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技术分享

开放式激光振镜+运动控制器(一)：硬件接口

　　今天，正运动技术给大家分享一下运动控制器之ZMC420SCAN的硬件接口。


　　一、ZMC420SCAN硬件介绍


　　1.功能介绍


　　ZMC420SCAN总线控制器支持ECAT/RTEX总线连接，支持最多达20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。ZMC420SCAN总线控制器支持脉冲轴/总线轴/振镜轴混合插补。


　　ZMC420SCAN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。


　　ZMC420SCAN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。


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　　2.硬件接口


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　　3.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。


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　　ZMC420SCAN支持XY2-100振镜协议，支持运动控制与振镜联合插补运动。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ZMC420SCAN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。


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　　4.控制器PWM模拟量介绍


　　ZMC420SCAN的外部通用输出口0-11都具有PWM输出功能，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。


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　　ZMC420SCAN控制器存在两路模拟量输入输出，可进行控制激光器能量输出，模拟量精度为12位。


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　　5.控制器基本信息


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　　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。


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


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　　(3)点击下一步即可。


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　　(4)选择类型为“基于对话框”，下一步或者完成。


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　　(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。


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　　B.选择“函数库2.1”文件夹。


　　15.png


　　C.选择“Windows平台”文件夹。


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　　D.根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。


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　　E.解压C++的压缩包,里面有C++对应的函数库。


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　　F.函数库具体路径如下。


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　　（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。


　　20.png


　　(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”。


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　　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。


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　　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”


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　　(2)链接控制器，获取链接句柄。


　　ZAux_OpenEth()接口说明：


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　　(3)振镜运动接口。


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　　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。


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　　（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 21振镜轴类型     

    for (int i = 4; i < 6; i++)

    {

        //m_Atype=21振镜轴类型

        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回零到中心零点位置，不直接使用dpos=0，修改振镜轴坐标。


　　

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

}



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　　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。


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　　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。


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　　3.视频演示



　　本次，正运动技术开放式激光振镜+运动控制器(一)：硬件接口，就分享到这里。


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