專利名稱：在線激光打碼機遠程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光打碼機的遠程控制技術(shù)，具體涉及一種在線激光 打碼機遠程控制器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的產(chǎn)品及包裝編碼與標記技術(shù)是使用油墨、傳輸編碼或貼標，包 括熱傳輸打碼機、機械壓印系統(tǒng)、噴墨打印系統(tǒng)和打印-貼標系統(tǒng)。盡管他 們各有所長并均有各自特定的應(yīng)用領(lǐng)域，但是激光打碼作為一種新的技術(shù) 進入編碼與標記行業(yè)，為制造商提供了又一個選擇。
激光打碼是利用高能量密度的激光束對目標作用使目標表面發(fā)生物 理或化學(xué)的變化從而獲得可見圖案的標記方式。激光打碼技術(shù)用燒灼和蝕 刻的工藝。燒灼是將印刷包裝上的表層如油墨去除，該過程使用恰如其分 的能量使油墨中的水分揮發(fā)，將油墨從基質(zhì)上燒蝕掉。蝕刻是使用適量的
激光能在PET (如汽水瓶)、PS和PP等材料上熔蝕或者蝕刻出一個細槽。 燒灼和蝕刻技術(shù)所產(chǎn)生的編碼都是高質(zhì)的、永久的、瞬時的。
在各種打碼方式中，振鏡式打碼因其應(yīng)用范圍廣，可進行矢量打碼， 也可以標記點陣字符，且標記范圍可調(diào)，標記速度也較快，因而己成為目 前打碼方式的主流。
現(xiàn)有的激光打碼機一般采用計算機來控制。采用歩進電機控制振鏡偏 轉(zhuǎn)，電壓信號決定其偏轉(zhuǎn)角度，-5￥偏轉(zhuǎn)到負方向最大，+5￥偏轉(zhuǎn)到正方 向最大。-5V— +5￥之間偏轉(zhuǎn)角度與電壓成正比，需采用模擬信號對其進 行控制。計算機輸出的是數(shù)字信號，所以采用數(shù)?？▽?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模 擬信號。目前常用數(shù)模卡的電壓輸出范圍都有-5V— +5V，所以一般數(shù)模卡均能滿足要求。但是數(shù)模卡有一定的輸出精度，有8位、10位、12位 及16位等，其輸出信號精度直接影響到振鏡的控制精度。
現(xiàn)今的振鏡掃描式激光打碼系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的硬件電路都是基于計
算機ISA總線或PCI總線而設(shè)計的控制卡，將控制卡安裝在計算機主板的 ISA總線或PCI總線擴展槽中，給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來影響，降低了 打碼系統(tǒng)的穩(wěn)定性；激光光源產(chǎn)生的強電磁干擾也很容易影響振鏡控制電 路。而基于單片機的激光打碼控制器雖然成本低、運行可靠，但由于其存 儲容量有限、運算速度慢，只能進行一些簡單的插補算法，限制了它的應(yīng) 用范圍。申請?zhí)枮?200610125131.8"的實用新型專利公開了一種"基于 USB接口的打碼控制器"，既能與計算機聯(lián)機使用，又能脫離計算機單獨 使用。當打碼內(nèi)容復(fù)雜數(shù)據(jù)量大時，控制器與計算機聯(lián)機使用，插補處理 由計算機來完成；當打碼內(nèi)容簡單時計算機將插補處理后數(shù)據(jù)通過USB 送入控制器存儲器，由單片機控制來完成打碼。由上可見，這個實用新型 仍需依賴計算機的文本編輯能力、運算處理能力和控制作用來完成打碼任 務(wù)，控制系統(tǒng)的體積、成本依然很大。
實用新型內(nèi)容
本實用新型為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種節(jié)約成 本、穩(wěn)定性高、體積小的在線激光打碼機遠程控制器。這個激光打碼機可 以完全脫離計算機使用，而通過這個遠程控制器，用戶就能完成打印文本 的編輯和機器參數(shù)的修改工作，即通過控制器就可以完全控制整個打碼 機。
本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)本在線激光打碼機遠程 控制器，其特征在于包括ARM微處理器、LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC 口、 RS232驅(qū)動模塊、閃存FlashROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM 和外部總線擴展，ARM微處理器分別與LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC 口 、RS232驅(qū)動模塊連接，ARM微處理器通過總線分別與閃存FlashROM、
4存儲器SRAM、存儲器NVSRAM連接，總線與外部總線擴展連接。 所述矩陣鍵盤為4X4矩陣鍵盤。 所述LCD顯示屏為240 X 128單色LCD顯示屏。 所述DSPC 口與打碼機的主控單元連接。
所述DSPC 口與主控單元的DSP微處理器的HPI 口通過HPIB接口連接。
本在線激光打碼機遠程控制器的工作原理如下
遠程控制器采用以ARM微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)，構(gòu)成激光打 碼機的人機界面，負責激光打碼機系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，以及打碼內(nèi)容和格式 等的輸入，并與打碼機主控單元通信實現(xiàn)激光打碼機的遠程控制。通過 HPI 口可以實現(xiàn)主控單元DSP微處理器與遠程控制器內(nèi)ARM微處理器的 通信，當遠程控制器把打碼機參數(shù)設(shè)定后或打碼文件編輯后通過兩者通信 可以實現(xiàn)信息的傳遞。
ARM微控制器通過擴展LCD顯示屏和矩陣鍵盤來完成用戶操作交互 輸入輸出。ARM微處理器與DSP微處理器的溝通接口是透過HPIB (Host Port Interface Bridge)接口來連接的，ARM微處理器與DSP微處理器的 16位并行接口 HPI 口相連，可以直接高速訪問DSP微處理器的內(nèi)部存儲 空間，包括閃存Flash ROM、存儲器SRAM和存儲器NVSRAM，來完成 ARM微處理器與DSP微處理器雙核的雙向通信，即ARM微處理器向主 控單元傳輸打碼文件和打碼機系統(tǒng)參數(shù)修改等信息，主控單元把打碼機在 線運轉(zhuǎn)狀況反饋給ARM微控制器并在LCD顯示屏顯示出來以提醒用戶， 如當前打碼的文件名，當前已完成打碼的產(chǎn)品數(shù)量，當前生產(chǎn)線移動速度 等，尤其重要的是當出現(xiàn)故障時，主控單元將對遠程控制器通信以便及時 產(chǎn)生報警信號通知用戶。RS232驅(qū)動模塊用于與臺式機或手提PC相連進 行數(shù)據(jù)上傳或下載。閃存FlashROM、存儲器SRAM和存儲器NVSRAM 用于擴展ARM微處理器的存儲空間，保存控制參數(shù)和打碼數(shù)據(jù)、圖樣等文件。外部總線擴展預(yù)留總線接口，為擴展USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口做準備。 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點
本在線激光打碼機遠程控制器可用于金屬材料和非金屬材料表面雕 刻，通過激光與物質(zhì)的作用，在物體表面形成清晰的編碼或標記，并且能 夠方便快捷地對編碼的內(nèi)容進行制作、編排、輸出和更改，進一步滿足在 線打碼的需要。與其它的打碼技術(shù)相比，激光打碼無油墨，干凈無污染， 無耗材成本，維修費用低，系統(tǒng)誤工時間短，而且激光打碼技術(shù)的標記清 晰、瞬時和永久。
基于ARM微處理器的嵌入式遠程控制器可以完成編碼文件內(nèi)容的編 輯、修改和保存，以及打碼時激光參數(shù)的設(shè)定等工作。通過ARM微處理 器與主控單元的雙向通信可以完全實現(xiàn)激光打碼機的人機交互，極大的方
便了激光打碼工作人員的操作。系統(tǒng)采用ARM微處理器+DSP微處理器 的控制模式，在這里ARM微處理器是主處理器，負責系統(tǒng)控制與外圍， 而DSP微處理器是副處理器，負責完成計算密集型操作，即快速地完成大 量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。這種激光打碼機完全不依賴計算機或者工控機控制， 而是以雙處理器控制模式來取代，這樣控制系統(tǒng)的成本大大降低，且體積 小，重量輕，性能高，結(jié)構(gòu)緊湊，靈活方便，具有良好的可擴展性、靈活 性、穩(wěn)定性、實時性和低功耗性的優(yōu)點。本實用新型的在線激光打碼機遠 程控制器，是這個打碼機的人機接口單元，通過它可以不僅可以完成整個 打碼機系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，包括激光器的開關(guān)，激光的功率，打碼速度，打 碼方式的選擇，即靜態(tài)打碼還是動態(tài)打碼，等等，還能編輯打碼文件，如 字體大小，字形，自動生成日期，序列號自動遞增等等。
與傳統(tǒng)的激光打碼機相比，本實用新型用遠程控制器控制方式取代了 PC機控制方式，節(jié)省了用PC機控制的成本，減小了整個打碼機的體積， 機器變得輕巧靈活，可以方便地拆裝搬移，適應(yīng)于許多行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)包 裝線上，并能極大地提高生產(chǎn)線上商品在線打碼的效率，具有廣泛的應(yīng)用發(fā)展前景。

圖1是本實用新型的在線激光打碼機遠程控制器的系統(tǒng)框圖； 圖2是圖1的LCD顯示屏的接口電路； 圖3是圖1的遠程控制器的地址譯碼電路； 圖4是圖1的矩陣鍵盤的掃描原理圖5是圖1的遠程控制器的操作系統(tǒng)初始化與各任務(wù)的建立的流程
圖6是圖1的LCD顯示屏示意圖7是圖5的GUI任務(wù)流程圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本在線激光打碼機遠程控制器，包括ARM微處理器、 240X128單色LCD顯示屏、4X4矩陣鍵盤、DSPC 口、 RS232驅(qū)動模塊、 閃存FlashROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM和外部總線擴展，ARM 微處理器分別與LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC 口、 RS232驅(qū)動模塊連接， ARM微處理器通過總線分別與閃存FlashROM、存儲器SRAM、存儲器 NVSRAM連接，總線與外部總線擴展連接。所述DSPC 口與主控單元的 DSP微處理器的HPI 口通過HPIB接口連接。
本在線激光打碼機遠程控制器的工作原理如下
遠程控制器采用以ARM微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)，構(gòu)成激光打 碼機的人機界面，負責激光打碼機系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，以及打碼內(nèi)容和格式 等的輸入，并與打碼機主控單元通信實現(xiàn)激光打碼機的遠程控制。通過 HPI 口可以實現(xiàn)主控單元DSP微處理器與遠程控制器內(nèi)ARM微處理器的 通信，當遠程控制器把打碼機參數(shù)設(shè)定后或打碼文件編輯后通過兩者通信 可以實現(xiàn)信息的傳遞。ARM微控制器通過擴展LCD顯示屏和矩陣鍵盤來完成用戶操作交互 輸入輸出。ARM微處理器與DSP微處理器的溝通接口是透過HPIB (Host Port Interface Bridge)接口來連接的，ARM微處理器與DSP微處理器的 16位并行接口 HPI 口相連，可以直接高速訪問DSP微處理器的內(nèi)部存儲 空間，包括閃存Flash ROM、存儲器SRAM和存儲器NVSRAM，來完成 ARM微處理器與DSP微處理器雙核的雙向通信，即ARM微處理器向主 控單元傳輸打碼文件和打碼機系統(tǒng)參數(shù)修改等信息，主控單元把打碼機在 線運轉(zhuǎn)狀況反饋給ARM微控制器并在LCD顯示屏顯示出來以提醒用戶， 如當前打碼的文件名，當前已完成打碼的產(chǎn)品數(shù)量，當前生產(chǎn)線移動速度 等，尤其重要的是當出現(xiàn)故障時，主控單元將對遠程控制器通信以便及時 產(chǎn)生報警信號通知用戶。RS232驅(qū)動模塊用于與臺式機或手提PC相連進 行數(shù)據(jù)上傳或下載。閃存FlashROM、存儲器SRAM和存儲器NVSRAM 用于擴展ARM微處理器的存儲空間，保存控制參數(shù)和打碼數(shù)據(jù)、圖樣等 文件。外部總線擴展預(yù)留總線接口，為擴展USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口做準備。 下面對本在線激光打碼機遠程控制器的電路及其控制過程進行說明 LCD顯示屏的接口電路如圖2所示，CON14接口是單色LCD接口 ， 支持240X 128分辨率的圖形液晶，可以直接使用兼容TG240128A的液晶 模塊。
遠程控制器的地址譯碼電路和引腳定義如圖3所示，使用的片選信號 為nCS2_Y2，其操作地址范圍是0x82400000 0x825FFFFF。
矩陣鍵盤的掃描原理圖如圖4所示，矩陣鍵盤輸入利用鍵盤掃描軟件 來實現(xiàn)，縮減了系統(tǒng)的開發(fā)成本，且只需要很少的CPU開銷。ARM微處 理器通過GPIO連接矩陣鍵盤。在初始化階段，所有的行(輸出端口)被 強行設(shè)置為低電平。在沒有任何鍵按下時，所有的列(輸入端口)將讀到 高電平。任何鍵的閉合將造成其中的一列變?yōu)榈碗娖?。為了查看是否有?個鍵已經(jīng)被按下，ARM微處理器僅僅需要査看任一列的值是否變?yōu)榈碗娖剑? 一旦ARM微處理器檢測到有鍵被按下，就需要找出是哪一個鍵。這
時，ARM微處理器在其中一列上輸出一個低電平。如果它在輸入端口發(fā) 現(xiàn)了一個0值，ARM微處理器就知道在所選擇的行產(chǎn)生了鍵的閉合。相 反，如果輸入端口全是高電平，則被按下的鍵就不在這一行，并重復(fù)該過 程直到發(fā)現(xiàn)它為止。 一旦該行被識別出來，則被按下鍵的具體的列可以通 過鎖定輸入端口上唯一 的低電平來確定。
采用ARM微處理器，在嵌入式操作系統(tǒng)P C/OS-II中進行圖形界面的 開發(fā)，移植yC/GUI圖形用戶界面軟件包到目標系統(tǒng)并在實時操作系統(tǒng)下 對各個任務(wù)進行編程。激光打碼機遠程控制器的軟件基于嵌入式實時操作
系統(tǒng)uc/os-n設(shè)計，在ADsi.2編程環(huán)境下進行開發(fā)。uc/os-n是源代
碼開放的操作系統(tǒng)，是一個完整的、可移植的、可固化的、可剪裁的占先 式實時多任務(wù)內(nèi)核，它的絕大部分源碼都是用ANSIC語言編寫的。與微 處理器相關(guān)的部分則采用匯編編寫，可以供不同架構(gòu)的微處理器使用。
wc/os-n是完全可剝奪型的實時內(nèi)核，總是運行就緒狀態(tài)下優(yōu)先級最高
的任務(wù)；可以同時管理64個任務(wù)，其中有56個任務(wù)可以由用戶來編寫應(yīng) 用程序；每個任務(wù)都有自己單獨的任務(wù)棧；提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如信號 量、互斥信息、時間標志、消息郵箱、消息隊列、塊大小固定的內(nèi)存的申 請與釋放及時間管理函數(shù)等。
目前UC/GUI有很多版本，本實施例采用的是V3.24。在移植uC/GUI 之前，先按要求移植好操作系統(tǒng)uC/OS-H。根據(jù)需要加入了以下幾個文 件夾的內(nèi)容:Config包含GUI相關(guān)配置的設(shè)置情況的文件，Core是u C/GUI 的核心文件夾，與GUI的運行密切相關(guān)，AntiAlias包含抗鋸齒顯示文件， Widget是視窗控件庫，WM是視窗管理器，F(xiàn)ont則包含字體文件，其中的 FHZK12.c是漢字庫文件。移植uC/GUI主要集中在修改三個頭文件和選擇 與硬軟件對應(yīng)的兩個C文件。三個頭文件都在Config文件夾下，分別是 GUICon.h, GUITouchConf.h和LCDConf.h，這里采用鍵盤輸入，不需要觸摸屏的支持，所以沒有加入GUITouchConf.h;兩個C文件一個是GUI—X.c， 另一個是在GUKLCDDriver目錄下的LCDSlin.c文件。uC/GUI與LCD、 U C/OS- II的兩個主要接口文件分別是LCDSlin.c和GUI一X.c。這里應(yīng)選擇 GUI—X—uCOS.c，選擇加入LCDSlin.c簡單總線驅(qū)動程序是因為LCD的控 制器型號是Toshiba T6963。
如圖5所示，實時操作系統(tǒng)包含鍵盤按鍵檢測任務(wù)、GUI任務(wù)、與主 控單元通信任務(wù)、故障報警任務(wù)、與PC機通訊任務(wù)和實時日歷時鐘任務(wù)， 其中前三個任務(wù)最為重要，優(yōu)先級比其他任務(wù)高。利用嵌入式ARM微處 理器上的GPIO 口連接一個4X4的矩陣鍵盤后，采用一個任務(wù)循環(huán)掃描來 檢測鍵盤的輸入，并配置鍵值緩沖區(qū)，跟蹤一個鍵被按下的時間，而且可 以實現(xiàn)組合鍵的編程。
用戶操作面板LCD顯示屏的示意圖如圖6所示，LCD顯示屏中間位 置顯示實時的打印文本內(nèi)容，下左方分別列出打印文件名和已經(jīng)打印了的 工件個數(shù)(也就是打印次數(shù))，下右方列出了打印該文件時設(shè)定的兩個主 要的激光參數(shù)，即激光駐留時間和激光輸出功率，下方四個功能鍵，對應(yīng) 矩陣鍵盤上的四個按鍵F1、 F2、 F3、 F4。 Fl用來打開要打印的文件；F2 用來打開一個編輯框，通過鍵盤的輸入來編輯文件；F3是用來設(shè)定打印文 件時激光的參數(shù)；F4是打印鍵，打開激光器并開始打印。
GUI任務(wù)流程如圖7所示。其中字符文本格式調(diào)整包括選擇字體，設(shè) 定字符高度、寬度、字符間距、行間距，設(shè)定每象素由幾點組成，設(shè)定激 光的能量和駐留時間。傳感器檢測包括同步編碼器輪直徑設(shè)置，每轉(zhuǎn)脈沖 數(shù)和同步編碼器精度設(shè)置，這些機器參數(shù)與打碼機的工作密切相關(guān)。
上述具體實施方式
為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能對本實用新型 的權(quán)利要求進行限定，其他的任何未背離本實用新型的技術(shù)方案而所做的 改變或其它等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、在線激光打碼機遠程控制器，其特征在于包括ARM微處理器、LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC口、RS232驅(qū)動模塊、閃存FlashROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM和外部總線擴展，ARM微處理器分別與LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC口、RS232驅(qū)動模塊連接，ARM微處理器通過總線分別與閃存FlashROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM連接，總線與外部總線擴展連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線激光打碼機遠程控制器，其特征在于 所述矩陣鍵盤為4X4矩陣鍵盤。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線激光打碼機遠程控制器，其特征在于 所述LCD顯示屏為240 X 128單色LCD顯示屏。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線高速C02激光打碼機，其特征在于 所述DSPC 口與打碼機的主控單元連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線高速C02激光打碼機，其特征在于 所述DSPC 口與主控單元的DSP微處理器的HPI 口通過HPIB接口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種在線激光打碼機遠程控制器，包括ARM微處理器、LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC口、RS232驅(qū)動模塊、閃存Flash ROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM和外部總線擴展，ARM微處理器分別與LCD顯示屏、矩陣鍵盤、DSPC口、RS232驅(qū)動模塊連接，ARM微處理器通過總線分別與閃存Flash ROM、存儲器SRAM、存儲器NVSRAM連接，總線與外部總線擴展連接。與傳統(tǒng)的激光打碼機相比，本實用新型用遠程控制器控制方式取代了PC機控制方式，節(jié)省了用PC機控制的成本，減小了整個打碼機的體積，機器變得輕巧靈活，可以方便地拆裝搬移。
文檔編號B41J29/38GK201320874SQ20082020502
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者敏 周, 楊永強 申請人:華南理工大學(xué)