ZMC408SCAN轴控光纤激光器加工

上一节介绍了控制器的功能、激光控制接口等，本节主要介绍如何实现激光打标控制。

本节以光纤激光器为例，采用控制器的LASER激光电源接口连接光纤激光器，配合脉冲轴的运动控制，完成激光加工。

 

01  功能简介

ZMC408SCAN是正运动技术新推出的一款支持EtherCAT总线的开放式激光振镜运动控制器，专为工业激光+振镜+运动控制方面的应用而设计。支持16路运动轴的复杂连续轨迹控制需求，可实现振镜轴+脉冲轴+总线轴的混合插补。
 

1.ZMC408SCAN实现激光加工包含运动控制与激光控制两大部分，只需一台ZMC408SCAN控制器便可实现振镜控制+激光能量控制+运动轴控制。

（1）运动控制：使用常用的电机驱动设备（脉冲型或EtherCAT总线型驱动器均支持），或者通过激光振镜实现运动；

（2）激光控制：通过LASER、支持PWM功能的OUT输出口或者EXIO扩展接口连接市面上常用的多种类型的激光器。使用MOVE_OP指令控制激光开关，MOVE_PWM指令调节激光的频率和占空比，另外还有MOVE_DELAY指令和MOVEOP_DELAY指令控制开关光的延时。

2.ZMC408SCAN在激光加工领域的优势。

（1）ZMC408SCAN内置高精度PSO位置同步输出功能，在加工圆角、曲线部分时即使进行了减速调整，在高速加工的场合，也能控制激光输出的间距保持恒定；

（2）支持激光振镜控制和振镜反馈，包含2个振镜接口，支持2D振镜和3D振镜，配合不带加减速的运动指令MOVESCAN，拐角处振镜加工自动延时，完成精准高效的激光控制，提高激光加工设备的产能；

（3）通过指令在运动中灵活的调节激光开关/关光延时，响应快，精确到us级别的控制，且设置过程简单，大大缩短了工程师的调参时间；

（4）自带LASER激光器控制接口，支持支持IPG、YLR、YLS等类型激光电源，还带一个EXIO扩展IO接口，通过定制转接板，灵活控制市场上主流的各种激光器；

（5）支持PC同时控制16个ZMC408SCAN控制器同时工作，形成一种振镜阵列的激光加工。

（6）板载4路高速差分脉冲输出，并带4路高速差分编码器反馈，支持EtherCAT总线驱动器的控制，支持5轴XYZAC轴的插补，支持振镜轴与运动轴混合插补。

 

02  接口说明

1.控制器的接口说明如下表：

标识	接口	个数	说明
RS232	232串口	1个	采用MODBUS_RTU协议
RS485	485串口	1个	采用MODBUS_RTU协议
CAN	CAN总线	1个	连接CAN扩展模块或控制器
ETHERNET	网口	1个	采用MODBUS_TCP协议，通过交换机扩展网口个数，至少包含两路网口通道 默认IP地址192.168.0.11
EtherCAT	总线口	1个	EtherCAT总线接口，接EtherCAT总线驱动器和扩展模块
E+24V	主电源	1个	24V直流电源供电
UDISK	U盘接口	1个	插入U盘设备
IN	数字量输入	24个	NPN类型，内部24V供电，输入0-3具有锁存功能
OUT	数字量输出	12个	NPN类型，内部24V供电，输出0-7具有PWM功能，输出0-7具有精准输出和PSO功能
AD	模拟量输入	2个	分辨率12位，0-10V
DA	模拟量输出	2个	分辨率12位，0-10V
Axis	脉冲轴接口	4个	每个接口包含差分脉冲输出和差分编码器输入
SCAN	振镜接口	2个	激光振镜接口，带反馈，采用XY2-100协议
LASER	激光控制接口	1个	激光电源控制端口，支持IPG、YLR、YLS等类型激光电源
MPG	手轮接口	1个	5-24V手轮信号输入
EXIO	扩展IO接口	1个	灵活定制转接板，可扩展FIBER、YGA等其它类型激光电源控制接口

2.ZMC408SCAN控制器LASER激光电源接口功能：

（1）LASER激光电源接口支持连接IPG、YLR、YLS等类型激光电源；

（2）可通过控制器的指令直接发送激光、红光、使能等输出信号进行操作激光器，让激光器产生响应；

（3）DB接口中带有1个PWM输出口；

（4）可接收激光器信号，可显示IN信号并作出对应响应。

3.LASER激光电源接口采用DB25针公头，针脚说明参见下表：

针脚号	信号	操作口	说明
1、4、14	LAGND	LAGND	激光模拟信号参考地
2、3、13	NC	/	保留
5	Guide Control	OUT32	红光控制输出引脚,24V有效
6	ACON	OUT33	预留输出引脚,24V有效
7	LaserRequest	OUT28	激光请求输出，24V有效
8	Program start	OUT29	程序开始输出，24V有效
9	ERST	OUT30	激光器复位输出，24V有效
10	LASER ON	OUT31	激光器使能输出，24V有效
11	PWM/NC	OUT9	预留PWM信号，24V电平
12	Modulation-	/	调制信号-
15	LASER_AD/NC	AIN(2)	预留模拟量输入，0-10V，16位分辨率
16	LASER_DA/NC	AOUT(2)	预留模拟量输出，0-10V，16位分辨率
17	Error	IN44	激光器报警输入，24V有效
18	Emission EN	IN45	激光发射输入，24V有效
19	Pow Active	IN49	激光主电源已经启动，24V有效
20	Power ON	IN48	激光系统上电状态输入，24V有效
21	Laser standby	IN47	激光器已处于待机状态输入，24V有效
22	Ready	IN46	激光就绪状态输入，24V有效
23、25	EGND	EGND	各数字输入输出的参考地
24	Modulation+	OUT8	调制信号+，支持PWM，24V电平

注意：

（1）上表的输入输出除PWM和Modulation之外其它信号作用支持自定义；

（2）OUT(9)、AOUT(2)和AIN(2)为预留信号，标准型号中没有，如果需要请订货时选择特殊型号。

 

03  控制系统接线参考

1.以ZMC408SCAN控制FIBER激光器为例，分为运动控制和激光控制两部分。参考架构如下图。

→运动控制部分采用脉冲型驱动器，使用自带的AXIS差分脉冲输入接口连接脉冲型驱动器。

→激光控制部分采用LASER接口连接激光器，根据激光器手册的说明完成控制电路的接线，通过DA模拟量输出口调节激光的能量，通过Modulation调制信号端口控制激光开关。

2.控制器与激光器接线参考

LASER激光电源接口内部电路图和与IPG200W光纤激光器的接线参考如下图所示：

（1）使用LASER接口内的16位DA接线参考（特殊型号支持）

（2）使用控制器外部端口上的12位DA接线参考

（3）LASER激光器接口接线原理如上图所示，数字IO接口除OUT8，OUT9外可自行定义。

（4）对于需要模拟量输入的激光器有两种接线选项，对分辨率要求不高的可以选用控制器12位DA接口实现，对于分辨率要求较高的可以选择LASER接口中带的16位DA实现功能。

（5）请使用屏蔽线接线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。

3.控制器与脉冲驱动器接线参考

ZMC408SCAN提供4个本地差分脉冲轴接口，同时包含差分编码器输入，每个接口为标准DB26母座。

与松下A5/A6伺服驱动器差分接线参考示例：

差分脉冲轴接口接线原理如上图所示，不同型号驱动器接线方法存在差异，请谨慎连接；

请使用屏蔽双绞线接线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。

 

04  光纤激光器控制实例

1.操作步骤

（1）请按照以上接线说明正确接线；

（2）上电后请选用EtherNET、RS232（默认参数可直接连接）、RS485（默认参数可直接连接，硬件需使用转接头）三种任一种接口连接ZDevelop；

（3）通过ZDevelop视图栏中输入输出窗口操作监控对应IO点；

（4）通过ZDevelop视图栏中AD/DA窗口操作监控对应模拟量输入输出口；

（5）通过ZDevelop在线命令发送指令 PWM_FREQ(PWM编号) = 频率，PWM_DUTY(PWM编号) = 占空比。

2.参考BASIC例程：激光控制参考上节引脚说明

BASE(0,1)            '选择脉冲轴0，1 
ATYPE = 1,1          '设置脉冲轴类型
UNITS = 100,100      '设置脉冲当量
SPEED= 1000,1000     '设置轴运动速度
ACCEL= 10000,10000   '设置加速度
DECEL= 10000,10000   '设置减速度
DPOS = 0,0           '轴位置清零
MERGE=1,1            '开启连续插补
SRAMP=50,50          'S曲线
CORNER_MODE = 2,2    '设置拐角减速
DECEL_ANGLE = 30*PI/180,30*PI/180   '设置轴拐角减速范围
STOP_ANGLE = 90*PI/180,90*PI/180    '设置轴拐角减速范围
FORCE_SPEED = 1000,1000  '减速参考速度
MOVEABS(0,0)             '移动到中心零点位置
TRIGGER
BASE(0,1)
AOUT(0)=2048           '12位模拟量输出口0设置激光器功率为50%，0-10V对应功率0-100%
OP(29,ON)              '打开激光器使能IO 
MOVEABS(0,200)         '空移到0,200位置
MOVEOP_DELAY =-1.5     '提前1.5ms开光 ,延时开光使用MOVE_DELAY
MOVE_PWM(8,0.5,10000)  '设置PWM占空比0.5，频率10000K
MOVE_OP(8,ON)          '出光
MOVEABS(200,200)       '标刻字母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)        '延时关光2.5ms
MOVE_OP(8,OFF)         '关光
END

示波器采样运动波形如下：在运动到位置(0,200)之前提前1.5ms开光，标刻字母Z，运动结束延时2.5ms光关。

3D模式下便于查看哪段运动激光开启。

本次，正运动技术开放式激光振镜运动控制器(三)：ZMC408SCAN轴控光纤激光器加工，就分享到这里。

　　审核编辑：汤梓红