运用STM32完结了激光电源的操控体系规划。本文针对激光焊接的实践运用，对激光电源的功用做了更好的扩展和完善，选用人机界面（HMI）显现来操控激光电源，能够对针对不同的焊接要求进行激光波形和参数的设定，能够满意大都实践运用的需求。体系操控界面安稳性高，易操作，操控才能强；气阀操控和光栅操控能更好的维护焊接操作者；温度操控能有用的确保激光电源体系安稳作业。
0 导言
跟着激光职业的飞速发展，激光器已广泛运用于工业加工范畴，如激光切开、激光打标、激光调阻、激光热处理等，除此之外还被作为治疗设备运用于医疗范畴。
激光焊接是以聚集的激光束作为动力炮击焊件所产生的热量进行焊接的办法，是激光资料加工技能运用的重要方面之一。
依据ARM的数字化操控体系能够有用处理激光器的准确、安稳和牢靠性问题，数字化、智能化是激光器的必定发展方向。运用ARM对激光电源进行功用扩展操控，能有用进步电源的性价比，简化激光电源的硬件结构，增强整机的自动化程度，为整机的功用扩展供给了有利条件。本文要点针对激光焊接运用中的激光电源操控体系进行功用扩展规划，运用ARM 操控激光电源的体系设置，包含开关操控、激光参数设置、光栅操控、光阀操控、温度操控等，有用地处理了激光器在焊接过程中的准确、安稳和牢靠性问题，一起增设人机界面（HMI）显现操控的友爱界面，运用起来愈加便利。
1 激光电源的操控功用要求
激光焊接现在已触及航空航天、兵器制作、船只制作、轿车制作、压力容器制作、民用及医用等多个范畴，因而激光电源在激光焊接工艺中运用时具有其共同的规划需求，除了激光产生器的功用要高外，还要求其具有高功率、高牢靠性、作业寿数长等长处，实践运用中的激光电源产品还需求对其操控体系进行功用扩展和优化，规划首要从以下几个方面进行考虑：
1.1 显现和操控
传统激光器的显现屏多选用点阵液晶显现，由于液晶显现屏只能单纯作显现设备运用，所以体系需求运用键盘或按键作为输入设备，对激光光源的参数进行设置。这儿选用人机界面（即触摸屏）作为显现和操控界面，操作愈加便利，界面也愈加友爱。以ARM作为CPU来对体系进行操控，能够对输出的激光脉冲波形进行准确操控，满意不同工件的焊接要求。
1.2 散热
激光电源的许多参数（如波长、阈值电流、功率和寿数）都与温度密切相关，因而期望尽可能低而安稳的作业温度。试验标明，当作业环境温度升高时，激光电源的输出功率将下降，且激光电源外壳每升高30 ℃，运用寿数将削减一个数量级[6-7].本激光器体系选用水冷的方法进行散热降温，因而体系要求具有过温检测功用。
1.3 气阀和光栅
针对激光焊接的实践运用，在焊接的过程中要充沛考虑到操作人员的人身健康和安全。因而在规划激光电源操控体系中，还需求归纳考虑其他辅佐功用，比如在焊接时高温会使金属汽化产生烟雾，一起在焊接过程中激光散射也会对操作人员的眼睛产生影响，因而需增设气阀操控和光栅操控功用。
气阀操控的首要功用是，在激光焊接的时分，高温会让金属汽化然后产生烟雾，设置一个空气泵把产生的烟雾吹走，而且焊接完毕后，再延时吹5~10 s.为了在激光焊接的过程中维护操作者的眼睛，要求焊接瞬间光栅闭合，防止焊接时散光辐射人眼，因而体系需具有光栅操控功用。
1.4 光斑调理
对光斑的操控有两个要求，一是能够设置光斑的上、下限；二是能够经过人机界面调理光斑的巨细，也便是能对光斑的直径进行调理。
1.5 准确激光脉冲操控
IGBT功率操控器作为主开关器材用于操控激光灯的输出脉冲[8-9].一般的激光电源多选用单段方形的激光脉冲，激光打出的焊点可能会呈现溅射、坑洼、穿孔等现象。
激光焊接的根本原理为：
（1）金属表面活化，前期预热，防止加热过快让金属表面溅射；
（2）激光打在金属表面初期，需求较大的功率让金属表面融解；
（3）表层金属融解后，进行深层融解过程中，就不在需求这么大功率，不然会呈现很大熔池，这时需求恰当下降功率，才干确保金属熔池不持续扩展；
（4）当到达需求的融解深度时，假如直接堵截激光，熔池表层硬化闭合可能会呈现气孔等现象，这时需求进一步下降激光功率，缓慢淡出激光功率，才能够让熔池中融解的金属回流凝结，确保激光焊点的平坦。 2 器材选型和体系硬件组成
2.1 首要器材的选型
（1）CPU选型。体系操控单元的中心是完结操控使命所有必要的要害电路，本规划以集成ARM 公司高功用“Cortex-M3”内核的STM32F101C8T6为中心来规划激光电源的数字操控体系，发挥其高速、低功耗的功用，能够完结各种杂乱操控功用，一起简化激光电源操控部分的硬件结构，增强了自动化程度和功用扩展才能。
（2）人机界面选型。人机界面选用的是型号为FE2070的4线工业电阻触摸屏，用它替代传统的分离式按键操控和液晶显现，用户只需用手指轻轻地触碰显现屏上的图符或文字就能完结对主机的操作，然后使激光电源的人机交互更为开门见山。
2.2 体系硬件组成
体系的操控指令是由CPU 宣布的，担任体系的显现和各项操控。STM32F101C8T6 有3 串口：一个衔接IGBT操控板，一个衔接HMI通讯，一个衔接PC用于操控体系升级。体系的硬件电路全体结构框图如图1所示。
激光器的敞开和预燃运用脚踏开关来完结，激光电源开光栅操控即为一个光栅开关，光栅电源的要求是当开机后，踩下脚踏开关，光栅电源就翻开。光栅操控经过光耦输出后，经过一个三极管来操控15 V 电源的通断，然后操控光栅的开闭。激光电源中光斑的巨细是经过驱动步进电机来完结的，步进电机操控透镜的移动，然后调整激光的焦距，完结光斑调理。硬件电路中，光斑操控经过一个3PIN 插座操控步进电机调理光斑直径，为脉冲方向操控，三个PIN 分别为GND，方向和脉冲。气阀操控用于操控气阀的敞开，报警检测首要用于过温检测。
3 软件完结
体系软件首要分为三个部分：Modbus RTU 通讯处理程序，担任和HMI的通讯；操作流程操控，瞬变脉冲的输出；数字输入和输出量的处理；STM32的内部资源、FLASH 容量和SRAM 容量都比51 单片机要丰厚，关于本体系，非常适合用实时操作体系进行软件的编写，所以本体系选用了Keil自带的RTX实时操作体系，共敞开了4个进程：Task_init（），Task1_Modbus（），Task2_Laser-CTL（）和Task3_IO（）；根本软件流程图如图2所示。
4 调试成果
4.1 人机界面操控调试
图3 显现的是体系建立完结后液晶操控触摸屏上显现调理光斑直径的界面。在该界面上经过增、减调理，在上、下限范围内设置光斑直径的实践值。内部是经过操控步进电机调整透镜方位，调整激光焦距，然后使光斑直径产生改动。
在图3触摸屏界面中，点击“光闸设置”能够进入光闸操控的设置界面，如图4所示，智能光闸操控，ms级时间内的延迟时间可依据需求定制，确保彻底遮光，功用安稳，而且操作界面显现和设置都非常友爱便利。
设置激光输出参数的界面如图5所示。
共有99组参数设置，能够对15段波形编程，两组参数切换，能满意运用者的各种需求。运用触摸屏操控，人机界面非常友爱、操作功用强大，而且可完结用户的长途操作，由于触摸屏可远离激光设备运用。
4.2 脉冲操控调试
针对以上问题，规划的这款激光电源操控器，能够操控每个打出的激光脉冲的功率，并对单个激光脉冲，进行准确分段，每段设置，确保焊点润滑平坦。图6是针对某种焊接工件给的激光波形预览。
实践运用中，能够依据焊接工件的要求，规划不同的波形和焊接频率，例如针对金属激光切开，能够设置单段很大电路的激光脉冲和高频率的波形。
4.3 激光焊接成果
抱负的激光电源是进步激光供能体系功率的要害，运用本规划完结的激光电源具有很好的焊接作用。图7是焊接制品图示，从细节图中能够看出焊后外观精巧，结合度高，作用抱负，很好地完结了规划意图。
5 结语
激光电源的功用扩展操控体系首要针对激光焊接职业规划，具有操控简略、准确度高、安稳性好、契合人机工程学等长处。跟着激光焊接职业的蓬勃发展，该体系的本钱较低，具有很好的商场优势。
