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。

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

1.控制器的接口說明如下表:
標(biāo)識 |
接口 |
個數(shù) |
說明 |
232串口 |
1個 |
采用MODBUS_RTU協(xié)議 |
|
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 |
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 |
主電源 |
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 |
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:

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。

→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)

(2)使用控制器外部端口上的12位DA接線參考

(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。

與松下A5/A6伺服驅(qū)動器差分接線參考示例:

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)。

3D模式下便于查看哪段運動激光開啟。

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
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