今天，正運(yùn)動小助手給大家分享一下開放式激光振鏡運(yùn)動控制器ZMC408SCAN進(jìn)行振鏡矯正的方法與實(shí)現(xiàn)說明。

　　01、ZMC408SCAN控制器介紹

　　ZMC408SCAN是正運(yùn)動技術(shù)新推出的一款支持EtherCAT總線的開放式激光振鏡運(yùn)動控制器，專為工業(yè)激光+振鏡+運(yùn)動控制方面的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。通過EtherCAT總線和脈沖軸接口能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動運(yùn)動控制。

　　ZMC408SCAN支持ETHERNET、EtherCAT、USB、CAN、RS485、RS232等通訊接口，通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個(gè)擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展數(shù)字量、模擬量或運(yùn)動軸。

　　(1)ZMC408SCAN內(nèi)置高精度PSO位置同步輸出功能，在加工圓角、曲線部分時(shí)即使進(jìn)行了減速調(diào)整，在高速加工的場合，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)動指令MOVESCAN，拐角處振鏡加工自動延時(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)通過指令在運(yùn)動中靈活的調(diào)節(jié)激光開光/關(guān)光延時(shí)，響應(yīng)快，精確到us級別的控制，且設(shè)置過程簡單，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等類型激光電源，還帶一個(gè)EXIO擴(kuò)展IO接口，通過定制轉(zhuǎn)接板，靈活控制市場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總線驅(qū)動器的控制，支持5軸XYZAC軸的插補(bǔ)，支持振鏡軸與運(yùn)動軸混合插補(bǔ);

　　(7)支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等多種運(yùn)動控制功能。

　　02、振鏡控制

　　激光振鏡是一種專門用于激光加工領(lǐng)域的特殊的運(yùn)動器件，它靠兩個(gè)振鏡片反射激光， 形成XY平面的運(yùn)動。

　　激光振鏡不同于一般的電機(jī)，激光振鏡具有非常小的慣量，且在運(yùn)動的過程中負(fù)載非常小，系統(tǒng)的響應(yīng)非�？�，因此在振鏡運(yùn)動中可以不用考慮振鏡加減速。振鏡一般分模擬振鏡與數(shù)字振鏡，模擬振鏡就是振鏡驅(qū)動板是接收模擬信號方式，常用的模擬振鏡信號是直流電壓-5伏到+5伏變化的信號，對應(yīng)的是電機(jī)擺動的角度，比如-5V到+5V對應(yīng)-10度到+10度的電機(jī)擺動角度。

　　數(shù)字振鏡采用數(shù)字信號進(jìn)行控制，數(shù)字信號則符合XY2-100協(xié)議。數(shù)字量-32768~32767對應(yīng)電機(jī)的最大擺動角度。

　　正運(yùn)動針對振鏡軸控制提供來一種專用的運(yùn)動指令，通過ZAux_Direct_MoveScanAbs或者ZAux_Direct_MoveScan實(shí)現(xiàn)振鏡的快速響應(yīng)。

　　Scan運(yùn)動指令相比普通運(yùn)動指令控制不帶加減速規(guī)劃，支持us級別的時(shí)間控制。通過ZAux_Direct_SetForceSpeed設(shè)置的速度與矢量距離直接計(jì)算出運(yùn)行時(shí)間。

　　目前正運(yùn)動SCAN控制器支持1-2路XY2-100數(shù)字振鏡軸的控制。

　　一、振鏡軸配置

　　正運(yùn)動SCAN控制器支持1-2路振鏡軸，不同控制器映射的軸號及支持的振鏡軸功能不同，不同振鏡組對應(yīng)軸號如下圖。

　　通過指令ZAux_Direct_SetAtype設(shè)置對應(yīng)振鏡軸類型，振鏡軸類型分為三種：

　　§一種軸類型值為20(振鏡類型，帶振鏡狀態(tài)反饋，僅ZMC408SCAN支持);

       § 一種軸類型值為21(振鏡軸控制類型);

　　§一種軸類型值為22(振鏡類型，帶振鏡位置反饋，僅ZMC408SCAN支持)。

　　§*表示不支持的功能。

　　二、振鏡矯正

　　1.重點(diǎn)說明

　　激光振鏡掃描系統(tǒng)如下圖所示，可見振鏡掃描的實(shí)際工作范圍由振鏡的最大偏轉(zhuǎn)角度與工作高度決定。因此振鏡軸偏轉(zhuǎn)角度對應(yīng)輸出-32768~32767與實(shí)際工作范圍做單位映射時(shí)需要按照根據(jù)測試長度做比例映射。

　　振鏡掃描系統(tǒng)建立的坐標(biāo)系是一個(gè)非正交的坐標(biāo)系，實(shí)際的掃描場會造成枕型失真。由于振鏡本身掃描造成的枕型失真如圖(左)，另外由于F-Theta平面場鏡的使用，會造成輸出輪廓的桶型失真如圖(中)，疊加以后輸出的圖形具有桶型和枕型雙重失真如圖(右)。

　　為了使軟件坐標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行距離場地對應(yīng)及輸出軌跡不失真，則需要需要實(shí)時(shí)的對每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行校正，通常采用查找表分段線性插值的方法進(jìn)行位置校正，校正點(diǎn)越多實(shí)際輸出位置越精準(zhǔn)。

　　正運(yùn)動SCAN控制器提供了BOX校正、多點(diǎn)校正等方法，不管是系數(shù)校正還是多點(diǎn)校正，校正點(diǎn)參數(shù)都是寫到控制器內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)組TABLE寄存器的。因此在程序中有其他功能應(yīng)用到TABLE寄存器時(shí)需要注意地址的合理分配。

　　(1)Box系數(shù)校正

　　系數(shù)校正指的是根據(jù)振鏡輸出圖形枕/桶形失真、平行四邊形失真、梯形失真、比例縮放幾種情況進(jìn)行系數(shù)調(diào)整校正。

　　通過調(diào)用ZScan_CorrectFactor進(jìn)行系數(shù)校正。先控制振鏡繪制出一個(gè)正方形校正圖形，根據(jù)校正圖形的失真按下圖情況調(diào)整對應(yīng)的系數(shù)參數(shù)，根據(jù)標(biāo)刻長度與測量長度調(diào)整縮放系數(shù)，直到實(shí)際標(biāo)刻的尺寸與設(shè)置一致時(shí)認(rèn)為校正成功，校正系以是填寫的變化量，通常以0值為參考基準(zhǔn)變化。

　　(2)9點(diǎn)校正

　　9點(diǎn)校正指的是根據(jù)在工作范圍內(nèi)標(biāo)刻3*3的表格，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)的理論位置與實(shí)際位置來進(jìn)行振鏡校正。

　　先控制振鏡預(yù)繪制出一個(gè)3*3校正表格圖形，按下圖所示P1-P9的順序填入X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)實(shí)際測量值，填入P1點(diǎn)的理論標(biāo)刻與P9點(diǎn)的理論坐標(biāo)，通過調(diào)用ZScan_Correct9進(jìn)行9點(diǎn)校正。需重新標(biāo)刻測試，直到實(shí)際標(biāo)刻與理論值達(dá)到預(yù)期精度范圍。

　　(3)25點(diǎn)校正

　　25點(diǎn)校正指的是根據(jù)在工作范圍內(nèi)標(biāo)刻5*5的表格，校正過程與9點(diǎn)校正相同，通過調(diào)用ZScan_Correct25進(jìn)行25點(diǎn)校正。校正點(diǎn)數(shù)越多校正精度也越高。

　　2.振鏡指令介紹

　　(1)振鏡軸9點(diǎn)矯正

　　(2)振鏡軸25點(diǎn)矯正

　　(3)振鏡軸系數(shù)矯正

　　(4)取消振鏡矯正

　　03、程序展示

　　九點(diǎn)矯正與25點(diǎn)矯正過程相同，但25點(diǎn)矯正精度更高，可通過九點(diǎn)矯正例程改寫25點(diǎn)矯正。

　　1.九點(diǎn)矯正程序如下

　　·

　　ZMC_HANDLE handle = NULL; //連接句柄int rtn = ZAux_OpenEth("192.168.0.11", &handle); //連接控制器if(CheckError(rtn,"ZAux_OpenEth")) return; //檢查函數(shù)返回for(int iAxis = 4;iAxis<6;iAxis++){ rtn = ZAux_Direct_SetAtype(handle,iAxis,21); //設(shè)置軸為振鏡軸 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetAtype")) return; rtn = ZAux_Direct_SetUnits(handle,iAxis,500); //設(shè)置軸脈沖當(dāng)量 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetUnits")) return;}rtn = ZScan_CancelCorrect(handle,0,-1,-1,200,1,1000); //取消振鏡校正if(CheckError(rtn,"ZScan_CancelCorrect")) return;double m_dXMeasurePt[9] = {-51.5,0,49.5,-52.9,0,50.1,-51.8,0,49.0};double m_dYMeasurePt[9] = {-51.5,-51.0,-53.0,0,0,0,51.9,51.5,53.9};rtn = ZScan_Correct9(handle,0,m_dXMeasurePt,m_dYMeasurePt,0,21,500,-50,-50,50,50,1,1000); //振鏡0 9點(diǎn)校正,校正數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)數(shù)組TABLE(1000 - 1004+21*21*2)if(CheckError(rtn,"ZScan_CorrectFactor")) return;rtn = ZAux_Close( handle); //關(guān)閉連接,釋放句柄if(CheckError(rtn,"ZAux_Close")) return;handle = NULL;

　　2.系數(shù)矯正例程如下

　　·

　　ZMC_HANDLE handle = NULL; //連接句柄int rtn = ZAux_OpenEth("192.168.0.11", &handle); //連接控制器if(CheckError(rtn,"ZAux_OpenEth")) return; //檢查函數(shù)返回for(int iAxis = 4;iAxis<6;iAxis++){ rtn = ZAux_Direct_SetAtype(handle,iAxis,21); //設(shè)置軸為振鏡軸 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetAtype")) return; rtn = ZAux_Direct_SetUnits(handle,iAxis,500); //設(shè)置軸脈沖當(dāng)量 if(CheckError(rtn,"ZAux_Direct_SetUnits")) return;}rtn = ZScan_CancelCorrect(handle,0,-1,-1,200,1,1000); //取消振鏡校正if(CheckError(rtn,"ZScan_CancelCorrect")) return;double m_dMaxBox[2] = {131,131}; //最大校正區(qū)域double m_dCorrectBox[] = {131,131}; //實(shí)際校正區(qū)域double m_dOffset[2] = {0,0}; //偏移量 一般用于紅光偏移double m_pdFactor[2][4] = {{1,0,0,0},{1,0,0,0}}; //校正系數(shù) 縮放系數(shù)、桶型/枕型畸變系數(shù)、平行四邊形畸變系數(shù)、梯形畸變系數(shù)rtn = ZScan_CorrectFactor(handle,0,m_dMaxBox[0],m_dMaxBox[1],m_dCorrectBox[0],m_dCorrectBox[1],m_dOffset[0],m_dOffset[1],&m_pdFactor[0][0],&m_pdFactor[1][0],0,21,1,1,500,1,1000); //振鏡0系數(shù)校正,校正數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)數(shù)組TABLE(1000 - 1004+21*21*2)if(CheckError(rtn,"ZScan_CorrectFactor")) return;rtn = ZAux_Close( handle); //關(guān)閉連接,釋放句柄if(CheckError(rtn,"ZAux_Close")) return;handle = NULL;

　　04、振鏡矯正工具

　　振鏡矯正工具包含了多種矯正方式，9點(diǎn)矯正、25點(diǎn)矯正、系數(shù)矯正、多點(diǎn)矯正、文件矯正。

　　參數(shù)設(shè)置界面機(jī)械參數(shù)：

       先通過IP地址選擇，連上對應(yīng)控制器，然后設(shè)置機(jī)械參數(shù)選擇激光器類型，設(shè)置好振鏡號，將標(biāo)刻圖形的XY方向與軟件顯示的一致。

　　打標(biāo)參數(shù)：

　　從上至下依次填寫標(biāo)刻速度、空移速度、軸類型、脈沖當(dāng)量(運(yùn)動指令與速度指令的基本單位，需要修改脈沖當(dāng)量為振鏡運(yùn)動1mm的脈沖個(gè)數(shù)，修改過后標(biāo)刻圖形相較于預(yù)定尺寸相差較小就能開始測量矯正了，預(yù)校正標(biāo)刻圖形不完整或圖形比預(yù)定尺寸大很多時(shí)，將此參數(shù)調(diào)小;反之則將參數(shù)調(diào)大)。

　　例如：

　　§開關(guān)延時(shí)：多點(diǎn)矯正圓中心的點(diǎn)深，調(diào)開關(guān)延時(shí)

　　§關(guān)光延時(shí)：最外圈不封口的情況調(diào)關(guān)光延時(shí)

　　§拐角延時(shí)：右邊的線深，調(diào)拐角延時(shí)

　　§跳轉(zhuǎn)延時(shí)：多點(diǎn)矯正圓點(diǎn)有小尾巴，調(diào)跳轉(zhuǎn)延時(shí)

　　§結(jié)束延時(shí)：所有的運(yùn)動結(jié)束后都加結(jié)束延時(shí)

　　激光能量控制：

　　(1)模擬量DA(0~4095對應(yīng)0~10V電壓)

　　(2)PWM(調(diào)機(jī)占空比，設(shè)置頻率)

　　(3)IO組合

       注：激光能量的控制參數(shù)，需要根據(jù)激光器能量功率的控制類型來進(jìn)行修改，需參考激光器手冊。

　　1.9點(diǎn)矯正和25點(diǎn)矯正

　　§設(shè)置矯正參數(shù)的table起始位置：這個(gè)地址不要與其他table地址位置沖突，約使用1000個(gè)數(shù)據(jù)，占用1000個(gè)table地址;

　　§紅光游覽：可用來矯正圖形;

　　§預(yù)標(biāo)刻尺寸：面積，標(biāo)刻預(yù)校正圖形使用此參數(shù);

　　§預(yù)標(biāo)刻出圖形后將標(biāo)刻圖形取出測量：測量兩點(diǎn)之間的距離，將兩點(diǎn)之間的距離參數(shù)填入對應(yīng)的框內(nèi);

　　§標(biāo)刻預(yù)矯正：根據(jù)參數(shù)設(shè)置和預(yù)標(biāo)刻尺寸開始標(biāo)刻預(yù)矯正圖形;

　　§僅矯正按鈕：只進(jìn)行振鏡矯正，不標(biāo)刻;

　　§標(biāo)刻尺寸：面積，標(biāo)刻預(yù)矯正圖形使用此參數(shù);

　　§矯正并標(biāo)刻：根據(jù)標(biāo)刻尺寸，開始矯正并標(biāo)刻圖形;

　　§保存到文件和保存到控制器：保存到文件是保存到電腦本地(保存文件可用于文件矯正和多點(diǎn)矯正)，保存到控制器是保存到控制器的flash塊(要確保不同的振鏡軸號間用不同flash塊，不能沖突);

　　§急停：標(biāo)刻急停。

　　(1)9點(diǎn)矯正標(biāo)刻預(yù)矯正效果圖

　　(2)矯正并標(biāo)刻效果圖

　　(3)25點(diǎn)矯正同9點(diǎn)矯正相同，只是點(diǎn)數(shù)更多，矯正精度更高。

　　2.系數(shù)矯正

　　系數(shù)矯正和9點(diǎn)矯正等差不多，只是多了一個(gè)原點(diǎn)偏移和XY的縮放比。

　　3.多點(diǎn)矯正

　　(1)矯正大�。和�;

　　(2)標(biāo)刻點(diǎn)半徑：標(biāo)刻圓(點(diǎn))半徑;

　　(3)標(biāo)刻點(diǎn)數(shù)量：可選9*9、17*17、33*33、65*65，目前開發(fā)9*9、17*17，更多點(diǎn)數(shù)矯正請聯(lián)系正運(yùn)動技術(shù)支持工程師;

　　(4)填充點(diǎn)間距：同心圓半徑差;

　　(5)完整圖形：標(biāo)刻完整圖形(掃描儀可以完整掃描出整張圖片);

　　(6)左邊/右邊圖形：標(biāo)刻左/右圖形;(圖形較大時(shí)，使用掃描儀無法一次將所有圖形全部掃描，請使用左右分別標(biāo)刻，分別掃描，導(dǎo)入兩張圖片);

　　(7)急停：標(biāo)刻急停;

　　(8)點(diǎn)處理：

　　§模式：單張圖片、兩張圖片:根據(jù)掃描標(biāo)刻后的矯正圖紙是否分兩次掃描，或分左右標(biāo)刻

　　§極性：白背景黑點(diǎn)、黑背景白點(diǎn)

　　§閾值方式：自動、手動閾值：(閾值參數(shù)范圍0~255)黑白照片白色為255，黑色為0，處于低閾值至高閾值之間之間的像素處理為 255，否則為 0，用于處理掃描標(biāo)刻后的圖像處理

　　§低閾值：0~255

　　§高閾值：0~255 應(yīng)設(shè)置為大于等于低閾值數(shù)據(jù)

　　§最大面積/最小面積：通過篩選原點(diǎn)面積過濾圖像噪點(diǎn)(雜點(diǎn))

　　§詳見Zvision幫助

　　(9)尋入9點(diǎn)矯正文件：導(dǎo)入9點(diǎn)矯正文件(多點(diǎn)矯正需要9點(diǎn)矯正中“保存矯正數(shù)據(jù)到文件”的文件)。

　　4.文件矯正

　　功能：導(dǎo)入9/25/多點(diǎn)矯正“保存矯正數(shù)據(jù)到文件”保存的文件，更新參數(shù)至矯正界面、僅矯正或矯正并標(biāo)刻等。

　　本次，正運(yùn)動技術(shù)開放式激光振鏡運(yùn)動控制器：C++振鏡矯正方法與實(shí)現(xiàn)，就分享到這里。

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