ZMC408SCAN系列是正運動技術推出的激光振鏡運動控制器,集成了復雜的運動控制和振鏡控制等功能,是一款可同時控制電機軸運動、振鏡軸運動、激光能量控制等的專業(yè)控制器。這款可在一臺設備上完成激光振鏡打標、激光焊接或者激光軌跡切割的功能的控制器,廣泛應用于金屬或非金屬的大幅面拼接打標及切割、普通振鏡打標及切割、XY+振鏡軸聯(lián)動無拼接打標及切割、3C電子和鋰電行業(yè)的激光微焊接等場合。
本文將通過介紹ZMC408SCAN這款產(chǎn)品,來詳解其在激光領域的相關應用。
一、ZMC408SCAN產(chǎn)品功能介紹
1.ZMC408SCAN的振鏡功能
ü XY2-100的振鏡控制協(xié)議,刷新周期10us-50us;
ü 兩組二軸激光振鏡的直線插補、圓弧插補及連續(xù)軌跡加工等輸出;
ü 簡單的振鏡工藝參數(shù)設置,降低客戶的開發(fā)難度;
ü 振鏡矯正功能、振鏡反饋閉環(huán),保證激光加工的精度。
2.ZMC408SCAN的激光控制
ü 1個激光電源控制接口,支持IPG YLR、YLS等類型激光器;
ü 1個可配置擴展IO接口,通過轉(zhuǎn)換板可外置擴展SPI、FIBER等其他類型激光器;
ü O-10V模擬量輸出、高速PWM輸出可控制激光能量;
ü 可實現(xiàn)PWM輸出、模擬量輸出與運動速度的同步。
3.ZMC408SCAN的運動控制
ü 8軸EtherCAT總線軸/脈沖軸/振鏡軸控制,可混合插補;
ü 多維硬件位置比較輸出,位置同步輸出PSO功能;
ü 電子凸輪、同步跟隨、直線插補、圓弧插補、連續(xù)軌跡加工、30+種機械手正逆解算法等;
ü 專用MPG手輪接口,支持 5-24V 手輪輸入。
二、ZMC408SCAN激光振鏡功能
激光振鏡打標、焊接、切割是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應,從而留下標記、氧化焊接或者切割,可以打出各種文字、符號和圖案、切割不同材質(zhì)成為不同形狀的工件、能量均勻平滑微焊接等。按照激光器類型和行業(yè)應用,市場主流可分為光纖激光打標、紫外激光打標、二氧化碳激光打標、二氧化碳激光切割、光纖激光切割等,廣泛應用于手機制造業(yè)、汽車行業(yè)、新能源、五金、家電、鐘表、醫(yī)療和食品包裝材料、電子元器件、陶瓷玻璃等行業(yè)。
激光振鏡是一種專門用于激光加工領域的特殊的運動器件,激光振鏡頭內(nèi)包含的主要元件是激光發(fā)生器、兩個電機和兩個振鏡片,它靠兩個電機分別控制兩個振鏡片X和Y反射激光,形成XY平面的運動,這兩個電機使用控制器上的振鏡軸接口控制。
振鏡原理圖
激光振鏡不同于一般的電機,激光振鏡具有非常小的慣量,且在運動的過程中負載非常小,只需要帶動反射鏡片,系統(tǒng)的響應非常快。
ZMC408SCAN支持XY2-100振鏡協(xié)議,支持運動控制與振鏡聯(lián)合插補運動。同時支持XY2-100E振鏡協(xié)議,支持振鏡閉環(huán),振鏡運動過程中會實施反饋mpos的振鏡位置,實現(xiàn)振鏡閉環(huán),并且會對應報警。
三、ZMC408SCAN激光控制
ZMC408SCAN有專門的激光電源控制接口,支持IPG、YLR、YLS 等類型激光器,例如:IPG激光器使用模擬量控制能量,輸出信號為24V高電壓控制激光器輸出,因此控制器本身帶有一個特殊24V控制接口,內(nèi)置模擬量控制激光器的動作,可通過接口直接與激光器相連接,控制對應動作。也可通過直接控制器發(fā)送激光、紅光、使能等輸出信號進行操作激光器讓激光器進行對應響應
激光電源控制端口引腳定義:
四、ZMC408SCAN擴展IO接口
為了擴展控制其他類型激光器,408SCAN控制器本體上增設有一個擴展接口,以擴展fiber激光器為例,通過擴展接口進行連接擴展板,轉(zhuǎn)換TTL信號后進行對應控制激光器的激光使能、紅光開關以及8位數(shù)字量控制能量,使用指令配置EXIO接口,配置連接擴展板。
EXIO擴展接口介紹:EXIO同時映射到輸入與輸出;
指令原型:EXIO_DIR(isel, dirbit)
isel -0(指定激光器類型,0為fiber激光器)
dirbit: 按位設置是否輸出, 0- 輸入, 1-輸出 (自定義配置轉(zhuǎn)接口對應的信號類型)
EXIO接口經(jīng)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)接之后,對應激光器引腳如表所示,表中紅色字體為輸入信號,其他為輸出信號
五、ZMC408SCAN的PSO功能
PSO(position synchronized output)即位置同步輸出,通過采集實時的編碼器反饋(或輸出的脈沖)進行位置比較,與激光器同步輸出信號進行相位同步,在運動軌跡的所有階段以恒定的距離(而非時間)間隔觸發(fā)輸出開關,包括加速、減速和勻速段,從而實現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。
PSO功能的引入能夠在整個運動軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號而不考慮總體速度,即在直線部分以很快的速度運動,而在圓角部分減速,通常圓角加工部分在整個加工過程中占有比較小的部分,這樣在保證加工效果的同時,就可以最大限度地提高產(chǎn)能。
ZMC408SCAN支持硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出,比較主軸帶編碼器輸入時,自動使用編碼器位置來觸發(fā),可以使用MOVEOP_DELAY參數(shù)來調(diào)整輸出準確時刻,提高加工的精度。
ZMC408Scan 激光加工的PSO的程序
ZMC408Scan 激光加工的PSO的3D顯示
六、ZMC408SCAN振鏡+運動控制的實現(xiàn)方式
通過ZDevelop開發(fā)平臺,用戶能夠很容易地對ZMC408SCAN振鏡運動控制器進行振鏡控制、激光能量控制、運動控制。除了使用ZDevelop軟件,還可以使用其他上位機軟件開發(fā),ZMC408SCAN使用一套API函數(shù),支持C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發(fā)語言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統(tǒng)。ZMC408SCAN振鏡控制+運動控制一體化的硬件和統(tǒng)一開放的開發(fā)環(huán)境,提升開發(fā)效率,縮短開發(fā)周期,應用更簡單,成本更經(jīng)濟。
1. 基于ZDevelop軟件的激光振鏡應用開發(fā)方式
2. 基于PC軟件的激光振鏡應用開發(fā)方式
3. 基于PC+ZDevelop的前瞻小線段加工與PSO輸出的同步
七、方案和產(chǎn)品優(yōu)勢
l 集成專有振鏡軸接口、激光電源控制接口、PWM和模擬量等激光能量控制方式、運動控制、IO控制于一體,集成度高;
l IO擴展接口,可支持不同類型和接口的激光器,適用性廣;
l 精準輸出實現(xiàn)位置同步輸出PSO,提前、延時開光激光,提升加工精度;
l EtherCAT總線運動軸、脈沖軸、振鏡軸可以實現(xiàn)混合插補、聯(lián)動插補,選擇性多。
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