开放式激光振镜+运动控制器（五）：ZMC408SCAN控制器

      今天，正运动小助手给大家分享一下运动控制器之ZMC408SCAN的硬件接口。
 

 

一ZMC408SCAN硬件介绍

 

      1.功能介绍

      ZMC408SCAN总线控制器支持EtherCAT总线连接，支持最多达8轴运动控制，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。ZMC408SCAN总线控制器支持脉冲轴/总线轴/振镜轴混合插补。
 

      ZMC408SCAN系列运动控制器支持以太网，RS232通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过CAN总线去连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数或运动轴。

 

      ZMC408SCAN系列运动控制卡的应用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等软件来开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll。调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器，从而方便调试、方便观察。

      2.硬件接口

本地脉冲轴说明

 

      3.IPG激光器控制

      IPG激光器使用模拟量控制能量，输出信号为24V高电压控制激光器输出，因此控制器本身带有一个特殊24V控制接口，内置模拟量控制激光器的动作，可通过接口直接与激光器相连接，控制对应动作。

      408SCAN控制器IPG接口功能：

      (1)可通过直接控制器发送激光，红光，使能等输出信号进行操作激光器让激光器进行对应响应。

      (2)DB口中带有16位模拟量输入输出，精准控制能量输出大小。

      (3)可接收激光器信号，显示in作出对应响应。

      4.fiber激光器控制过程

      为了扩展控制其他类型激光器，408SCAN控制器本体上增设有一个扩展接口，目前可支持扩展fiber激光器类型，通过扩展接口进行连接扩展板，转换TTL信号后进行对应控制激光器的激光使能，红光开关以及8位数字量控制能量，使用指令配置EXIO接口，配置连接扩展板。

      EXIO扩展接口介绍:EXIO同时映射到输入与输出。

      指令原型:EXIO_DIR(isel, dirbit)

      isel: -0(指定激光器类型，目前只支持fiber激光器)

      dirbit: 按位设置是否输出, 0- 输入, 1-输出。(自定义配置转接口对应的信号类型)。 

      EXIO接口经转换板转接之后，对应激光器引脚如表所示，表中红色字体为输入信号，其他为输出信号。因此，需要通过指令EXIO_DIR进行配置对应位映射输入输出。

 

      5.振镜控制过程
 

      激光振镜是一种专门用于激光加工领域的特殊的运动器件，激光振镜头内包含的主要元件是激光发生器，两个电机和两个振镜片，它靠两个电机分别控制两个振镜片X和Y反射激光，形成XY平面的运动，这两个电机使用控制器上的振镜轴接口控制。

      激光振镜不同于一般的电机，激光振镜具有非常小的惯量，且在运动的过程中负载非常小，只需要带动反射镜片，系统的响应非常快。

 

 

      ZMC408SCAN支持XY2-100振镜协议，支持运动控制与振镜联合插补运动。同时支持XY2-100E振镜协议，支持瑞雷振镜闭环，振镜运动过程中会实施反馈mpos的振镜位置，可通过读取的位置进行对应处理实现闭环，并且会对应报警。

      上位机通过网口与控制器相连，通过XY2-100振镜协议进行控制振镜轴的运动，通过总线协议或者脉冲模式控制伺服轴运动。

      使用ZMC408SCAN控制器的振镜轴接口连接激光振镜头，每个振镜轴接口内包含两路振镜通道信号，分别控制振镜片X、Y的偏转，从而控制了激光打到工件的位置。

 

      4.控制器PWM模拟量介绍

      ZMC408SCAN的激光电源接口内置输出口8，9控制激光器输出可配置PWM，PWM 输出受正常输出功能的控制，只有输出口状态ON的时候PWM才能实际输出，这样可以用来控制激光能量。
 

      ZMC408SCAN控制器存在三路模拟量输入输出，可进行控制激光器能量输出，其中两路在控制器端口上，模拟量精度为12位。还有一路模拟量在激光电源接口上面，专门控制ipg的激光器能量，模拟量精度为16位。（ZMC408SCAN内部DA采用了内部电源） 

      5.控制器基本信息

      轴0-3为普通脉冲轴，振镜0为轴4、轴5控制振镜XY，振镜1为轴6、轴7控制XY。

 

 

 

二C++进行振镜+运动控制开发

 

      1.新建MFC项目并添加函数库

      (1)在VS2015菜单“文件”→“新建”→ “项目”，启动创建项目向导。

      (2)选择开发语言为“Visual C++”和程序类型“MFC应用程序”。

      (3)点击下一步即可。

      (4)选择类型为“基于对话框”，下一步或者完成。

      (5)找到厂家提供的光盘资料，路径如下(64位库为例)。

      A.进入厂商提供的光盘资料找到“8.PC函数”文件夹，并点击进入。

      B.选择“函数库2.1”文件夹。
 

      C.选择“Windows平台”文件夹。

      D.根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。

      E.解压C++的压缩包,里面有C++对应的函数库。

      F.函数库具体路径如下。

      （6）将厂商提供的C++的库文件和相关头文件复制到新建的项目里面。

      (7)在项目中添加静态库和相关头文件。

      A.先右击项目文件，接着依次选择:“添加”→“现有项”。

      B.在弹出的窗口中依次添加静态库和相关头文件。

      (8)声明用到的头文件和定义控制器连接句柄。

      至此项目新建完成，可进行MFC项目开发。

      2.查看PC函数手册，熟悉相关函数接口

      (1)PC函数手册也在光盘资料里面，具体路径如下：“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”

      (2)链接控制器，获取链接句柄。

      ZAux_OpenEth()接口说明：
 

      (3)振镜运动接口。

      为振镜运动单独封装了一个运动接口，使用movescanabs指令进行运动，采用FORCE_SPEED参数设置运动过程中的速度，运动过程中基本不存在加减速过程，支持us级别的时间控制。

      3.MFC开发控制器振镜运动例程
 

      （1）例程界面如下。
 

      （2）链接按钮的事件处理函数中调用链接控制器的接口函数ZAux_OpenEth（），与控制器进行链接,链接成功后启动定时器1监控控制器状态。

 

//网口链接控制器

void CSingle_move_Dlg::OnOpen()

{

    char   buffer[256]; 

    int32 iresult;

    //如果已经链接，则先断开链接

    if(NULL != g_handle)

    {

        ZAux_Close(g_handle);

        g_handle = NULL;

    }

    //从IP下拉框中选择获取IP地址

    GetDlgItemText(IDC_IPLIST,buffer,255);

    buffer[255] = '\0';

    //开始链接控制器

    iresult = ZAux_OpenEth(buffer, &g_handle);

    if(ERR_SUCCESS != iresult)

    {

        g_handle = NULL;

        MessageBox(_T("链接失败"));

        SetWindowText("未链接");

        return;

    }

    //链接成功开启定时器1

    SetWindowText("已链接");

    SetTimer( 1, 100, NULL );  

}

 

      （3）通过定时器监控控制器状态。
 

void CSingle_move_Dlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent) 

{

    // TODO: Add your message handler code here and/or call default

    if(NULL == g_handle)

    {

        MessageBox(_T("链接断开"));

        return ;

    }

    if(1 == nIDEvent)

    {

        CString string;

        float position = 0;

        ZAux_Direct_GetDpos( g_handle,m_nAxis,&position);          //获取当前轴位置

        string.Format("振镜X轴当前位置：%.2f", position );

        GetDlgItem( IDC_CURPOS )->SetWindowText( string );

        float NowSp = 0;

        ZAux_Direct_GetVpSpeed( g_handle,m_nAxis,&NowSp);          //获取当前轴速度

        string.Format("振镜X轴当前速度：%.2f", NowSp );

        GetDlgItem( IDC_CURSPEED)->SetWindowText( string );

        ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis+1, &position);          //获取当前轴位置

        string.Format("振镜Y轴当前位置：%.2f", position);

        GetDlgItem(IDC_CURPOS2)->SetWindowText(string);

        ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis+1, &NowSp);          //获取当前轴速度

        string.Format("振镜Y轴当前速度：%.2f", NowSp);

        GetDlgItem(IDC_CURSPEED2)->SetWindowText(string);

        int status = 0; 

        ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status);           //判断当前轴状态

        if (status == -1)

        {

            GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：停  止" );

        }

        else

        {

            GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：运动中" );

        }

    

    }

    CDialog::OnTimer(nIDEvent);

}

 

      （4）通过启动按钮的事件处理函数获取编辑框的移动轨迹，并设置振镜轴参数操作振镜轴运动。

void CSingle_move_Dlg::OnStart()        //启动运动

{

    if(NULL == g_handle)

    {

        MessageBox(_T("链接断开状态"));

        return ;

    } 

    UpdateData(true);//刷新参数  

    int status = 0; 

    ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status);           //判断当前轴状态

    if (status == 0) //已经在运动中

    {

        return; 

    }

    //设定轴类型 1-脉冲轴类型   

    for (int i = 4; i < 6; i++)

    {

        ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, m_Atype);

        ZAux_Direct_SetMerge(g_handle,i,1);

        //设置脉冲当量

        ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, m_units);

        //设定速度，加减速

        ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, i, m_lspeed);

        ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, i, m_speed);

        ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, i, m_speed);

        ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, i, m_acc);

        ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, i, m_dec);

        //设定S曲线时间 设置为0表示梯形加减速 

        ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, i, m_sramp);

    }

    //使用MOVESCANABS运动

    int axislist[2] = { 4,5 };

    CString str;

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX1)->GetWindowText(str);

    float dbx = atof(str);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY1)->GetWindowText(str);

    float dby = atof(str);

    float dposlist[2] = { dbx ,dby};

    ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX2)->GetWindowText(str);

    dbx = atof(str);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY2)->GetWindowText(str);

    dby = atof(str);

    dposlist[0] = dbx;

    dposlist[1] = dby;

    ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX3)->GetWindowText(str);

    dbx = atof(str);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY3)->GetWindowText(str);

    dby = atof(str);

    dposlist[0] = dbx;

    dposlist[1] = dby;

    ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);  

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX4)->GetWindowText(str);

    dbx = atof(str);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY4)->GetWindowText(str);

    dby = atof(str);

    dposlist[0] = dbx;

    dposlist[1] = dby;

    ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX5)->GetWindowText(str);

    dbx = atof(str);

    GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY5)->GetWindowText(str);

    dby = atof(str);

    dposlist[0] = dbx;

    dposlist[1] = dby;

    ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

    UpdateData(false);  

}

 

      (5)通过断开按钮的事件处理函数来断开与控制卡的连接。

void CSingle_move_Dlg::OnClose()        //断开链接

{

    // TODO: Add your control notification handler code here

    if(NULL != g_handle)

    {

        KillTimer(1);            //关定时器

        KillTimer(2);

        ZAux_Close(g_handle);

        g_handle = NULL;

        SetWindowText("未链接");

    }

}

      （6）通过坐标清零按钮的事件处理函数移动振镜轴到中心零点位置，不直接使用dpos=0，修改振镜轴坐标回零

 

void CSingle_move_Dlg::OnZero()          //清零坐标

{

    if(NULL == g_handle)

    {

        MessageBox(_T("链接断开状态"));

        return ;

    }

    // TODO: Add your control notification handler code here

    int axislist[2] = { 4,5 };

    float dposlist[2] = { 0 };

    ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,axislist,dposlist);        //设置运动回零点

}

 

 

三调试与监控

 

      编译运行例程，同时通过ZDevelop软件连接控制器对控制器状态进行监控。
 

      1.ZDevelop软件连接控制器监控控制器的状态，查看振镜轴对应参数，并可搭配示波器检测振镜轨迹。

      设置振镜轴运动，首先需要将轴类型配置成21振镜轴类型，并对应配置振镜轴的速度加减速等参数才可操作振镜进行运动。

      2.通过ZDevelop软件的示波器监控振镜运动运行轨迹。

      本次，正运动技术开放式激光振镜+运动控制器(五)：ZMC408SCAN控制器硬件介绍，就分享到这里。

审核编辑：符乾江