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ZMC408SCAN軸控光纖激光器加工

正運動技術(shù) ? 來源:正運動技術(shù) ? 作者:正運動技術(shù) ? 2022-09-06 14:14 ? 次閱讀
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上一節(jié)介紹了控制器的功能、激光控制接口等,本節(jié)主要介紹如何實現(xiàn)激光打標(biāo)控制。

本節(jié)以光纖激光器為例,采用控制器的LASER激光電源接口連接光纖激光器,配合脈沖軸的運動控制,完成激光加工。

01 功能簡介

ZMC408SCAN是正運動技術(shù)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(yīng)用而設(shè)計。支持16路運動軸的復(fù)雜連續(xù)軌跡控制需求,可實現(xiàn)振鏡軸+脈沖軸+總線軸的混合插補。

pYYBAGMW4sGAeNgFAAGznbVJZRQ085.png

1.ZMC408SCAN實現(xiàn)激光加工包含運動控制與激光控制兩大部分,只需一臺ZMC408SCAN控制器便可實現(xiàn)振鏡控制+激光能量控制+運動軸控制。

(1)運動控制:使用常用的電機驅(qū)動設(shè)備(脈沖型或EtherCAT總線型驅(qū)動器均支持),或者通過激光振鏡實現(xiàn)運動;

(2)激光控制:通過LASER、支持PWM功能的OUT輸出口或者EXIO擴展接口連接市面上常用的多種類型的激光器。使用MOVE_OP指令控制激光開關(guān),MOVE_PWM指令調(diào)節(jié)激光的頻率和占空比,另外還有MOVE_DELAY指令和MOVEOP_DELAY指令控制開關(guān)光的延時。

2.ZMC408SCAN在激光加工領(lǐng)域的優(yōu)勢。

(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(zhǔn)高效的激光控制,提高激光加工設(shè)備的產(chǎn)能;

(3)通過指令在運動中靈活的調(diào)節(jié)激光開關(guān)/關(guān)光延時,響應(yīng)快,精確到us級別的控制,且設(shè)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。

02 接口說明

poYBAGMW4xOAZqboAAPacb4HNxc885.png

1.控制器的接口說明如下表:

標(biāo)識

接口

個數(shù)

說明

RS232

232串口

1個

采用MODBUS_RTU協(xié)議

RS485

485串口

1個

采用MODBUS_RTU協(xié)議

CAN

CAN總線

1個

連接CAN擴展模塊或控制器

ETHERNET

網(wǎng)口

1個

采用MODBUS_TCP協(xié)議,通過交換機擴展網(wǎng)口個數(shù),至少包含兩路網(wǎng)口通道

默認IP地址192.168.0.11

EtherCAT

總線口

1個

EtherCAT總線接口,接EtherCAT總線驅(qū)動器和擴展模塊

E+24V

電源

1個

24V直流電源供電

UDISK

U盤接口

1個

插入U盤設(shè)備

IN

數(shù)字量輸入

24個

NPN類型,內(nèi)部24V供電,輸入0-3具有鎖存功能

OUT

數(shù)字量輸出

12個

NPN類型,內(nèi)部24V供電,輸出0-7具有PWM功能,輸出0-7具有精準(zhǔn)輸出和PSO功能

AD

模擬量輸入

2個

分辨率12位,0-10V

DA

模擬量輸出

2個

分辨率12位,0-10V

Axis

脈沖軸接口

4個

每個接口包含差分脈沖輸出和差分編碼器輸入

SCAN

振鏡接口

2個

激光振鏡接口,帶反饋,采用XY2-100協(xié)議

LASER

激光控制接口

1個

激光電源控制端口,支持IPG、YLR、YLS等類型激光電源

MPG

手輪接口

1個

5-24V手輪信號輸入

EXIO

擴展IO接口

1個

靈活定制轉(zhuǎn)接板,可擴展FIBER、YGA等其它類型激光電源控制接口

2.ZMC408SCAN控制器LASER激光電源接口功能:

(1)LASER激光電源接口支持連接IPG、YLR、YLS等類型激光電源;

(2)可通過控制器的指令直接發(fā)送激光、紅光、使能等輸出信號進行操作激光器,讓激光器產(chǎn)生響應(yīng);

(3)DB接口中帶有1個PWM輸出口;

(4)可接收激光器信號,可顯示IN信號并作出對應(yīng)響應(yīng)。

3.LASER激光電源接口采用DB25針公頭,針腳說明參見下表:

pYYBAGMW40KAGMJTAAAnpxtp4aE435.png

針腳號

信號

操作口

說明

1、4、14

LAGND

LAGND

激光模擬信號參考地

2、3、13

NC

/

保留

5

Guide Control

OUT32

紅光控制輸出引腳,24V有效

6

ACON

OUT33

預(yù)留輸出引腳,24V有效

7

LaserRequest

OUT28

激光請求輸出,24V有效

8

Program start

OUT29

程序開始輸出,24V有效

9

ERST

OUT30

激光器復(fù)位輸出,24V有效

10

LASER ON

OUT31

激光器使能輸出,24V有效

11

PWM/NC

OUT9

預(yù)留PWM信號,24V電平

12

Modulation-

/

調(diào)制信號-

15

LASER_AD/NC

AIN(2)

預(yù)留模擬量輸入,0-10V,16位分辨率

16

LASER_DA/NC

AOUT(2)

預(yù)留模擬量輸出,0-10V,16位分辨率

17

Error

IN44

激光器報警輸入,24V有效

18

Emission EN

IN45

激光發(fā)射輸入,24V有效

19

Pow Active

IN49

激光主電源已經(jīng)啟動,24V有效

20

Power ON

IN48

激光系統(tǒng)上電狀態(tài)輸入,24V有效

21

Laser standby

IN47

激光器已處于待機狀態(tài)輸入,24V有效

22

Ready

IN46

激光就緒狀態(tài)輸入,24V有效

23、25

EGND

EGND

各數(shù)字輸入輸出的參考地

24

Modulation+

OUT8

調(diào)制信號+,支持PWM,24V電平

注意:

(1)上表的輸入輸出除PWM和Modulation之外其它信號作用支持自定義;

(2)OUT(9)、AOUT(2)和AIN(2)為預(yù)留信號,標(biāo)準(zhǔn)型號中沒有,如果需要請訂貨時選擇特殊型號。

03 控制系統(tǒng)接線參考

1.以ZMC408SCAN控制FIBER激光器為例,分為運動控制和激光控制兩部分。參考架構(gòu)如下圖。

pYYBAGMW43OAYoeJAAHE4U0TG_I123.png

→運動控制部分采用脈沖型驅(qū)動器,使用自帶的AXIS差分脈沖輸入接口連接脈沖型驅(qū)動器。

→激光控制部分采用LASER接口連接激光器,根據(jù)激光器手冊的說明完成控制電路的接線,通過DA模擬量輸出口調(diào)節(jié)激光的能量,通過Modulation調(diào)制信號端口控制激光開關(guān)。

2.控制器與激光器接線參考

LASER激光電源接口內(nèi)部電路圖和與IPG200W光纖激光器的接線參考如下圖所示:

(1)使用LASER接口內(nèi)的16位DA接線參考(特殊型號支持)

pYYBAGMW45SASkMPAAL_u01tk8M547.png

(2)使用控制器外部端口上的12位DA接線參考

poYBAGMW45yASUE7AALSiVT7mnc731.png

(3)LASER激光器接口接線原理如上圖所示,數(shù)字IO接口除OUT8,OUT9外可自行定義。

(4)對于需要模擬量輸入的激光器有兩種接線選項,對分辨率要求不高的可以選用控制器12位DA接口實現(xiàn),對于分辨率要求較高的可以選擇LASER接口中帶的16位DA實現(xiàn)功能。

(5)請使用屏蔽線接線,尤其是環(huán)境惡劣的場合,務(wù)必使屏蔽層充分接地。

3.控制器與脈沖驅(qū)動器接線參考

ZMC408SCAN提供4個本地差分脈沖軸接口,同時包含差分編碼器輸入,每個接口為標(biāo)準(zhǔn)DB26母座。

pYYBAGMW466AHkEfAAA3YCc8EZE248.png

松下A5/A6伺服驅(qū)動器差分接線參考示例:

pYYBAGMW442AelwgAAPfIrbcKX4813.png

差分脈沖軸接口接線原理如上圖所示,不同型號驅(qū)動器接線方法存在差異,請謹慎連接;

請使用屏蔽雙絞線接線,尤其是環(huán)境惡劣的場合,務(wù)必使屏蔽層充分接地。

04 光纖激光器控制實例

1.操作步驟

(1)請按照以上接線說明正確接線;

(2)上電后請選用EtherNET、RS232(默認參數(shù)可直接連接)、RS485(默認參數(shù)可直接連接,硬件需使用轉(zhuǎn)接頭)三種任一種接口連接ZDevelop;

(3)通過ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對應(yīng)IO點;

(4)通過ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對應(yīng)模擬量輸入輸出口;

(5)通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令 PWM_FREQ(PWM編號) = 頻率,PWM_DUTY(PWM編號) = 占空比。

2.參考BASIC例程:激光控制參考上節(jié)引腳說明

BASE(0,1)            '選擇脈沖軸0,1 
ATYPE = 1,1          '設(shè)置脈沖軸類型
UNITS = 100,100      '設(shè)置脈沖當(dāng)量
SPEED= 1000,1000     '設(shè)置軸運動速度
ACCEL= 10000,10000   '設(shè)置加速度
DECEL= 10000,10000   '設(shè)置減速度
DPOS = 0,0           '軸位置清零
MERGE=1,1            '開啟連續(xù)插補
SRAMP=50,50          'S曲線
CORNER_MODE = 2,2    '設(shè)置拐角減速
DECEL_ANGLE = 30*PI/180,30*PI/180   '設(shè)置軸拐角減速范圍
STOP_ANGLE = 90*PI/180,90*PI/180    '設(shè)置軸拐角減速范圍
FORCE_SPEED = 1000,1000  '減速參考速度
MOVEABS(0,0)             '移動到中心零點位置
TRIGGER
BASE(0,1)
AOUT(0)=2048           '12位模擬量輸出口0設(shè)置激光器功率為50%,0-10V對應(yīng)功率0-100%
OP(29,ON)              '打開激光器使能IO 
MOVEABS(0,200)         '空移到0,200位置
MOVEOP_DELAY =-1.5     '提前1.5ms開光 ,延時開光使用MOVE_DELAY
MOVE_PWM(8,0.5,10000)  '設(shè)置PWM占空比0.5,頻率10000K
MOVE_OP(8,ON)          '出光
MOVEABS(200,200)       '標(biāo)刻字母Z,移到200,200位置
MOVEABS(0,0)           '移到0,0位置
MOVEABS(200,0)         '移到200,0位置
MOVE_DELAY(2.5)        '延時關(guān)光2.5ms
MOVE_OP(8,OFF)         '關(guān)光
END

示波器采樣運動波形如下:在運動到位置(0,200)之前提前1.5ms開光,標(biāo)刻字母Z,運動結(jié)束延時2.5ms光關(guān)。

poYBAGMW5B2AdjuJAAC-FyKauQc023.png

3D模式下便于查看哪段運動激光開啟。

poYBAGMW5CKAR2y1AACWYNa4S3c710.png

本次,正運動技術(shù)開放式激光振鏡運動控制器(三):ZMC408SCAN軸控光纖激光器加工,就分享到這里。

審核編輯:湯梓紅

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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