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论文以喷绘机的控制系统为研究对象,应用FPGA技术,开发了一种高速、高精度喷绘机控制系统,其中包括USB 2.0数据传输、光栅检测、图像处理等技术。系统通过了仿真和测试,并得到了商业应用。
本文首先分析了喷绘机的工作原理及具体控制过程,然后阐述了FPGA的设计原理以及所涉及到的芯片,对USB 2.0系统的软硬件设计和日本Konica公司的高精度喷头的硬件驱动开发作了介绍,最后对打印图像数据的处理过程及软件开发作了阐述。
FPGA系统采用模块化的设计思想,为系统的设计和维护提供了方便,同时也提高了系统的可扩展性。系统采用了软件硬件化的思路,应用了Verilog HDL 语言。文中对Verilog HDL语言的设计技巧及实际编写中遇到的问题作了解释,并提出了几个解决问题的方法。
该设计经过产品化后,能够稳定的打印,故障率较少。与上代基于MCU的控制系统相比,系统的性能有了根本性的提高,上代系统由于系统频率及工作特点的限制,不能满足高性能喷头的速度和精度要求,而 FPGA系统有效的解决了这个问题,突破了打印精度与频率的瓶颈。
目前喷绘市场,喷绘机的控制系统大多数采用微处理器来实现,而FPGA技术是今后的发展方向,作为一种先进技术的应用,论文在很多方面做了新的尝试。