开发过程中,加工速度与加工精度是首先要解决的问题。解决速度问题的一般方法是在电机每次运动前、后设置加、减速区,但这会使加工数据总量成倍增加。除此之外,庞大的数据计算量也需要一个专门的高性能处理器来实现。
FPGA(现场可编程门阵列)在并行信号处理方面具有极大的优势。本系统采用FPGA作为加工数据的执行器件。这种解决方案突出的特点是让运动控制的处理部分以独立的、硬件性方式展开,增加系统的性能和可靠性,从而有效地解决了用单纯的MCU或DSP系统处理的带宽限制,以及用户系统软件和运控制软件混杂性的问题。
当今国内外市场上已经陆续出现类似的FPGA产品,这些产品大多使用FPGA完成从原始数据处理到执行的全部工作。此种结构虽然可以简化FPGA外部的
电路设计,但是由于FPGA做 复杂数学计算的能力有限,不能对复杂图形尤其是不规则图形做出全面的分析,导致加工速度无法进一步提升。除此之外,这些产品大多采用写入一条数据、执行一 条数据的工作方式,造成了执行相邻两条数据间的加工停顿,破坏了加工的流畅性,在加工复杂图形时还会明显地影响加工速度。
本系统使用数字信号处理器DSP完成复杂的图形分析计算,这样既可以对复杂图形做出全面的分析又不会丧失系统性能。除此之外,本系统还在FPGA内部采用了双存储器交替加工的结构,从根本上消除了相邻数据间的加工停顿。