二维/三维的多轴PSO视觉飞拍与精准输出：EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（八）

XPCIE1032H功能简介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。

XPCIE1032H集成了强大的运动控制功能，结合MotionRT7运动控制实时软核，解决了高速高精应用中，PC Windows开发的非实时痛点，指令交互速度比传统的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板载16进16出通用IO口，其中输出口全部为高速输出口，可配置为4路PWM输出口或者16路高速PSO硬件比较输出口。输入口含有8路高速输入口，可配置为4路高速色标锁存或两路编码器输入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7实时内核，使用本地LOCAL接口连接，通过高速的核内交互，可以做到更快速的指令交互，单条指令与多条指令一次性交互时间可以达到3-5us左右。

➜XPCIE1032H与MotionRT7实时内核的配合具有以下优势：

1.支持多种上位机语言开发，所有系列产品均可调用同一套API函数库；

2.借助核内交互，可以快速调用运动指令，响应时间快至微秒级，比传统PCI/PCIe快10倍；

3.解决传统PCI/PCIe运动控制卡在Windows环境下控制系统的非实时性问题；

4.支持一维/二维/三维PSO（高速硬件位置比较输出），适用于视觉飞拍、精密点胶和激光能量控制等应用；

5.提供高速输入接口，便于实现位置锁存；

6.支持EtherCAT总线和脉冲输出混合联动、混合插补。

➜使用XPCIE1032H和MotionRT7进行项目开发时，通常需要进行以下步骤：

1.安装驱动程序，识别XPCIE1032H；

2.打开并执行文件“MotionRT710.exe”，配置参数和运行运动控制实时内核；

3.使用ZDevelop软件连接到控制器，进行参数监控。连接时请使用PCI/LOCAL方式，并确保ZDevelop软件版本在3.10以上；

4.完成控制程序开发，通过LOCAL链接方式连接到运动控制卡，实现实时运动控制。

➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比：

我们可以从测试对比结果看出，XPCIE1032H运动控制卡配合实时运动控制内核MotionRT7，在LOCAL链接（核内交互）的方式下，指令交互的效率是非常稳定，当测试数量从1w增加到10w时，单条指令交互时间与多条指令交互时间波动不大，非常适用于高速高精的应用。

XPCIE1032H控制卡安装

关闭计算机电源。

打开计算机机箱，选择一条空闲的XPCIE卡槽，用螺丝刀卸下相应的挡板条。

将运动控制卡插入该槽，拧紧挡板条上的固定螺丝。

XPCIE1032H驱动安装与建立连接参考往期文章EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（一）：驱动安装与建立连接。

一、C#语言进行运动控制项目开发

二、相关PC函数介绍

相关PC函数介绍详情可参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

1、控制器网口连接函数接口

2、硬件比较输出函数接口

3、硬件定时器函数接口

在form设计界面找到需要用到的控件拖拽到窗体中进行UI界面设计，效果如下。

三、位置同步输出PSO介绍

PSO（position synchronized output）即位置同步输出，本质是通过采集实时的编码器反馈位置(无编码器可使用输出的脉冲位置)与比较模式设定的位置进行比较，控制OP高速同步输出信号，PSO示意图如下。

PSO一般与激光器(或点胶喷射阀等设备)同步输出信号进行相位同步，在运动轨迹的所有阶段以恒定的空间(或恒定时间)间隔触发输出开关，包括加速、减速和匀速段，从而实现脉冲能量均匀地作用在被加工物体上。

PSO功能的特点是能高速且稳定的输出信号，因为输出精度足够高，所以能够在整个运动轨迹中以固定的距离触发输出信号而不用考虑总体速度，即在直线部分以很快的速度运动，而在圆角部分减速的同时也能保证输出间距恒定。

通常圆角加工部分在整个加工过程中占有比较小的部分，这样在保证加工效果的同时，就可以最大限度地提高产能。

正运动的PSO功能调用ZAux_Direct_HwPswitch2函数接口实现，该函数采用硬件实现IO的高速比较输出，故名硬件比较输出。

四、位置同步输出PSO模式介绍

单轴PSO参考往期文章单轴PSO视觉飞拍与精准输出：EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（七）。

1、2D比较 -- 模式25

⊙该模式主要功能为：碰到设置好的二维比较点之后，输出口电平反转。

该模式使用时需要指定高速输出口，设置好首个比较点的输出状态、比较轴和比较点（即设置table寄存器，点数量等），设置比较点的脉冲最大误差等参数后，启动比较。紧接着驱动轴运动即可。

如下图设置：设置高速比较输出口0，首个比较点的输出状态为1，设置比较轴为0，1。设置两个比较点，比较点坐标分别为：（100，50），（160，80）。即当轴运动到点（100，50），点（160，80）。误差范围在±50个脉冲左右的范围时，都会触发电平变化。

示波器波形如图所示：在坐标（100，50）的时候输出为1，直到坐标（160，80）的时候恢复为0。

2、2D比较 -- 模式26

⊙该模式主要功能为：碰到设置好的二维比较点之后，输出口输出一断设置好的定时脉冲。

该模式使用时，需要指定高速输出口，设置好首个比较点的输出状态，设置比较轴，在设置比较点（即设置table寄存器，点数量等），设置好比较点之后在设置脉冲的有效时间，脉冲周期时间，以及脉冲个数（重复次数），设置比较点的脉冲最大误差等参数后，启动比较。紧接着驱动轴运动即可。

如下图设置：设置高速比较输出口0，首个比较点的输出状态为1，设置比较轴为0，1。设置两个比较点，比较点坐标分别为：（100，100），（200，200）。即当轴运动到点（100，100），点（200，200）。误差范围在±10个脉冲左右的范围时，都会触发两个周期为60ms，脉冲有效时间为20ms的脉冲。

示波器波形如图所示：在坐标（100，100），坐标（200，200）的时候都会触发两个周期为60ms，脉冲有效时间为20ms的脉冲。

3、3D比较 -- 模式35

该模式主要功能为：碰到设置好的三维比较点之后，输出口电平反转。

该模式使用时需要指定高速输出口，设置好首个比较点的输出状态，设置比较轴，在设置比较点（即设置table寄存器，点数量等），设置比较点的脉冲最大误差等参数后，启动比较。紧接着驱动轴运动即可。

如下图设置：设置高速比较输出口0，首个比较点的输出状态为1，设置比较轴为0，1，2。设置4个比较点，比较点坐标分别为：（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。即当轴运动到点（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。误差范围在±10个脉冲左右的范围时，都会触发电平变化。

示波器波形如图所示：在坐标点（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）时会发生电平变化。

4、3D比较 -- 模式36

该模式主要功能为：碰到设置三维比较点之后，输出口输出一断设置好的定时脉冲。

该模式使用时，需要指定高速输出口，设置好首个比较点的输出状态，设置比较轴，在设置比较点（即设置table寄存器，点数量等），设置好比较点之后在设置脉冲的有效时间，脉冲周期时间，以及脉冲个数（重复次数），设置比较点的脉冲最大误差等参数后，启动比较。紧接着驱动轴运动即可。

如下图设置：设置高速比较输出口0，首个比较点的输出状态为1，设置比较轴为0，1，2。设置4个比较点，比较点坐标分别为：（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。即当轴运动到点（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。误差范围在±10个脉冲左右的范围时，都会触发两个周期为60ms，脉冲有效时间为20ms的脉冲。

示波器波形如图所示：在坐标点（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）的时候都会触发两个周期为60ms，脉冲有效时间为20ms的脉冲。

核心功能代码：PSO/2D/3D核心程序。

 

int ZAux_Direct_HwPswitch2_2D()
{
   string cmdbuff="";
   string tempbuff = ""; 
   StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder();
   //生成命令   
   switch (PsoMode)
   {
       case 7:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7);
           break;
       case 25:          
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5);
           break;
       case 26:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7, ModePara8);
           break;
       case 35:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5);
           break;
       case 36:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7, ModePara8);
           break;
   }
   //调用命令执行函数
   int ret = zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, tempbuff, cmdbuffAck, 2048);
   if (cmdbuffAck.Length != 0)
       MessageBox.Show(cmdbuff, "提示");
   return ret;
}

 

本次，正运动技术二维/三维的多轴PSO视觉飞拍与精准输出：EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（八），就分享到这里。

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审核编辑 黄宇