DAC如何幫助激光打標(biāo)系統(tǒng)提高精度
發(fā)布時(shí)間:2020-03-03 來(lái)源:Gavin Baksh 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】即使銷(xiāo)售了成百上千甚至上百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品,許多公司也會(huì)在他們售出的每一個(gè)產(chǎn)品上單獨(dú)刻印自己的商標(biāo)。商標(biāo)的打標(biāo)和商標(biāo)的蝕刻是由激光打標(biāo)機(jī)來(lái)完成的,這個(gè)過(guò)程需要非常高的精度。隨著技術(shù)的進(jìn)步,為了進(jìn)行更精細(xì)的打標(biāo),這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者面臨著使激光打標(biāo)機(jī)更加精確的壓力。
使用高強(qiáng)度、低功率激光的激光打標(biāo)機(jī)(圖1)能在手機(jī)、手工工具、印刷電路板(PCB)等任何東西上蝕刻出非常精確的設(shè)計(jì)。為了達(dá)到所需的輸出,需要借助一個(gè)精確的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)非常小心地引導(dǎo)激光器。
圖1:激光切割機(jī)
那么DAC是如何控制激光的呢?DAC負(fù)責(zé)提供非常精確的輸出電壓,該電壓將被用作電機(jī)的模擬輸入。DAC的每個(gè)特定模擬輸入代碼都與特定的電機(jī)位置有關(guān)。此電機(jī)負(fù)責(zé)移動(dòng)鏡子,該鏡子可在x、y或z平面上重新放置,以引導(dǎo)和反射激光,并將其確定在終端設(shè)備上,以改變終端設(shè)備的材料表面并蝕刻商標(biāo)、文本或條形碼。參見(jiàn)圖2。
圖2:TI的DAC11001A為模擬電機(jī)控制環(huán)路提供輸出
隨著需要蝕刻的產(chǎn)品越來(lái)越小(如PCB和一些消費(fèi)品),激光打標(biāo)系統(tǒng)的精度必須提高。TI的DAC11001A和DAC91001分別具有20位和18位分辨率。分辨率作為一項(xiàng)重要參數(shù),會(huì)轉(zhuǎn)換為DAC輸出可用的電壓階躍數(shù)量。例如,18位分辨率有262,144個(gè)唯一代碼(見(jiàn)圖3),允許從多個(gè)電機(jī)位置控制激光。20位的DAC具有1,048,576個(gè)唯一代碼,提供了更細(xì)的粒度和更高的精度。
表1:DAC分辨率轉(zhuǎn)換為代碼數(shù)的計(jì)算(16到20位)
利用20位 DAC性能的激光打標(biāo)系統(tǒng)還有哪些優(yōu)勢(shì)?如果電機(jī)的全轉(zhuǎn)等于1弧度,你需要什么樣的步長(zhǎng)?相較于約1弧度的滿(mǎn)量程范圍,現(xiàn)有系統(tǒng)的分辨率為10微弧度。在理想情況下,這等同于18位的分辨率,但由于存在系統(tǒng)級(jí)的非線(xiàn)性,許多設(shè)計(jì)人員希望達(dá)到20位的分辨率。此時(shí),DAC11001A可以通過(guò)提供將近四倍數(shù)量的輸出代碼,并通過(guò)擴(kuò)展對(duì)電機(jī)進(jìn)行更精細(xì)的控制。
另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是電機(jī)振動(dòng)。激光打標(biāo)系統(tǒng)中的任何故障都會(huì)對(duì)最終蝕刻產(chǎn)生不利影響。由于控制環(huán)路具有多級(jí)傳遞函數(shù),此類(lèi)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)殘余振動(dòng)非常敏感。從選擇低振動(dòng)電機(jī)到使用復(fù)雜控制系統(tǒng)邏輯,設(shè)計(jì)人員使用各種復(fù)雜的技術(shù)以?xún)?yōu)化性能。造成電機(jī)振動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵因素是DAC由于輸入代碼到代碼變化而產(chǎn)生的尖峰脈沖。DAC11001A和DAC91001具有非常低的1nV-s代碼到代碼、與代碼無(wú)關(guān)的尖峰脈沖輸出。這是通過(guò)集成跟蹤保持電路實(shí)現(xiàn)的,該電路將DAC的輸出與內(nèi)部梯形電阻網(wǎng)絡(luò)固有的代碼變化引起的尖峰脈沖隔離。
正如我們所見(jiàn),激光打標(biāo)機(jī)必須處理許多變量以獲得更高精度。DAC在解決這一問(wèn)題中起著關(guān)鍵的作用,可以使設(shè)計(jì)人員的工作更加容易。具有更高的分辨率的創(chuàng)新解決方案可以提高精度、獲得更好的防錯(cuò)性,這在激光打標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要。
其他資源
查看應(yīng)用簡(jiǎn)介“DACx1001實(shí)現(xiàn)超高精度閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。”
了解激光系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他TI解決方案。
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