数模转换器如何帮助激光打标系统提高精度

作者:Gavin Bakshi

即使销售了成百上千甚至上百万个产品,许多公司也会在他们售出的每一个产品上单独刻印自己的商标商标的打标和商标的蚀刻是由激光打标机来完成的,这个过程需要非常高的精度。随着技术的进步,为了进行更精细的打标这些系统的设计者面临着使激光打标机更加精确的压力。

使用高强度、低功率激光激光打标机(图1在手机手工工具印刷电路板(PCB)等任何东西上蚀刻出非常精确的设计。为了达到所需的输出,需要借助一个精确的数模转换器(DAC)非常小心地引导激光器。

1:激光切割机

那么DAC是如何控制激光的呢?DAC负责提供非常精确的输出电压,该电压将被用作电机的模拟输入。DAC的每个特定模拟输入代码都与特定的电机位置有关。此电机负责移动镜子该镜子可在xyz平面上重新放置,以引导和反射激光,并将其确定在终端设备上,以改变终端设备材料表面并蚀刻商标、文本或条形码。参见图2

图2:TIDAC11001A为模拟电机控制环路提供输出

随着需要蚀刻的产品越来越小PCB和一些消费品,激光打标系统的精度必须提高。TIDAC11001ADAC91001分别具有2018位分辨率。分辨率作为一项重要参数,会转换为DAC输出可用的电压阶跃数量。例如,18分辨率有262,144个唯一代码(见表1),允许从多个电机位置控制激光。20位DAC具有1,048,576个唯一代码,提供了更细的粒度和更高的精度。

表1:DAC分辨率转换为代码数的计算(1620位)

利用20位 DAC性能的激光打标系统还有哪些优势?如果电机的全转等于1弧度,你需要什么样的步长?相较于约1弧度的满量程范围,现有系统的分辨率为10微弧度。在理想情况下,这等同于18的分辨率,但由于存在系统级的非线性,许多设计人员希望达到20位的分辨率。此时,DAC11001A可以通过提供将近四倍数量的输出代码,并通过扩展对电机进行更精细的控制。

另一个需要考虑的问题是电机振动。激光打标系统中的任何故障都会对最终蚀刻产生不利影响。由于控制环路具有多级传递函数,此类系统对电机残余振动非常敏感。从选择低振动电机到使用复杂控制系统逻辑,设计人员使用各种复杂的技术以优化性能造成电机振动的一个关键因素DAC由于输入代码到代码变化而产生的尖峰脉冲DAC11001ADAC91001具有非常低的1nV-s代码到代码、与代码无关的尖峰脉冲输出。这是通过集成跟踪保持电路实现的,该电路将DAC的输出与内部梯形电阻网络固有代码变化引起的尖峰脉冲隔离。

正如我们所见,激光打标机必须处理许多变量以获得更高精度DAC在解决这一问题中起着关键的作用,可以使设计人员的工作更加容易。具有更高的分辨率的创新解决方案可以提高精度获得更好的防错性在激光打标系统设计中非常重要。

其他资源