PSO输出脉冲同步激光器时钟信号的功能解析

很多激光器只能基于内部时钟信号触发脉冲输出。这类激光器不能通过一个外部信号（比如Aerotech的位置同步输出PSO功能）异步触发。针对这类激光器的一种解决方法是把PSO输出脉冲设置成与激光器时钟信号的脉宽相同，从而保证PSO输出在激光器输入采样周期内是有效的（通常在时钟的上升沿或下降沿）。然而在实际应用中，基于用于同步时钟的装置的容许范围，PSO频率和激光器时钟是会变化的。当PSO输出脉冲宽度比激光器时钟周期短时，这种变化会导致脉冲丢失。或者当PSO输出脉冲宽度比激光器时钟周期长时，会导致输出多余的脉冲。

为了解决这个问题，Aerotech控制器增加了PSO输出脉冲同步激光器时钟信号的功能。目前Ndrive HPe和Ndrive HLe产品已经支持这个功能，Nmark CLS在4.06版本后也将支持这个功能。对于Ndrive HPe和Ndrive HLe，激光器时钟信号接到辅助编码器的RS-422差分SIN+/SIN-接口。辅助编码器需要通过将EncoderDivider参数设置成0来配制成输入模式。Nmark CLS需要在Aerotech工厂预先设置好（工程特制）以支持激光器时钟同步操作。未来这个功能会是产品的标准功能。对于Nmark CLS其输入信号的5V TTL兼容的。

开启激光器时钟同步功能的相关命令如下：

PSOOUTPUT 《Axis》 PULSE EXTSYNC

PSOPULSE 《Axis》 TIME 《TotalTime》， 《OnTime》 DELAY 《DelayTime》

PSOOUTPUT EXTSYNC命令用于开启外部时钟输入模式。PSOPULSE DELAY参数用于指定输出脉冲相对于激光器时钟信号上升沿的同步延时时间。PSOPULSE DELAY是一个可选参数，可以设置成0。

由于PSO输出信号会延时直到激光器时钟的下一个上升沿触发，这会导致光斑位置精度降低。精度降低的程度与轴的运动速度乘以激光器时钟周期与PSOPULSE DELAY之和成正比。例如，假设运动速度是100mm/s，时钟频率是200kHz，DelayTime为2.5us，那么最大的脉冲位置误差可以计算如下：

100mm/s*（1/200000+0.0000025） = 100mm/s*（0.0000075） = 0.75um

脉冲位置精度在以DelayTime定义的最小值和以DelayTime加上时钟周期之和计算的最大值之间变化（如图1所示）：

图1：PSO输出脉冲同步时钟信号时序（考虑DelayTime影响情况下）

如需输出多个脉冲，可以通过增加PSOPULSE ONTIME值以覆盖多个激光器时钟周期。

图2是Ndrive HPe和Nmark CLS产品与激光器之间的接线示意图。

总结

通过使用PSOOUTPUTEXTSYNC命令可以将Ndrive HLe，Ndrive HPe和Nmark CLS的PSO输出与外部时钟源同步。用户需要了解激光器输出延时会导致目标触发位置与实际光斑位置的精度误差。最后，激光器时钟信号可能需要经过一定处理以支持输入接口的电气规格（NdriveHPe/HLe是RS-422，Nmark CLS是5V TTL）。

编辑：hfy