上一節(jié)介紹了控制器的功能、硬件參數(shù)與硬件接口的特點(diǎn)等，本節(jié)主要介紹激光相關(guān)的接口與如何實(shí)現(xiàn)激光能量的控制。

本節(jié)以FIBER類(lèi)型的激光器為例，采用控制器的 EXIO擴(kuò)展接口通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的FIBER激光器轉(zhuǎn)接板連接激光器。

通過(guò)EXIO_DIR指令配置轉(zhuǎn)接板的端子是做輸入口還是輸出口，之后便可參考激光器的手冊(cè)，使用IO控制指令控制激光器的能量和開(kāi)關(guān)。

01ZMC408SCAN硬件說(shuō)明

ZMC408SCAN是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)新推出的一款支持EtherCAT總線(xiàn)的開(kāi)放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器，專(zhuān)為工業(yè)激光+振鏡+運(yùn)動(dòng)控制方面的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。支持16路運(yùn)動(dòng)軸的復(fù)雜連續(xù)軌跡控制需求，可實(shí)現(xiàn)振鏡軸+脈沖軸+總線(xiàn)軸的混合插補(bǔ)。

1.ZMC408SCAN實(shí)現(xiàn)激光加工包含運(yùn)動(dòng)控制與激光控制兩大部分，只需一臺(tái)ZMC408SCAN控制器便可實(shí)現(xiàn)振鏡控制+激光能量控制+運(yùn)動(dòng)軸控制。

（1）運(yùn)動(dòng)控制：使用常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備（脈沖型或EtherCAT總線(xiàn)型驅(qū)動(dòng)器均支持），或者通過(guò)激光振鏡實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

（2）激光控制：通過(guò)LASER、支持PWM功能的OUT輸出口或者EXIO擴(kuò)展接口連接市面上常用的多種類(lèi)型的激光器。使用MOVE_OP指令控制激光開(kāi)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(kāi)關(guān)光的延時(shí)。

2.ZMC408SCAN在激光加工領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。

（1）ZMC408SCAN內(nèi)置高精度PSO位置同步輸出功能，在加工圓角、曲線(xiàn)部分時(shí)即使進(jìn)行了減速調(diào)整，在高速加工的場(chǎng)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(gè)振鏡接口，支持2D振鏡和3D振鏡，配合不帶加減速的運(yùn)動(dòng)指令MOVESCAN，拐角處振鏡加工自動(dòng)延時(shí)，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(guò)指令在運(yùn)動(dòng)中靈活的調(diào)節(jié)激光開(kāi)關(guān)/關(guān)光延時(shí)，響應(yīng)快，精確到us級(jí)別的控制，且設(shè)置過(guò)程簡(jiǎn)單，大大縮短了工程師的調(diào)參時(shí)間；

（4）自帶LASER激光器控制接口，支持IPG、YLR、YLS等類(lèi)型激光電源，還帶一個(gè)EXIO擴(kuò)展IO接口，通過(guò)定制轉(zhuǎn)接板，靈活控制市場(chǎng)上主流的各種激光器；

（5）支持PC同時(shí)控制16個(gè)ZMC408SCAN控制器同時(shí)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(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的控制，支持5軸XYZAC軸的插補(bǔ)，支持振鏡軸與運(yùn)動(dòng)軸混合插補(bǔ)。

3.接口說(shuō)明。

控制器的接口說(shuō)明如下表：

4.EXIO擴(kuò)展FIBER激光器。

ZMC408SCAN控制FIBER激光器，需要通過(guò)EXIO擴(kuò)展接口連接ZMC408SCAN-FIBER擴(kuò)展板，轉(zhuǎn)換TTL信號(hào)后控制激光器的激光使能、紅光開(kāi)關(guān)以及8位數(shù)字量輸出口控制激光能量，接線(xiàn)完成還需使用指令配置EXIO擴(kuò)展接口，配置連接擴(kuò)展板的輸入/輸出信號(hào)。

EXIO_0-EXIO_19 均可配置成輸入/輸出口，所對(duì)應(yīng)輸入/輸出口的編號(hào)參見(jiàn)下表。

EXIO接口經(jīng)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)接之后，參考對(duì)應(yīng)激光器引腳，再通過(guò)指令EXIO_DIR進(jìn)行配置對(duì)應(yīng)位映射輸入輸出，配置完成即可通過(guò)輸出命令控制對(duì)應(yīng)的IO口。

指令語(yǔ)法：

EXIO_DIR(isel, dirbit)

Isel：0(指定激光器類(lèi)型)

dirbit: 按位設(shè)置是否輸出, 0- 輸入, 1-輸出 (自定義配置轉(zhuǎn)接口對(duì)應(yīng)的信號(hào)類(lèi)型)

示例：

EXIO_DIR(0, $8FFFF) 'FIBER轉(zhuǎn)接板配置

EXIO擴(kuò)展IO接口采用25針母頭，引腳的說(shuō)明如下表，主要包含0-19一共20個(gè)IO接口，IO配置完使用時(shí)參考右側(cè)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出的軸號(hào)說(shuō)明。

注意：IO配置完使用時(shí)參考右側(cè)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出的軸號(hào)說(shuō)明。

5.FIBER激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口。

ZMC408SCAN-FIBER 采用DB25公頭接口，可控制JPT、MOPA、IPG、YLP、YLPN、創(chuàng)鑫、銳科等激光器。擴(kuò)展IO功能需要設(shè)置EXIO_DIR(0, $8FFFF)，確定針腳的輸入輸出信號(hào)。

FIBER激光器轉(zhuǎn)接板輸出接口說(shuō)明如下表：

02FIBER激光器控制實(shí)例

1.使用參考步驟

（1）請(qǐng)按照以上接線(xiàn)說(shuō)明正確接線(xiàn)； （2）上電后請(qǐng)選用EtherNET、RS232（默認(rèn)參數(shù)可直接連接）、RS485（默認(rèn)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(guò)ZDevelop在線(xiàn)命令發(fā)送指令EXIO_DIR(0,$8FFFF)； （4）通過(guò)ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO點(diǎn)； （5）通過(guò)ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)模擬量輸入輸出口； （6）通過(guò)ZDevelop在線(xiàn)命令發(fā)送指令PWM_FREQ(PWM編號(hào)) = 頻率，PWM_DUTY(PWM編號(hào)) = 占空比。

2.控制器與激光器接線(xiàn)

以ZMC408SCAN控制FIBER激光器為例，分為運(yùn)動(dòng)控制和激光控制兩部分。

→運(yùn)動(dòng)控制部分采用脈沖驅(qū)動(dòng)器。

→激光控制部分采用EXIO擴(kuò)展IO接口擴(kuò)展，通過(guò)Fiber轉(zhuǎn)接板連接激光器。

→控制器與轉(zhuǎn)接板、激光器與轉(zhuǎn)接板均采用標(biāo)準(zhǔn)DB25線(xiàn)直連，配線(xiàn)簡(jiǎn)單方便。接線(xiàn)參考圖如下：

EXIO擴(kuò)展IO配置：

說(shuō)明：采用EXIO接口擴(kuò)展后，均需要使用EXIO_DIR指令對(duì)擴(kuò)展IO進(jìn)行方向配置才可正常使用。

按上節(jié)接線(xiàn)完成后，配置好EXIO擴(kuò)展IO接口的IO方向之后才能控制激光器，F(xiàn)IBER轉(zhuǎn)接板擴(kuò)展IO功能設(shè)置EXIO_DIR(0, $8FFFF)。

3.控制器與脈沖驅(qū)動(dòng)器接線(xiàn)

ZMC408SCAN提供4個(gè)本地差分脈沖軸接口，同時(shí)包含差分編碼器輸入，每個(gè)接口為標(biāo)準(zhǔn)DB26母座。

本次接線(xiàn)使用AXIS 0和AXIS 1接口連接脈沖驅(qū)動(dòng)器。

與松下A5/A6伺服驅(qū)動(dòng)器接線(xiàn)參考示例：

（1）差分脈沖軸接口接線(xiàn)原理如上圖所示，不同型號(hào)驅(qū)動(dòng)器接線(xiàn)方法存在差異，請(qǐng)謹(jǐn)慎連接；

（2）請(qǐng)使用屏蔽雙絞線(xiàn)接線(xiàn)，尤其是環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，務(wù)必使屏蔽層充分接地。

4.激光控制說(shuō)明

例如MFPT-200P激光器的控制端口針腳說(shuō)明如下表，對(duì)比上表可知，F(xiàn)IBER-DB25頭轉(zhuǎn)接板輸出接口采用與該激光器匹配的標(biāo)準(zhǔn)端口，針腳定義一致，可直接與該激光器相連，再通過(guò)OUT引腳控制激光器。

主要控制端子說(shuō)明：

（1）功率信號(hào)定義：設(shè)置針1～8的TTL信號(hào)，通過(guò)TTL信號(hào)的組合來(lái)設(shè)置泵浦激光二極管的電流，從而控制激光器的輸出功率。通過(guò)1～8針可以設(shè)置0～255范圍內(nèi)的編碼，對(duì)應(yīng)于0～100％的功率輸出。

（2）電源：針17和GND組成激光器控制端口的供電回路，采用5V直流供電。

激光器相關(guān)操作如下：

（1）激光器類(lèi)型設(shè)置：調(diào)用指令EXIO_DIR設(shè)置EXIO激光器類(lèi)型為FIBER類(lèi)型。

（2）激光器功率設(shè)定：調(diào)用指令A(yù)OUT(3)操作DA(3)修改D0-D7的值范圍0-255對(duì)應(yīng)激光器0-100%的功率。AOUT(3)的值按位也對(duì)應(yīng)到輸出口OUT36-OUT43的狀態(tài)。

（3）激光器打開(kāi)：調(diào)用指令MOVE_OP操作OUT47打開(kāi)激光器使能，延時(shí)5ms后調(diào)用指令MOVE_OP操作OUT(8)打開(kāi)激光。

（4）激光器紅光：調(diào)用指令MOVE_OP操作OUT(48)打開(kāi)紅光。

（5）激光器PWM功率設(shè)置：調(diào)用指令PWM_FREQ操作PWM9設(shè)置PRR信號(hào)輸出頻率,調(diào)用指令PWM_DUTY操作PWM9設(shè)置PRR信號(hào)占空比。

5.接線(xiàn)參考

（1）以上為MFPT-200P的接線(xiàn)示例，具體選擇對(duì)接的引腳也可以此為參考自行定義；

（2）建議采用帶屏蔽層的接線(xiàn)，并且使屏蔽層充分接地（機(jī)殼）。

6.應(yīng)用例程

（1）Basic程序如下：激光控制采用FIBER轉(zhuǎn)接口連接激光器，運(yùn)動(dòng)控制采用兩個(gè)脈沖軸。在變量初始化程序中可定義使用紅光或激光的模式，自行設(shè)置激光功率和運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)。

（2）示波器采樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果：從原點(diǎn)走到加工起始點(diǎn)，打標(biāo)ZMC字樣，完成后回到原點(diǎn)。

（3）XY模式下的打標(biāo)軌跡。

（4）XYZ模式下的打標(biāo)軌跡：Z軸為激光開(kāi)關(guān)信號(hào)，能區(qū)分打標(biāo)和空走的部分。

審核編輯：郭婷