PSO信號(hào)同步激光器時(shí)鐘觸發(fā)
文:艾羅德克運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)(上海)有限公司2019年第三期
很多激光器只能基于內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)脈沖輸出。這類激光器不能通過(guò)一個(gè)外部信號(hào)(比如Aerotech的位置同步輸出PSO功能)異步觸發(fā)。針對(duì)這類激光器的一種解決方法是把PSO輸出脈沖設(shè)置成與激光器時(shí)鐘信號(hào)的脈寬相同,從而保證PSO輸出在激光器輸入采樣周期內(nèi)是有效的(通常在時(shí)鐘的上升沿或下降沿)。然而在實(shí)際應(yīng)用中,基于用于同步時(shí)鐘的裝置的容許范圍,PSO頻率和激光器時(shí)鐘是會(huì)變化的。當(dāng)PSO輸出脈沖寬度比激光器時(shí)鐘周期短時(shí),這種變化會(huì)導(dǎo)致脈沖丟失?;蛘弋?dāng)PSO輸出脈沖寬度比激光器時(shí)鐘周期長(zhǎng)時(shí),會(huì)導(dǎo)致輸出多余的脈沖。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,Aerotech控制器增加了PSO輸出脈沖同步激光器時(shí)鐘信號(hào)的功能。目前Ndrive HPe和Ndrive HLe產(chǎn)品已經(jīng)支持這個(gè)功能,Nmark CLS在4.06版本后也將支持這個(gè)功能。對(duì)于Ndrive HPe和Ndrive HLe,激光器時(shí)鐘信號(hào)接到輔助編碼器的RS-422差分SIN+/SIN-接口。輔助編碼器需要通過(guò)將EncoderDivider參數(shù)設(shè)置成0來(lái)配制成輸入模式。Nmark CLS需要在Aerotech工廠預(yù)先設(shè)置好(工程特制)以支持激光器時(shí)鐘同步操作。未來(lái)這個(gè)功能會(huì)是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能。對(duì)于Nmark CLS其輸入信號(hào)的5V TTL兼容的。
開啟激光器時(shí)鐘同步功能的相關(guān)命令如下:
PSOOUTPUT <Axis> PULSE EXTSYNC
PSOPULSE <Axis> TIME <TotalTime>, <OnTime> DELAY <DelayTime>
PSOOUTPUT EXTSYNC命令用于開啟外部時(shí)鐘輸入模式。PSOPULSE DELAY參數(shù)用于指定輸出脈沖相對(duì)于激光器時(shí)鐘信號(hào)上升沿的同步延時(shí)時(shí)間。PSOPULSE DELAY是一個(gè)可選參數(shù),可以設(shè)置成0。
由于PSO輸出信號(hào)會(huì)延時(shí)直到激光器時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿觸發(fā),這會(huì)導(dǎo)致光斑位置精度降低。精度降低的程度與軸的運(yùn)動(dòng)速度乘以激光器時(shí)鐘周期與PSOPULSE DELAY之和成正比。例如,假設(shè)運(yùn)動(dòng)速度是100mm/s,時(shí)鐘頻率是200kHz,DelayTime為2.5us,那么最大的脈沖位置誤差可以計(jì)算如下:
100mm/s*(1/200000+0.0000025) = 100mm/s*(0.0000075) = 0.75um
脈沖位置精度在以DelayTime定義的最小值和以DelayTime加上時(shí)鐘周期之和計(jì)算的最大值之間變化(如圖1所示):
圖1:PSO輸出脈沖同步時(shí)鐘信號(hào)時(shí)序(考慮DelayTime影響情況下)
如需輸出多個(gè)脈沖,可以通過(guò)增加PSOPULSE ONTIME值以覆蓋多個(gè)激光器時(shí)鐘周期。
圖2是Ndrive HPe和Nmark CLS產(chǎn)品與激光器之間的接線示意圖。
總結(jié)
通過(guò)使用PSOOUTPUTEXTSYNC命令可以將Ndrive HLe,Ndrive HPe和Nmark CLS的PSO輸出與外部時(shí)鐘源同步。用戶需要了解激光器輸出延時(shí)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)觸發(fā)位置與實(shí)際光斑位置的精度誤差。最后,激光器時(shí)鐘信號(hào)可能需要經(jīng)過(guò)一定處理以支持輸入接口的電氣規(guī)格(NdriveHPe/HLe是RS-422,Nmark CLS是5V TTL)。
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