1 ZMC408SCAN產(chǎn)品功能介紹(圖1)

圖 1 ZMC408SCAN

　　1.ZMC408SCAN的振鏡功能

　　? XY2-100的振鏡控制協(xié)議，刷新周期50us;

　　? 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;

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

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

　　? 1個(gè)可配置擴(kuò)展 IO 接口，通過(guò)轉(zhuǎn)換板可外置擴(kuò)展 SPI ,FIBER等其他類(lèi)型激光器;

　　? 0-10V模擬量輸出、高速PWM輸出可控制激光能量;

　　? 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

　　? 8軸EtherCAT總線軸/脈沖軸/振鏡軸控制，可混合插補(bǔ);

　　? 多維硬件位置比較輸出，位置同步輸出PSO功能;

　　? 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;

　　? 專(zhuān)用MPG手輪接口，支持5-24V 手輪輸入。

　　2 ZMC408SCAN激光振鏡功能

　　激光振鏡打標(biāo)、焊接、切割是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下標(biāo)記、氧化焊接或者切割，可以打出各種文字、符號(hào)和圖案，以切割不同材質(zhì)成為不同形狀的工件、能量均勻平滑微焊接等。按照激光器類(lèi)型和行業(yè)應(yīng)用，市場(chǎng)主流可分為光纖激光打標(biāo)、紫外激光打標(biāo)、二氧化碳激光打標(biāo)、二氧化碳激光切割、光纖激光切割等，廣泛應(yīng)用于手機(jī)制造業(yè)、汽車(chē)行業(yè)、新能源、五金、家電、鐘表、醫(yī)療和食品包裝材料、電子元器件、陶瓷玻璃等行業(yè)。

　　激光振鏡是一種專(zhuān)門(mén)用于激光加工領(lǐng)域的特殊運(yùn)動(dòng)器件，激光振鏡頭內(nèi)包含的主要元件是激光發(fā)生器、兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)振鏡片，它靠?jī)蓚€(gè)電機(jī)分別控制兩個(gè)振鏡片X和Y反射激光，形成XY平面的運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)電機(jī)使用控制器上的振鏡軸接口控制。

圖 2 振鏡原理圖

表 1 激光電源控制端口引腳定義

　　激光振鏡不同于一般的電機(jī)，激光振鏡具有非常小的慣量，且在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中負(fù)載非常小，只需要帶動(dòng)反射鏡片，系統(tǒng)的響應(yīng)非常快。

　　ZMC408SCAN支持XY2-100振鏡協(xié)議，支持運(yùn)動(dòng)控制與振鏡聯(lián)合插補(bǔ)運(yùn)動(dòng);同時(shí)支持XY2-100E振鏡協(xié)議，支持振鏡閉環(huán)，振鏡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)實(shí)施反饋mpos的振鏡位置，實(shí)現(xiàn)振鏡閉環(huán)，并且會(huì)對(duì)應(yīng)報(bào)警。

　　3 ZMC408SCAN激光控制

　　ZMC408SCAN有專(zhuān)門(mén)的激光電源控制接口，支持IPG、YLR、YLS 等類(lèi)型激光器，例如：IPG激光器使用模擬量控制能量，輸出信號(hào)為24V高電壓控制激光器輸出，因此控制器本身帶有一個(gè)特殊24V控制接口，內(nèi)置模擬量控制激光器的動(dòng)作，可通過(guò)接口直接與激光器相連接，控制對(duì)應(yīng)動(dòng)作。此外，也可通過(guò)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)。

　　激光電源控制端口引腳定義如表1所示。

　　4 ZMC408SCAN擴(kuò)展IO接口

　　為了擴(kuò)展控制其他類(lèi)型激光器，408SCAN控制器本體上增設(shè)有一個(gè)擴(kuò)展接口，以擴(kuò)展fiber激光器為例，通過(guò)擴(kuò)展接口進(jìn)行連接擴(kuò)展板，轉(zhuǎn)換TTL信號(hào)后進(jìn)行對(duì)應(yīng)控制激光器的激光使能，紅光開(kāi)關(guān)以及8位數(shù)字量控制能量，使用指令配置EXIO接口，配置連接擴(kuò)展板。

圖 3 EXIO 擴(kuò)展接口

　　指令原型:EXIO_DIR(isel, dirbit)

　　isel -0(指定激光器類(lèi)型，0為fiber激光器)

　　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(lèi)型)

　　EXIO接口經(jīng)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)接之后，對(duì)應(yīng)激光器引腳如表2所示，表中紅色字體為輸入信號(hào)，其他為輸出信號(hào)。

表 2 對(duì)應(yīng)激光器引腳說(shuō)明5 ZMC408SCAN的PSO功能

　　PSO(Position Synchronized Output)即位置同步輸出，通過(guò)采集實(shí)時(shí)的編碼器反饋(或輸出的脈沖)進(jìn)行位置比較，與激光器同步輸出信號(hào)進(jìn)行相位同步，在運(yùn)動(dòng)軌跡的所有階段以恒定的距離(而非時(shí)間)間隔觸發(fā)輸出開(kāi)關(guān)，包括加速、減速和勻速段，從而實(shí)現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。

　　PSO功能的引入能夠在整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號(hào)而不考慮總體速度，即在直線部分以很快的速度運(yùn)動(dòng)，而在圓角部分減速，通常圓角加工部分在整個(gè)加工過(guò)程中占有比較小的部分，這樣在保證加工效果的同時(shí)，就可以最大限度地提高產(chǎn)能。

圖 4 非 PSO 激光輸出

圖 5 PSO 激光輸出

　　ZMC408SCAN支持硬件比較輸出、硬件定時(shí)器、運(yùn)動(dòng)中精準(zhǔn)輸出，比較主軸帶編碼器輸入時(shí)，自動(dòng)使用編碼器位置來(lái)觸發(fā)，可以使用MOVEOP_DELAY參數(shù)來(lái)調(diào)整輸出準(zhǔn)確時(shí)刻，提高加工的精度(圖6)。

圖 6 PSO 示波器軌跡

　　6 ZMC408SCAN振鏡+運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式

　　通過(guò)ZDevelop開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用戶能夠很容易地對(duì)ZMC408SCAN振鏡運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行振鏡控制、激光能量控制、運(yùn)動(dòng)控制。除了使用ZDevelop軟件，還可以使用其他上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)，ZMC408SCAN使用一套API函數(shù)，支持C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺(tái)，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統(tǒng)。ZMC408SCAN振鏡控制+運(yùn)動(dòng)控制一體化的硬件和統(tǒng)一開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提升開(kāi)發(fā)效率，縮短開(kāi)發(fā)周期，應(yīng)用更簡(jiǎn)單，成本更經(jīng)濟(jì)。

　　1.基于ZDevelop軟件的激光振鏡應(yīng)用開(kāi)發(fā)方式(圖7)

圖 7

　　2.基于PC軟件的激光振鏡應(yīng)用開(kāi)發(fā)方式(圖8)

圖 8

　　3.基于PC+ZDevelop的前瞻小線段加工與PSO輸出的同步(圖9)

圖 9

　　7 方案和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

　　? 集成專(zhuān)有振鏡軸接口、激光電源控制接口、PWM和模擬量等激光能量控制方式、運(yùn)動(dòng)控制、IO控制于一體，集成度高;

　　? IO擴(kuò)展接口，可支持不同類(lèi)型和接口的激光器，適用性廣;

　　? 精準(zhǔn)輸出實(shí)現(xiàn)位置同步輸出PSO，提前、延時(shí)開(kāi)光激光，提升加工精度;

　　? EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)軸、脈沖軸、振鏡軸可以實(shí)現(xiàn)混合插補(bǔ)、聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)，選擇性多。