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開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器(二):ZMC408SCAN激光接口與控制
深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司
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上一節(jié)介紹了ZMC408SCAN控制器的功能、硬件參數(shù)與硬件接口的特點(diǎn)等,本節(jié)主要介紹激光相關(guān)的接口與如何實(shí)現(xiàn)激光的控制。

激光控制可采用LASER激光電源接口,或通過EXIO擴(kuò)展IO接口定制激光器轉(zhuǎn)接板,通過EXIO_DIR指令配置轉(zhuǎn)接板的IO端子是輸入口還是輸出口,參考激光器的手冊(cè),使用IO控制指令控制激光器的能量和開關(guān)。

01  功能簡(jiǎn)介

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)。支持16路運(yùn)動(dòng)軸的復(fù)雜連續(xù)軌跡控制需求,可實(shí)現(xiàn)振鏡軸+脈沖軸+總線軸的混合插補(bǔ)。

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1.ZMC408SCAN的振鏡功能

(1)XY2-100的振鏡控制協(xié)議,刷新周期10us-50us;

(2)兩組二軸激光振鏡的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及連續(xù)軌跡加工等輸出;

(3)簡(jiǎn)單的振鏡工藝參數(shù)設(shè)置,降低客戶的開發(fā)難度;

(4)振鏡矯正功能、振鏡反饋閉環(huán),保證激光加工的精度。

2.ZMC408SCAN的激光控制

(1)1個(gè)LASER激光電源控制接口,支持IPG、YLR、YLS等類型激光器;

(2)1個(gè)EXIO可配置擴(kuò)展IO接口,通過轉(zhuǎn)接板可外置擴(kuò)展YGA、FIBER等其他類型激光器;

(3)0-10V模擬量輸出、高速PWM輸出可控制激光能量;

(4)可實(shí)現(xiàn)PWM輸出、模擬量輸出與運(yùn)動(dòng)速度的同步。

3.ZMC408SCAN的運(yùn)動(dòng)控制

(1)8軸EtherCAT總線軸/脈沖軸/振鏡軸控制,可混合插補(bǔ);

(2)多維硬件位置比較輸出,位置同步輸出PSO功能;

(3)電子凸輪、同步跟隨、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工、30+種機(jī)械手正逆解算法等;

(4)專用MPG手輪接口,支持 5-24V手輪輸入。

02  接口說明

0203(1).jpg

控制器的接口說明如下表

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03  參考架構(gòu)

下圖為ZMC408SCAN開放式激光控制器的參考架構(gòu):

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→PC可通過串口和網(wǎng)口連接到控制器,下發(fā)指令給控制器處理,編程方式可選擇正運(yùn)動(dòng)自主研發(fā)的ZDevelop開發(fā)環(huán)境或者常用的上位機(jī)開發(fā)方式。

→通過RS232、RS485和網(wǎng)口可與外部設(shè)備通訊。

→連接擴(kuò)展的IO模塊可使用EtherCAT或CAN總線接口。

→具備標(biāo)準(zhǔn)的激光振鏡接口SCAN,激光電源控制接口LASER,同時(shí)提供一個(gè)EXIO擴(kuò)展IO接口靈活擴(kuò)展其他激光器;總線激光器可通過EtherCAT總線控制。

→運(yùn)動(dòng)控制可用的設(shè)備類型有激光振鏡、脈沖伺服/步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)。

☉實(shí)現(xiàn)激光加工包含運(yùn)動(dòng)控制與激光控制兩大部分。

ZMC408SCAN運(yùn)動(dòng)控制可使用常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備或者激光振鏡實(shí)現(xiàn)。

激光控制可通過LASER、支持PWM功能的OUT輸出口或者EXIO擴(kuò)展接口接標(biāo)準(zhǔn)的激光器。

04  激光控制

激光器的控制接口可選LASER激光電源接口,或EXIO擴(kuò)展IO接口通過定制轉(zhuǎn)接板連接激光器。

ZMC408SCAN激光控制的方式有三種、PWM、模擬量和PSO位置同步輸出控制自由選擇,支持控制激光的能量、激光的開關(guān)和激光延時(shí),不同的控制方式要使用支持該功能的輸出口,并且使用對(duì)應(yīng)的指令控制激光。

通過MOVE_OP精準(zhǔn)輸出指令在運(yùn)動(dòng)中靈活的調(diào)節(jié)激光開關(guān)/關(guān)光,MOVE_DELAY調(diào)節(jié)延時(shí),響應(yīng)快,精確到us級(jí)別的控制,且設(shè)置過程簡(jiǎn)單,大大縮短了工程師的調(diào)參時(shí)間;

ZMC408SCAN的激光電源接口LASER內(nèi)置輸出口8控制激光器,輸出可配置PWM,控制器的通用輸出口OUT0-7支持PWM功能和PSO功能,PWM輸出受正常輸出功能的控制,只有輸出口狀態(tài)ON的時(shí)候PWM才能實(shí)際輸出,可以用來控制激光能量。

ZMC408SCAN控制器存在模擬量輸入輸出各兩路,可進(jìn)行控制激光器能量輸出,模擬量精度為12位,電壓范圍0-10V。

1.LASER激光電源接口

(1)接口說明

ZMC408SCAN控制器LASER激光電源接口功能:

A.LASER激光電源接口支持連接IPG、YLR、YLS等類型激光電源;

B.可通過直接控制器發(fā)送激光、紅光、使能等輸出信號(hào)進(jìn)行操作激光器讓激光器進(jìn)行對(duì)應(yīng)響應(yīng);

C.DB接口中帶有1個(gè)PWM輸出口;

D.可接收激光器信號(hào),可顯示IN信號(hào)并作出對(duì)應(yīng)響應(yīng)。

LASER激光電源接口采用DB25針公頭,針腳說明參見下表:

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注意:

A.上表的輸入輸出除PWM和Modulation之外其它信號(hào)作用支持自定義;

B.OUT(9)、AOUT(2)和AIN(2)為預(yù)留信號(hào),標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)中沒有,如果需要請(qǐng)訂貨時(shí)選擇特殊型號(hào)。

(2)接線參考

LASER激光電源接口內(nèi)部電路圖和與IPG200W光纖激光器的接線參考如下圖所示:

3.png

34.png

A.LASER激光器接口接線原理如上圖所示,數(shù)字IO接口除OUT8,OUT9外可自行定義;

B.對(duì)于需要模擬量輸入的激光器有兩種接線選項(xiàng),對(duì)分辨率要求不高的可以選用控制器12位DA接口實(shí)現(xiàn),對(duì)于分辨率要求較高的可以選擇LASER接口中帶16位DA的型號(hào);

C.請(qǐng)使用屏蔽線接線,尤其是環(huán)境惡劣的場(chǎng)合,務(wù)必使屏蔽層充分接地。

(3)使用說明

A.請(qǐng)按照以上接線說明正確接線;

B.上電后請(qǐng)選用EtherNET、RS232(默認(rèn)參數(shù)可直接連接)、RS485(默認(rèn)參數(shù)可直接連接,硬件需使用轉(zhuǎn)接頭)三種任一種接口連接ZDevelop;

C.通過ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO點(diǎn);

D.通過ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)模擬量輸入輸出口;

E.通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令PWM_FREQ(PWM編號(hào))=頻率,PWM_DUTY(PWM編號(hào))=占空比。

參考BASIC例程:激光控制參考上節(jié)引腳說明。
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在振鏡加工的運(yùn)動(dòng)指令應(yīng)用領(lǐng)域,MOVESCAN與MOVESCANABS指令中,CORNER_MODE = 2此處用于開啟振鏡軸的拐角延時(shí),ZSMOOTH用于設(shè)置拐角延時(shí)的最大時(shí)間,us單位,DECEL_ANGLE和STOP_ANGLE用于設(shè)置拐角延時(shí)的起始角度和角度,拐角延時(shí)的具體時(shí)間在這兩個(gè)角度之間從0-ZSMOOTH線性分布。

示波器采樣運(yùn)動(dòng)波形如下:在運(yùn)動(dòng)到位置50之前提前1.5ms開光,運(yùn)動(dòng)結(jié)束延時(shí)2.5ms光關(guān)。

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2.EXIO擴(kuò)展IO接口

(1)接口說明

ZMC408SCAN控制器上的激光電源控制接口除了定義好的LASER之外,還有個(gè)EXIO擴(kuò)展IO接口可靈活配置,專門用來驅(qū)動(dòng)市面上的主流激光器,EXIO擴(kuò)展IO接口需要專用的轉(zhuǎn)接板才能使用,該接口不可對(duì)接除專用轉(zhuǎn)接板以外的任何負(fù)載,轉(zhuǎn)接板可靈活定制。

EXIO擴(kuò)展IO接口目前可支持?jǐn)U展標(biāo)準(zhǔn)的YGA、FIBER等激光器類型,通過EXIO擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展板,轉(zhuǎn)換TTL信號(hào)后控制激光器的激光使能、激光開關(guān)、激光能量控制等。

硬件接線完成還需使用指令配置EXIO擴(kuò)展接口,配置連接擴(kuò)展板的輸入/輸出信號(hào)。

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EXIO擴(kuò)展IO接口采用DB25針母頭,引腳的說明如下表,主要包含0-19一共20個(gè)IO接口,IO可配置為輸入或輸出,配置完成IO編號(hào)參考右側(cè)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出的編號(hào)說明(例如映射為數(shù)字輸入,參考輸入口一欄編號(hào))。

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注意:

A.EXIO_0-EXIO_19均可配置成輸入/輸出口,所對(duì)應(yīng)的編號(hào)如右邊;

B.該接口中的信號(hào)不可直接連接負(fù)載,需定制轉(zhuǎn)接板進(jìn)行轉(zhuǎn)換;

C.轉(zhuǎn)接板可靈活定制,可根據(jù)需要設(shè)計(jì)通訊方式。

(2)IO配置方法

EXIO接口經(jīng)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)接之后,參考對(duì)應(yīng)激光器引腳,再通過指令EXIO_DIR進(jìn)行配置IO輸入輸出,配置完成即可通過輸出口相關(guān)指令控制對(duì)應(yīng)的IO口。

EXIO_0-19均可配置成輸入/輸出口,所對(duì)應(yīng)輸入/輸出口的編號(hào)參見上表,EXIO_DIR配置順序參考OP或IN的編號(hào)。

指令語法:

EXIO_DIR(isel, dirbit)

Isel:0(指定激光器類型)

dirbit: 按位設(shè)置是否輸出, 0- 輸入, 1-輸出 (自定義配置轉(zhuǎn)接口對(duì)應(yīng)的信號(hào)類型)

示例:
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(3)EXIO擴(kuò)展IO接口使用步驟

轉(zhuǎn)接板接線參考如下圖:

2.png

A.選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)接板使用配套專用轉(zhuǎn)接線連接轉(zhuǎn)接板和控制器EXIO接口;

B.上電后請(qǐng)選用EtherNET、RS232、RS485三種任一種接口連接ZDevelop;

C.對(duì)控制器EXIO(0-19)號(hào)端口進(jìn)行配置,使轉(zhuǎn)接板所占用數(shù)字輸入/輸出口均得到使能;

D.使用FIBER轉(zhuǎn)接板IO配置指令EXIO_DIR(0,$8FFFF)、YAG轉(zhuǎn)接板IO配置指令EXIO_DIR(0,$FCBFE);

E.自定義所使能的數(shù)字IO口,通過二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)激光器的功能控制。

3.FIBER激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口

(1)接口說明

ZMC408SCAN-FIBER轉(zhuǎn)接板采用DB25公頭接口,可控制JPT、MOPA、IPG、YLP、YLPN、創(chuàng)鑫、銳科等激光器。擴(kuò)展IO配置EXIO_DIR(0,$8FFFF)。

FIBER.png

FIBER激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口說明如下表

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(2)接線參考

FIBER激光器轉(zhuǎn)接板內(nèi)部電路圖和與MEPT-200P激光器的接線參考如下圖所示:

QQ截圖20220901144346.png

A.以上為MFPT-200P的接線示例,具體選擇對(duì)接的引腳也可以此為參考自行定義;

B.建議采用帶屏蔽層的接線,并且使屏蔽層充分接地(機(jī)殼)。

(3)使用說明

A.請(qǐng)按照以上接線說明正確接線;

B.上電后請(qǐng)選用EtherNET、RS232(默認(rèn)參數(shù)可直接連接)、RS485(默認(rèn)參數(shù)可直接連接,硬件需使用轉(zhuǎn)接頭)三種任一種接口連接ZDevelop;

C.通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令EXIO_DIR(0,$8FFFF);

D.通過ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO點(diǎn);

E.通過ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)模擬量輸入輸出口;

F.通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令 PWM_FREQ(PWM編號(hào)) = 頻率,PWM_DUTY(PWM編號(hào)) = 占空比。

參考BASIC例程:
企業(yè)微信截圖_20220901145104.png

在振鏡加工的運(yùn)動(dòng)指令應(yīng)用領(lǐng)域,MOVESCAN與MOVESCANABS指令中,CORNER_MODE = 2此處用于開啟振鏡軸的拐角延時(shí),ZSMOOTH用于設(shè)置拐角延時(shí)的最大時(shí)間,us單位,DECEL_ANGLE和STOP_ANGLE用于設(shè)置拐角延時(shí)的起始角度和角度,拐角延時(shí)的具體時(shí)間在這兩個(gè)角度之間從0-ZSMOOTH線性分布。

示波器采樣運(yùn)動(dòng)波形如下:

企業(yè)微信截圖_20220901145156.png

4.YGA激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口

(1)接口說明

ZMC408SCAN-YAG轉(zhuǎn)接板采用DB25公頭接口,實(shí)際IO口控制功能支持自定義功能可控制,下表按UW-YAG類型激光器映射功能。擴(kuò)展IO功能設(shè)置EXIO_DIR(0, $FCBFE)。

YGA.png

YGA激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口說明如下表

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(2)接線參考

YGA激光器轉(zhuǎn)接板內(nèi)部電路圖和與UW-075激光焊接機(jī)的接線參考如下圖所示:

企業(yè)微信截圖_16620153708225.png

A.以上為UW-075的接線示例,具體選擇對(duì)接的引腳也可以此為參考自行定義;

B.建議采用帶屏蔽層的接線,并且使屏蔽層充分接地(機(jī)殼)。

(3)使用說明

A.請(qǐng)按照以上接線說明正確接線;

B.上電后請(qǐng)選用EtherNET、RS232(默認(rèn)參數(shù)可直接連接)、RS485(默認(rèn)參數(shù)可直接連接,硬件需使用轉(zhuǎn)接頭)三種任一種接口連接ZDevelop;

C.通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令EXIO_DIR(0,$FCBFE);

D.通過ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO點(diǎn);

E.通過ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)模擬量輸入輸出口。

參考BASIC例程:
企業(yè)微信截圖_20220901145705.png

在振鏡加工的運(yùn)動(dòng)指令應(yīng)用領(lǐng)域,MOVESCAN與MOVESCANABS指令中,CORNER_MODE = 2此處用于開啟振鏡軸的拐角延時(shí),ZSMOOTH用于設(shè)置拐角延時(shí)的最大時(shí)間,us單位,DECEL_ANGLE和STOP_ANGLE用于設(shè)置拐角延時(shí)的起始角度和角度,拐角延時(shí)的具體時(shí)間在這兩個(gè)角度之間從0-ZSMOOTH線性分布。

示波器采樣運(yùn)動(dòng)波形如下:

企業(yè)微信截圖_20220901145754.png

本次,正運(yùn)動(dòng)技術(shù)開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器(二):ZMC408SCAN激光控制方式,就分享到這里。

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