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      開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器:C++快速開發(fā)

      2023年09月15日 17:07:25人氣:207來源:深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司

      今天,正運(yùn)動(dòng)技術(shù)為大家分享一下應(yīng)用ZMC408SCAN開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器的C++開發(fā),實(shí)現(xiàn)激光振鏡打標(biāo) ,可在文章末尾掃碼獲取例程源碼。

      除了C++還支持使用其他上位機(jī)軟件來開發(fā),上位機(jī)程序運(yùn)行時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)庫“zmotion.dll”,上位機(jī)開發(fā)調(diào)試時(shí)可以把ZDevelop軟件同時(shí)連接到控制器輔助調(diào)試。



      01
      ZMC408SCAN控制器介紹

      ZMC408SCAN是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)新推出的一款支持EtherCAT總線的開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器,專為工業(yè)激光+振鏡+運(yùn)動(dòng)控制方面的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。通過EtherCAT總線和脈沖軸接口能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制。

      ZMC408SCAN支持ETHERNET、EtherCAT、USB、CAN、RS485、RS232等通訊接口,通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個(gè)擴(kuò)展模塊,從而擴(kuò)展數(shù)字量、模擬量或運(yùn)動(dòng)軸。

      企業(yè)微信截圖_20221018085118.png

      (1)ZMC408SCAN內(nèi)置高精度PSO位置同步輸出功能,在加工圓角、曲線部分時(shí)即使進(jìn)行了減速調(diào)整,在高速加工的場(chǎng)合,也能控制激光輸出的間距保持恒定;

      (2)支持激光振鏡控制和振鏡反饋,包含2個(gè)振鏡接口,支持2D振鏡和3D振鏡,配合不帶加減速的運(yùn)動(dòng)指令MOVESCAN,拐角處振鏡加工自動(dòng)延時(shí),完成精準(zhǔn)高效的激光控制,提高激光加工設(shè)備的產(chǎn)能;

      (3)通過指令在運(yùn)動(dòng)中靈活的調(diào)節(jié)激光開光/關(guān)光延時(shí),響應(yīng)快,精確到us級(jí)別的控制,且設(shè)置過程簡單,大大縮短了工程師的調(diào)參時(shí)間;

      (4)自帶LASER激光器控制接口,支持IPG、YLR、YLS等類型激光電源,還帶一個(gè)EXIO擴(kuò)展IO接口,通過定制轉(zhuǎn)接板,靈活控制市場(chǎng)上主流的各種激光器;

      (5)支持PC同時(shí)控制16個(gè)ZMC408SCAN控制器同時(shí)工作,形成一種振鏡陣列的激光加工;

      (6)板載4路高速差分脈沖輸出,并帶4路高速差分編碼器反饋,支持EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器的控制,支持5軸XYZAC軸的插補(bǔ),支持振鏡軸與運(yùn)動(dòng)軸混合插補(bǔ)。

      (7)支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等多種運(yùn)動(dòng)控制功能。



      02
      系統(tǒng)架構(gòu)

      下圖為ZMC408SCAN開放式激光 控制器的參考架構(gòu),支持多種不同類型的激光器控制。

      企業(yè)微信截圖_20221018085154.png



      03
      上位機(jī)和控制器通訊

      上位機(jī)和控制器通訊調(diào)用正運(yùn)動(dòng)封裝好的函數(shù)庫,提供運(yùn)動(dòng)控制和激光控制等眾多函數(shù)庫接口,激光振鏡的系統(tǒng)架構(gòu)參見下圖。

      企業(yè)微信截圖_20221018085225.png

      例采用EtherNET網(wǎng)口連接控制器,通過函數(shù)ZAux_OpenEth()建立通訊連接,用戶可在設(shè)置好的界面中選擇當(dāng)前網(wǎng)段下的控制器IP完成連接,控制器出廠IP地址192.168.0.11,參見下圖。

      企業(yè)微信截圖_20221018085242.png



      04
      激光控制

      一、指令介紹

      下面是我們程序中用到的接口函數(shù),主要包含激光控制和激光振鏡控制兩部分,程序的實(shí)現(xiàn)可直接使用封裝好的接口函數(shù)發(fā)送命令給控制器 。

      本例采用FIBER激光器和2D激光振鏡,用到下面的函數(shù)接口:
      • ZAux_Direct_MoveScanAbs:振鏡軸多軸直線插補(bǔ)SCAN運(yùn)動(dòng),不帶加減速過程,我們這里用來控制振鏡軸運(yùn)動(dòng),通過小線段的形式擬合圓形軌跡;
      • ZAux_Direct_MoveOpDelay:緩沖輸出延時(shí),提前開光時(shí)將延時(shí)時(shí)間設(shè)置為負(fù)數(shù);
      • ZAux_Direct_MoveDelay:緩沖輸出延時(shí),我們這里用來延時(shí)關(guān)光。
      激光功率設(shè)置:
      提供模擬量ZAux_Direct_SetDA、PWM的占空比ZAux_Direct_SetPwmDuty和頻率ZAux_Direct_SetPwmFreq等方式控制
      設(shè)置鏡軸拐角處自動(dòng)延時(shí):

      ZAux_Direct_SetCornerMode

      1.振鏡軸直線插補(bǔ)

      ZAux_Direct_MoveScanAbs運(yùn)動(dòng),ZAux_Direct_MoveScan相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
      企業(yè)微信截圖_20221018085307.png

      2.設(shè)置開關(guān)光

      輸出狀態(tài)為0關(guān)光,輸出狀態(tài)為1開光。
      企業(yè)微信截圖_20221018085323.png

      3. 開關(guān)光延時(shí)
      企業(yè)微信截圖_20221018085337.png

      4. 提前/延時(shí)開關(guān)光

      正數(shù)時(shí)間延時(shí),負(fù)數(shù)時(shí)間提前開關(guān)光。
      企業(yè)微信截圖_20221018085351.png

      5. 設(shè)置激光能量(功率)

      通過改變模擬量輸出的電壓值來控制激光能量大小。
      企業(yè)微信截圖_20221018085405.png

      6. PWM占空比

      通過設(shè)置 PWM 的占空比來調(diào)整激光頻率,在開始打軌跡之前一定要先設(shè)置好。
      企業(yè)微信截圖_20221018085418.png

      7. PWM頻率
      企業(yè)微信截圖_20221018085431.png

      8. 振鏡軸拐角延時(shí)
      企業(yè)微信截圖_20221018085446.png
      9. 拐角延時(shí)起始角度
      企業(yè)微信截圖_20221018085631.png

      10. 拐角延時(shí)結(jié)束角度
      企業(yè)微信截圖_20221018085653.png

      二、程序流程

      先建立控制器通訊,獲取連接句柄,激光器選擇及參數(shù)設(shè)置,然后編輯紅光與激光口控制開關(guān),運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置,軌跡參數(shù)進(jìn)行小線段處理,開始運(yùn)動(dòng),停止運(yùn)動(dòng)。

      企業(yè)微信截圖_20221018085707.png
      企業(yè)微信截圖_20221018085723.png

      三、主要程序展示

      初始化定義相關(guān)變量,初始化軸參數(shù),配置好 FIBER 轉(zhuǎn)接板的方向?yàn)檩敵?,后續(xù)的激光軌跡加工控制由按鈕觸發(fā)。

      在運(yùn)動(dòng)之前我們要設(shè)置好空移速度、打標(biāo)速度、開關(guān)光延時(shí)、軌跡圓半徑、標(biāo)刻行列數(shù)、圓心距等參數(shù)。運(yùn)動(dòng)開始直接調(diào)用這些相關(guān)參數(shù)執(zhí)行,獲取完軌跡后調(diào)用3次文件執(zhí)行。

      1.初始化408FIBER轉(zhuǎn)換板針腳定義,不同激光器類型定義一套不同的輸出口,輸出口可以在選擇激光器類型后對(duì)應(yīng)在界面上進(jìn)行修改。

      408 FIBER轉(zhuǎn)換板參數(shù)初始化程序:
      QQ截圖20221018085847.png

      2.設(shè)置拐角延時(shí)與激光功率,再調(diào)用運(yùn)動(dòng)執(zhí)行,程序如下。
      企業(yè)微信截圖_20221018085912.png

      3.圓弧轉(zhuǎn)小線段是將我們的設(shè)置的圓弧軌跡轉(zhuǎn)換為小線段存起來,然后轉(zhuǎn)換后由3次文件的形式加載執(zhí)行。

      圓弧轉(zhuǎn)小線段程序如下:
      QQ截圖20221018085938.png

      4.這里程序完成空移,然后移動(dòng)完成之前,如果下一條運(yùn)動(dòng)指令執(zhí)行的是軌跡運(yùn)動(dòng),那么提前將激光打開。
      QQ截圖20221018090008.png

      5.延時(shí)關(guān)光是在打標(biāo)軌跡完成后,將激光延時(shí)關(guān)閉。

      延時(shí)關(guān)光程序如下:
      企業(yè)微信截圖_20221018090020.png

      四、最終效果

      首先點(diǎn)擊下拉框選擇控制器IP,點(diǎn)擊連接,依次設(shè)置好激光器參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù),設(shè)置好后輸入打軌跡的參數(shù),點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)開始打圓形軌跡,點(diǎn)擊停止結(jié)束。

      企業(yè)微信截圖_20221018090033.png

      通過 Z develop 軟件的示波器采樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果:先從其他位置空移到起始位置,然后提前 1ms 開光,走完一個(gè)圓形軌跡,關(guān)閉激光(延時(shí)關(guān)光),再空移到下一個(gè)圓形軌跡的起點(diǎn),開光(提前 1ms 開光) , 又走完一個(gè)軌跡后,關(guān)光(延時(shí) 5ms 關(guān)光),如此循環(huán)執(zhí)行,直到設(shè)置的行列數(shù)打完停止(打軌跡中也能點(diǎn)擊停止)。

      企業(yè)微信截圖_20221018090044.png

      XY模式下的軌跡,軌跡包括了圓形打標(biāo)軌跡和空走軌跡:

      企業(yè)微信截圖_20221018090102.png


      次,正運(yùn)動(dòng)技術(shù)開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器:C++快速開發(fā) ,就分享到這里。更多精彩內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注“正運(yùn)動(dòng)小助手”公眾號(hào)。

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