激光加工系统中基于TCP／IP的高速数据传输技术的研究

【作者】 邱维宝； 傅星； 张师伟； 邬泳； 杨恒宗；

【机构】 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室；

【摘要】 激光加工以其精度高,速度快,方便灵活等特性,广泛应用于金属、非金属材料的切割,雕刻等加工工艺中。数字技术的应用使此类系统的性能得到了进一步的提高。在目前多数的数字激光加工系统中,加工所需数据一般都是由专用软件对被加工图形进行处理并压缩后传输到加工机床中。传输的数据量随被加工图形的复杂程度而增加,一般从几KB至几十MB,而且数据之间存在关联关系,因此系统对数据传输的可靠性、速度、传输距离等要求较高。目前常见的传输方案有基于PCI接口,并口和USB 接口等,但是由于系统要实现一对多的网络化管理,所以这些方案并不适合于本系统。本文描述了一个基于以太网的高速数据传输设计方案。在系统硬件设计中,主处理芯片选用TI公司的16位低功耗高性能的单片机MSP430F449,以太网接口部分采用TCP／IP协议栈芯片W3100A和以太网PHY接口芯片RTL8201 构成高速数据传输子系统。根据实际加工时的要求,系统要完成矢量切割,矢量雕刻和位图雕刻等三类图形的加工。由于各种加工图形各有自身的特点,故上位机软件需要对加工图形进行预处理,依据传输系统的特点,按照特定的格式对加工数据封装打包之后通过以太网传输给下位机,下位机在软件上对数据区分并进行相应解包处理,之后将数据存储到系统的大容量FLASH中。故系统的软件设计主要分为以太网协议处理部分和加工数据处理部分。将该子系统嵌入到数字式激光加工系统中实现了bmp、dxf、plt 等多种图形的加工,并实现了一对多的网络化加工。实际应用表明,该传输方案可靠性高、传输速度快、传输距离远,可适用于各种远程工业控制,远程数据采集与传输等。更多还原