今天，正運動小助手給大家分享一下開放式激光振鏡運動控制器ZMC408SCAN進行振鏡矯正的方法與實現(xiàn)說明。

　　01、ZMC408SCAN控制器介紹

　　ZMC408SCAN是正運動技術新推出的一款支持EtherCAT總線的開放式激光振鏡運動控制器，專為工業(yè)激光+振鏡+運動控制方面的應用而設計。通過EtherCAT總線和脈沖軸接口能實現(xiàn)多軸聯(lián)動運動控制。

　　ZMC408SCAN支持ETHERNET、EtherCAT、USB、CAN、RS485、RS232等通訊接口，通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個擴展模塊，從而擴展數(shù)字量、模擬量或運動軸。

　　(1)ZMC408SCAN內(nèi)置高精度PSO位置同步輸出功能，在加工圓角、曲線部分時即使進行了減速調(diào)整，在高速加工的場合，也能控制激光輸出的間距保持恒定;

　　(2)支持激光振鏡控制和振鏡反饋，包含2個振鏡接口，支持2D振鏡和3D振鏡，配合不帶加減速的運動指令MOVESCAN，拐角處振鏡加工自動延時，完成精準高效的激光控制，提高激光加工設備的產(chǎn)能;

　　(3)通過指令在運動中靈活的調(diào)節(jié)激光開光/關光延時，響應快，精確到us級別的控制，且設置過程簡單，大大縮短了工程師的調(diào)參時間;

　　(4)自帶LASER激光器控制接口，支持IPG、YLR、YLS等類型激光電源，還帶一個EXIO擴展IO接口，通過定制轉(zhuǎn)接板，靈活控制市場上主流的各種激光器;

　　(5)支持PC同時控制16個ZMC408SCAN控制器同時工作，形成一種振鏡陣列的激光加工;

　　(6)板載4路高速差分脈沖輸出，并帶4路高速差分編碼器反饋，支持EtherCAT總線驅(qū)動器的控制，支持5軸XYZAC軸的插補，支持振鏡軸與運動軸混合插補;

　　(7)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、虛擬軸設置等多種運動控制功能。

　　02、振鏡控制

　　激光振鏡是一種專門用于激光加工領域的特殊的運動器件，它靠兩個振鏡片反射激光， 形成XY平面的運動。

　　激光振鏡不同于一般的電機，激光振鏡具有非常小的慣量，且在運動的過程中負載非常小，系統(tǒng)的響應非?？欤虼嗽谡耒R運動中可以不用考慮振鏡加減速。振鏡一般分模擬振鏡與數(shù)字振鏡，模擬振鏡就是振鏡驅(qū)動板是接收模擬信號方式，常用的模擬振鏡信號是直流電壓-5伏到+5伏變化的信號，對應的是電機擺動的角度，比如-5V到+5V對應-10度到+10度的電機擺動角度。

　　數(shù)字振鏡采用數(shù)字信號進行控制，數(shù)字信號則符合XY2-100協(xié)議。數(shù)字量-32768~32767對應電機的最大擺動角度。

　　正運動針對振鏡軸控制提供來一種專用的運動指令，通過ZAux_Direct_MoveScanAbs或者ZAux_Direct_MoveScan實現(xiàn)振鏡的快速響應。

　　Scan運動指令相比普通運動指令控制不帶加減速規(guī)劃，支持us級別的時間控制。通過ZAux_Direct_SetForceSpeed設置的速度與矢量距離直接計算出運行時間。

　　目前正運動SCAN控制器支持1-2路XY2-100數(shù)字振鏡軸的控制。

　　一、振鏡軸配置

　　正運動SCAN控制器支持1-2路振鏡軸，不同控制器映射的軸號及支持的振鏡軸功能不同，不同振鏡組對應軸號如下圖。

　　通過指令ZAux_Direct_SetAtype設置對應振鏡軸類型，振鏡軸類型分為三種：

　　§一種軸類型值為20(振鏡類型，帶振鏡狀態(tài)反饋，僅ZMC408SCAN支持);

       § 一種軸類型值為21(振鏡軸控制類型);

　　§一種軸類型值為22(振鏡類型，帶振鏡位置反饋，僅ZMC408SCAN支持)。

　　§*表示不支持的功能。

　　二、振鏡矯正

　　1.重點說明

　　激光振鏡掃描系統(tǒng)如下圖所示，可見振鏡掃描的實際工作范圍由振鏡的最大偏轉(zhuǎn)角度與工作高度決定。因此振鏡軸偏轉(zhuǎn)角度對應輸出-32768~32767與實際工作范圍做單位映射時需要按照根據(jù)測試長度做比例映射。

　　振鏡掃描系統(tǒng)建立的坐標系是一個非正交的坐標系，實際的掃描場會造成枕型失真。由于振鏡本身掃描造成的枕型失真如圖(左)，另外由于F-Theta平面場鏡的使用，會造成輸出輪廓的桶型失真如圖(中)，疊加以后輸出的圖形具有桶型和枕型雙重失真如圖(右)。

　　為了使軟件坐標與實際運行距離場地對應及輸出軌跡不失真，則需要需要實時的對每一個數(shù)據(jù)點進行校正，通常采用查找表分段線性插值的方法進行位置校正，校正點越多實際輸出位置越精準。

　　正運動SCAN控制器提供了BOX校正、多點校正等方法，不管是系數(shù)校正還是多點校正，校正點參數(shù)都是寫到控制器內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)組TABLE寄存器的。因此在程序中有其他功能應用到TABLE寄存器時需要注意地址的合理分配。

　　(1)Box系數(shù)校正

　　系數(shù)校正指的是根據(jù)振鏡輸出圖形枕/桶形失真、平行四邊形失真、梯形失真、比例縮放幾種情況進行系數(shù)調(diào)整校正。

　　通過調(diào)用ZScan_CorrectFactor進行系數(shù)校正。先控制振鏡繪制出一個正方形校正圖形，根據(jù)校正圖形的失真按下圖情況調(diào)整對應的系數(shù)參數(shù)，根據(jù)標刻長度與測量長度調(diào)整縮放系數(shù)，直到實際標刻的尺寸與設置一致時認為校正成功，校正系以是填寫的變化量，通常以0值為參考基準變化。

　　(2)9點校正

　　9點校正指的是根據(jù)在工作范圍內(nèi)標刻3*3的表格，根據(jù)每個點的理論位置與實際位置來進行振鏡校正。

　　先控制振鏡預繪制出一個3*3校正表格圖形，按下圖所示P1-P9的順序填入X坐標與Y坐標實際測量值，填入P1點的理論標刻與P9點的理論坐標，通過調(diào)用ZScan_Correct9進行9點校正。需重新標刻測試，直到實際標刻與理論值達到預期精度范圍。

　　(3)25點校正

　　25點校正指的是根據(jù)在工作范圍內(nèi)標刻5*5的表格，校正過程與9點校正相同，通過調(diào)用ZScan_Correct25進行25點校正。校正點數(shù)越多校正精度也越高。

　　2.振鏡指令介紹

　　(1)振鏡軸9點矯正

　　(2)振鏡軸25點矯正

　　(3)振鏡軸系數(shù)矯正

　　(4)取消振鏡矯正

　　03、程序展示

　　九點矯正與25點矯正過程相同，但25點矯正精度更高，可通過九點矯正例程改寫25點矯正。

　　1.九點矯正程序如下

　　·

　　ZMC_HANDLE handle = NULL; //連接句柄int rtn = ZAux_OpenEth("192.168.0.11", &handle); //連接控制器if(CheckError(rtn,"ZAux_OpenEth")) return; //檢查函數(shù)返回for(int iAxis = 4;iAxis<6;iAxis++){ rtn = ZAux_Direct_SetAtype(handle,iAxis,21); //設置軸為振鏡軸 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetAtype")) return; rtn = ZAux_Direct_SetUnits(handle,iAxis,500); //設置軸脈沖當量 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetUnits")) return;}rtn = ZScan_CancelCorrect(handle,0,-1,-1,200,1,1000); //取消振鏡校正if(CheckError(rtn,"ZScan_CancelCorrect")) return;double m_dXMeasurePt[9] = {-51.5,0,49.5,-52.9,0,50.1,-51.8,0,49.0};double m_dYMeasurePt[9] = {-51.5,-51.0,-53.0,0,0,0,51.9,51.5,53.9};rtn = ZScan_Correct9(handle,0,m_dXMeasurePt,m_dYMeasurePt,0,21,500,-50,-50,50,50,1,1000); //振鏡0 9點校正,校正數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)數(shù)組TABLE(1000 - 1004+21*21*2)if(CheckError(rtn,"ZScan_CorrectFactor")) return;rtn = ZAux_Close( handle); //關閉連接,釋放句柄if(CheckError(rtn,"ZAux_Close")) return;handle = NULL;

　　2.系數(shù)矯正例程如下

　　·

　　ZMC_HANDLE handle = NULL; //連接句柄int rtn = ZAux_OpenEth("192.168.0.11", &handle); //連接控制器if(CheckError(rtn,"ZAux_OpenEth")) return; //檢查函數(shù)返回for(int iAxis = 4;iAxis<6;iAxis++){ rtn = ZAux_Direct_SetAtype(handle,iAxis,21); //設置軸為振鏡軸 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetAtype")) return; rtn = ZAux_Direct_SetUnits(handle,iAxis,500); //設置軸脈沖當量 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetUnits")) return;}rtn = ZScan_CancelCorrect(handle,0,-1,-1,200,1,1000); //取消振鏡校正if(CheckError(rtn,"ZScan_CancelCorrect")) return;double m_dMaxBox[2] = {131,131}; //最大校正區(qū)域double m_dCorrectBox[] = {131,131}; //實際校正區(qū)域double m_dOffset[2] = {0,0}; //偏移量 一般用于紅光偏移double m_pdFactor[2][4] = {{1,0,0,0},{1,0,0,0}}; //校正系數(shù) 縮放系數(shù)、桶型/枕型畸變系數(shù)、平行四邊形畸變系數(shù)、梯形畸變系數(shù)rtn = ZScan_CorrectFactor(handle,0,m_dMaxBox[0],m_dMaxBox[1],m_dCorrectBox[0],m_dCorrectBox[1],m_dOffset[0],m_dOffset[1],&m_pdFactor[0][0],&m_pdFactor[1][0],0,21,1,1,500,1,1000); //振鏡0系數(shù)校正,校正數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)數(shù)組TABLE(1000 - 1004+21*21*2)if(CheckError(rtn,"ZScan_CorrectFactor")) return;rtn = ZAux_Close( handle); //關閉連接,釋放句柄if(CheckError(rtn,"ZAux_Close")) return;handle = NULL;

　　04、振鏡矯正工具

　　振鏡矯正工具包含了多種矯正方式，9點矯正、25點矯正、系數(shù)矯正、多點矯正、文件矯正。

　　參數(shù)設置界面機械參數(shù)：

       先通過IP地址選擇，連上對應控制器，然后設置機械參數(shù)選擇激光器類型，設置好振鏡號，將標刻圖形的XY方向與軟件顯示的一致。

　　打標參數(shù)：

　　從上至下依次填寫標刻速度、空移速度、軸類型、脈沖當量(運動指令與速度指令的基本單位，需要修改脈沖當量為振鏡運動1mm的脈沖個數(shù)，修改過后標刻圖形相較于預定尺寸相差較小就能開始測量矯正了，預校正標刻圖形不完整或圖形比預定尺寸大很多時，將此參數(shù)調(diào)小;反之則將參數(shù)調(diào)大)。

　　例如：

　　§開關延時：多點矯正圓中心的點深，調(diào)開關延時

　　§關光延時：最外圈不封口的情況調(diào)關光延時

　　§拐角延時：右邊的線深，調(diào)拐角延時

　　§跳轉(zhuǎn)延時：多點矯正圓點有小尾巴，調(diào)跳轉(zhuǎn)延時

　　§結束延時：所有的運動結束后都加結束延時

　　激光能量控制：

　　(1)模擬量DA(0~4095對應0~10V電壓)

　　(2)PWM(調(diào)機占空比，設置頻率)

　　(3)IO組合

       注：激光能量的控制參數(shù)，需要根據(jù)激光器能量功率的控制類型來進行修改，需參考激光器手冊。

　　1.9點矯正和25點矯正

　　§設置矯正參數(shù)的table起始位置：這個地址不要與其他table地址位置沖突，約使用1000個數(shù)據(jù)，占用1000個table地址;

　　§紅光游覽：可用來矯正圖形;

　　§預標刻尺寸：面積，標刻預校正圖形使用此參數(shù);

　　§預標刻出圖形后將標刻圖形取出測量：測量兩點之間的距離，將兩點之間的距離參數(shù)填入對應的框內(nèi);

　　§標刻預矯正：根據(jù)參數(shù)設置和預標刻尺寸開始標刻預矯正圖形;

　　§僅矯正按鈕：只進行振鏡矯正，不標刻;

　　§標刻尺寸：面積，標刻預矯正圖形使用此參數(shù);

　　§矯正并標刻：根據(jù)標刻尺寸，開始矯正并標刻圖形;

　　§保存到文件和保存到控制器：保存到文件是保存到電腦本地(保存文件可用于文件矯正和多點矯正)，保存到控制器是保存到控制器的flash塊(要確保不同的振鏡軸號間用不同flash塊，不能沖突);

　　§急停：標刻急停。

　　(1)9點矯正標刻預矯正效果圖

　　(2)矯正并標刻效果圖

　　(3)25點矯正同9點矯正相同，只是點數(shù)更多，矯正精度更高。

　　2.系數(shù)矯正

　　系數(shù)矯正和9點矯正等差不多，只是多了一個原點偏移和XY的縮放比。

　　3.多點矯正

　　(1)矯正大?。和?

　　(2)標刻點半徑：標刻圓(點)半徑;

　　(3)標刻點數(shù)量：可選9*9、17*17、33*33、65*65，目前開發(fā)9*9、17*17，更多點數(shù)矯正請聯(lián)系正運動技術支持工程師;

　　(4)填充點間距：同心圓半徑差;

　　(5)完整圖形：標刻完整圖形(掃描儀可以完整掃描出整張圖片);

　　(6)左邊/右邊圖形：標刻左/右圖形;(圖形較大時，使用掃描儀無法一次將所有圖形全部掃描，請使用左右分別標刻，分別掃描，導入兩張圖片);

　　(7)急停：標刻急停;

　　(8)點處理：

　　§模式：單張圖片、兩張圖片:根據(jù)掃描標刻后的矯正圖紙是否分兩次掃描，或分左右標刻

　　§極性：白背景黑點、黑背景白點

　　§閾值方式：自動、手動閾值：(閾值參數(shù)范圍0~255)黑白照片白色為255，黑色為0，處于低閾值至高閾值之間之間的像素處理為 255，否則為 0，用于處理掃描標刻后的圖像處理

　　§低閾值：0~255

　　§高閾值：0~255 應設置為大于等于低閾值數(shù)據(jù)

　　§最大面積/最小面積：通過篩選原點面積過濾圖像噪點(雜點)

　　§詳見Zvision幫助

　　(9)尋入9點矯正文件：導入9點矯正文件(多點矯正需要9點矯正中“保存矯正數(shù)據(jù)到文件”的文件)。

　　4.文件矯正

　　功能：導入9/25/多點矯正“保存矯正數(shù)據(jù)到文件”保存的文件，更新參數(shù)至矯正界面、僅矯正或矯正并標刻等。

　　本次，正運動技術開放式激光振鏡運動控制器：C++振鏡矯正方法與實現(xiàn)，就分享到這里。

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