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ZMC406硬件介紹
ZMC406是正運動推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運動控制器可應用于各種需要脫機或聯(lián)機運行的場合。
ZMC406支持6軸運動控制，最多可擴展至32軸，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。
ZMC406支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。
ZMC406支持6軸運動控制，可采用脈沖軸（帶編碼器反饋）或EtherCAT總線軸，通用IO包含24路輸入口和12路輸出口，模擬量AD/DA各兩路，EtherCAT最快125us的刷新周期。
(1)不使用插槽，穩(wěn)定性更好；
(2)可以選用MINI電腦或ARM工控電腦，降低整體成本；
(3)控制器直接做接線板使用，節(jié)省空間；
(4) 控制器上可以并行運行程序，與PC只需要簡單交互，降低PC軟件的復雜性等優(yōu)勢。
ZMC控制器通過RTSys開發(fā)環(huán)境來調(diào)試，RTSys是一個方便的編程、編譯和調(diào)試環(huán)境。RTSys可以通過串口、以太網(wǎng)、PCI和LOCAL與控制器建立連接。應用程序可以使用VC，VB，VS， C++Builder ，C#等軟件來開發(fā)。調(diào)試時可以把RTSys軟件同時連接到控制器，程序運行時需要動態(tài)庫zmotion.dll。
ZMC4系列控制器支持PPR，PRP結構的3軸UVW平臺，關節(jié)軸U+關節(jié)軸V+關節(jié)軸W。采用脫機的方式將編輯好的程序下載到控制器上（也可以用PC監(jiān)視或者實時發(fā)送指令操作) ，可利用觸摸屏示教的方式編輯想要運動的軌跡。
? UVW對位平臺介紹
1、UVW平臺
UVW平臺，也被稱為XXY平臺或XYR對位平臺，是一種高精度移動平臺，專為高精度對位設備而設計。
該平臺屬于三軸并聯(lián)運動機構，通過控制三個線性移動軸的并聯(lián)運動，可以實現(xiàn)以平面上任意一點為中心進行旋轉(zhuǎn)運動以及沿任意方向平移。這種設計使得UVW平臺在工業(yè)自動化中成為一個核心技術，特別適用于需要高精度對位功能的應用場景。
2、 UVW平臺的應用場景與優(yōu)勢
UVW平臺與視覺CCD糾偏系統(tǒng)對接在一起，可以迅速完成高精度的糾偏工作，其重復定位精度一般可達±1μm。與以前的xyθ平臺相比，UVW平臺在控制精度和靈活性方面都有顯著的優(yōu)勢。
UVW平臺的控制精度高于xyθ平臺，并且它可以在平面上的任意一點為中心進行旋轉(zhuǎn)運動，而xyθ平臺的旋轉(zhuǎn)中心則必須固定在平臺上某處并隨平臺一同運動。
此外，UVW平臺需要一個絕對坐標系作為參考系，而xyθ平臺則使用隨平臺動的坐標系作為參考系。UVW平臺?作模式如下圖：
UVW平臺主要應用于曝光機、絲印機、貼合機等PCB及半導體等行業(yè)。在這些應用中，UVW平臺通過配合機器視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度對位功能，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
總的來說，UVW平臺以其高精度、高靈活性和廣泛的應用領域，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化中不可或缺的一部分。
3、PPR結構和PRP結構的UVW平臺區(qū)別
UVW平臺的PPR和PRP結構區(qū)別主要體現(xiàn)在其構型和應用特點上。
首先，從構型上來看，PPR和PRP結構代表了UVW平臺的不同設計方式。這兩種結構都是UVW平臺的常見形式，但它們在具體的機械布局、運動軸的配置以及關節(jié)連接方式等方面可能存在差異。這種差異使得PPR和PRP結構在剛度、穩(wěn)定性以及精度等方面可能表現(xiàn)出不同的性能。
其次，從應用特點上來看，PPR結構的UVW平臺可能更注重于結構的穩(wěn)定性和精度，適用于對精度要求較高且需要穩(wěn)定運動的場景。而PRP結構的UVW平臺可能在一些特定的應用場景中具有優(yōu)勢，比如在一些需要更高靈活性或更復雜運動模式的場合。
?正運動UVW機械手模型
正運動技術UVW平臺運動控制算法于UVW有三種常見模型：FRAME33、FRAME34、FRAME37。
分別對應兩種機械結構（PRP、PPR）跟兩個坐標系方向（XYY、XXY），可以實現(xiàn)單軸直線運動、兩軸線性插補、兩軸圓弧插補、空間圓弧等復雜運動。
一、FRAME33-UVW對位平臺(PRP結構-XYY或XXY)
原理：通過安裝于同一平面的三個驅(qū)動軸的運動，實現(xiàn)定位要求（以下圖示均以平臺回零后的初始位置為基準）。
A、電機方向及角度范圍
虛擬的XY滿足右手法則，角度正向與虛擬XY滿足右手法則，實際電機 軸方向無要求，根據(jù)實際情況填寫結構參數(shù)即可。
B、TABLE寄存器依次存入機械手結構參數(shù)
建立機械手連接時，需要將機械結構參數(shù)按照如下次序依次填寫到 TABLE數(shù)組中。FRAME33模型機械結構參數(shù)說明如下。
從TableNum編號開始依次機械手結構參數(shù)U軸的距離參數(shù)，V軸的距離參數(shù)，W軸的距離參數(shù)，虛擬旋轉(zhuǎn)軸一圈脈沖數(shù)，U軸的方向，V軸的方向，W軸的方向到Table中。
TABLE(TableNum,lu,lv,lw,angleonecircle,diru,dirv,zdirw)。
例程從TABLE(100)開始依次填入Frame所需機械參數(shù)。
C、設置關節(jié)軸參數(shù)及虛擬軸參數(shù)
各軸的軸類型和脈沖當量(units)要設置正確，設置為電機走1mm需要的脈沖數(shù)。虛擬軸的units跟實際發(fā)送脈沖數(shù)無關，用于設置運動精度，虛擬軸的脈沖 當量一般設置為1000，表示精度為小數(shù)點后3位。
D、確定機械手零點位置
FRAME33需要保證VW軸是水平的。平臺上任意一點可作為零點，保證結構參數(shù)正確即可。
E、建立機械手正逆解
正解建立： 以FRAME33模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNREFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過Rtsys軟件菜單欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNREFRAME即可查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,lu,lv,lw,angleonecircle,diru,dirv,zdirw)
'選擇軸列表
BASE(Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
'建立機械手正解
CONNREFRAME(33,tablenum, Axis_a,Axis_b,Axis_c)
若機械手正解 建立成功，虛擬軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為34，此時只能操作關節(jié)軸在關節(jié)坐標系中調(diào)整機械手姿態(tài)， 手動運動可通過RTSys軟件菜單欄的【工具】-【手動運動】，待【手動運動】界面彈出之后選擇關節(jié)軸軸編號(本文關節(jié)軸以軸0（U軸），軸1(V軸)，軸2(W軸))然后根據(jù)實際需求選擇點動或者寸動。 虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標系中的位置。
逆解建立：以Frame33模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過Rtsys軟件工具欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNFRAME查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,lu,lv,lw,angleonecircle,diru,dirv,zdirw)
'選擇軸列表
BASE(Axis_a,Axis_b,Axis_c)
'建立機械手逆解
CONNFRAME(33,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
若機械手逆解建立成功，關節(jié)軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為33，【手動運動】界面操作虛擬軸方法同上。此時加工工藝指令只能操作虛擬軸，事先編輯好運動的軌跡在直角坐標系中運動(本文虛擬軸以軸3，軸4，軸5為例) ，關節(jié)軸會自動計算在關節(jié)坐標系中如何聯(lián)合運動。
二、FRAME34-UVW對位平臺(PPR結構-XXY)
結構示意圖
A、 電機方向及角度范圍
虛擬的XY滿足右手法則，角度正向與虛擬XY滿足右手法則，實際電機軸方向無要求，根據(jù)實際情況填寫結構參數(shù)即可。
B、TABLE寄存器依次存入機械手結構參數(shù)
建立機械手連接時，需要將機械結構參數(shù)按照如下次序依次填寫到TABLE數(shù)組中。FRAME34 模型機械結構參數(shù)說明如下。
從TableNum編號開始依次機械手結構參數(shù)U軸的距離參數(shù)，V軸的距離參數(shù)，W軸的距離參數(shù)，U軸零點時和X軸的角度，V軸零點時和X軸的角度，W軸零點時和X軸的角度，虛擬旋轉(zhuǎn)軸一圈脈沖數(shù)，U軸的方向，V軸的方向，W軸的方向 到Table中。
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)
C、設置關節(jié)軸參數(shù)及虛擬軸參數(shù)
各軸的軸類型和脈沖當量(units)要設置正確，設置為電機走1°需要的脈沖數(shù)。虛擬軸的units跟實際發(fā)送脈沖數(shù)無關，用于設置運動精度，虛擬軸的脈沖當量一般設置為1000，表示精度為小數(shù)點后3位。
D、確定機械手零點位置
FRAME34保證VW軸是水平的，并平行X軸，U平行Y軸。 平臺上任意一點可作為零點，保證結構參數(shù)正確即可。
E、建立機械手正逆解
正解建立：以FRAME34模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNREFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件菜單欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNREFRAME即可查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)
'選擇軸列表
BASE(Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
'建立機械手正解
CONNREFRAME(34,tablenum, Axis_a,Axis_b,Axis_c)
若機械手正解建立成功，虛擬軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為34，此時只能操作關節(jié)軸在關節(jié)坐標系中調(diào)整機械手姿態(tài)，手動運動可通過RTSys軟件菜單欄的【工具】-【手動運動】，待【手動運動】界面彈出之后選擇關節(jié)軸軸編號(本文關節(jié)軸以軸0（U軸），軸1(V軸)，軸2(W軸))然后根據(jù)實際需求選擇點動或者寸動。 虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標系中的位置。
逆解建立：以FRAME34模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件工具欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNFRAME查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)'選擇軸列表
BASE(Axis_a,Axis_b,Axis_c)
'建立機械手逆解
CONNFRAME(34,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
若機械手逆解建立成功，關節(jié)軸 MTYPE(當前運動類型)將顯示為33，【手動運動】界面操作虛擬軸方法同上。此時加工工藝指令只能操作虛擬軸，事先編輯好運動的軌跡在直角坐標系中運動(本文虛擬軸以軸3，軸4，軸5為例) ，關節(jié)軸會自動計算在關節(jié)坐標系中如何聯(lián)合運動。
三、FRAME37-UVW對位平臺(PPR結構-YYX)
A、 電機方向及角度范圍
虛擬的XY滿足右手法則，角度正向與虛擬XY滿足右手法則，實際電機軸方向無要求，根據(jù)實際情況填寫結構參數(shù)即可。
B、TABLE寄存器依次存入機械手結構參數(shù)
建立機械手連接時，需要將機械結構參數(shù)按照如下次序依次填寫到TABLE數(shù)組中。FRAME37 模型機械結構參數(shù)說明如下。
從TableNum編號開始依次機械手結構參數(shù)U軸的距離參數(shù)，V軸的距離參數(shù)，W軸的距離參數(shù)，U軸零點時和X軸的角度，V軸零點時和X軸的角度，W軸零點時和X軸的角度，虛擬旋轉(zhuǎn)軸一圈脈沖數(shù)，U軸的方向，V軸的方向，W軸的方向到Table中。
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)。
C、設置關節(jié)軸參數(shù)及虛擬軸參數(shù)
各軸的軸類型和脈沖當量(units)要設置正確，設置為電機走1°需要的脈沖數(shù)。虛擬軸的units跟實際發(fā)送脈沖數(shù)無關，用于設置運動精度，虛擬軸的脈沖當量一般設置為1000，表示精度為小數(shù)點后3位。
D、確定機械手零點位置
FRAME37保證VW軸是水平的，并平行X軸，U平行Y軸。平臺上任意一點可作為零點，保證結構參數(shù)正確即可。
E、建立機械手正逆解
正解建立：以FRAME37模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNREFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件菜單欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNREFRAME即可查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)
'選擇軸列表
BASE(Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
'建立機械手正解
CONNREFRAME(37,tablenum, Axis_a,Axis_b,Axis_c)
若機械手正解建立成功，虛擬軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為34，此時只能操作關節(jié)軸在關節(jié)坐標系中調(diào)整機械手姿態(tài)， 手動運動可通過RTSys軟件菜單欄的【工具】-【手動運動】，待【手動運動】界面彈出之后選擇關節(jié)軸軸編號(本文關節(jié)軸以軸0（U軸），軸1(V軸)，軸2(W軸))然后根據(jù)實際需求選擇點動或者寸動。 虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標系中的位置。
逆解建立：以FRAME37模型為例。先將機械手結構參數(shù)從某個Table起始編號依次存儲到Table數(shù)組中，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件工具欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNFRAME查看。
'將機械手參數(shù)從編號TableNum開始依次存儲到Table數(shù)組中
TABLE(TableNum,Ru,Rv,Rw,Uangle,Vangle,Wangle,angleonecircle,diru,dirv,dirw)'選擇軸列表
BASE(Axis_a,Axis_b,Axis_c)
'建立機械手逆解
CONNFRAME(37,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_v)
若機械手逆解建立成功，關節(jié)軸 MTYPE(當前運動類型)將顯示為33， 【手動運動】界面操作虛擬軸方法同上。此時加工工藝指令只能操作虛擬軸，事先編輯好運動的軌跡在直角坐標系中運動(本文虛擬軸以軸3，軸4，軸5為例)，關節(jié)軸會自動計算在關節(jié)坐標系中如何聯(lián)合運動。
?例程演示
RTSys軟件支持Basic，HMI與PLC混合編程，本例程采用Basic結合HMI界面混合編程進行演示。可通過RTSys軟件菜單欄的【HMI】-【工具箱】，選擇空間進行拖拉擺放，設計交互界面。
1、將程序下載到控制器運行，先后點擊 RTSys軟件菜單欄的【工具】-【插件】-【XPLC SCREEN】。
2、待交互界面彈出后點擊“UVW平臺”按鈕，根據(jù)實際硬件選擇對應UVW類型和配置對應機械參數(shù)。
3、選擇完UVW平臺類型和設置好機械參數(shù)后，點擊“機械參數(shù)”按鈕進行軸參數(shù)配置。
4、設置好UVW平臺和軸參數(shù)后，點擊“手動運動”進行正逆解切換，和操作對應軸進行運動。
本次，正運動技術EtherCAT運動控制器在UVW對位平臺中的應用 ，就分享到這里。
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正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術企業(yè)。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎技術的研究，是國內(nèi)工控領域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業(yè)。主要業(yè)務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。
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