模拟量控制器(开放式激光振镜+运动控制器(五)：ZMC408SCAN控制器硬件介绍)

Posted 2023-05-30

篇首语：莫问天涯路几重，轻衫侧帽且从容。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了模拟量控制器(开放式激光振镜+运动控制器(五)：ZMC408SCAN控制器硬件介绍)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

模拟量控制器(开放式激光振镜+运动控制器(五)：ZMC408SCAN控制器硬件介绍)

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。

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