如何實(shí)現(xiàn)激光打標(biāo)控制

上一節(jié)介紹了控制器的功能、激光控制接口等，本節(jié)主要介紹如何實(shí)現(xiàn)激光打標(biāo)控制。

本節(jié)以光纖激光器為例，采用控制器的LASER激光電源接口連接光纖激光器，配合脈沖軸的運(yùn)動(dòng)控制，完成激光加工。

01功能簡(jiǎn)介

ZMC408SCAN是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)新推出的一款支持EtherCAT總線的開(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)。

02接口說(shuō)明

1.控制器的接口說(shuō)明如下表：

2.ZMC408SCAN控制器LASER激光電源接口功能：

（1）LASER激光電源接口支持連接IPG、YLR、YLS等類(lèi)型激光電源；

（2）可通過(guò)控制器的指令直接發(fā)送激光、紅光、使能等輸出信號(hào)進(jìn)行操作激光器，讓激光器產(chǎn)生響應(yīng)；

（3）DB接口中帶有1個(gè)PWM輸出口；

（4）可接收激光器信號(hào)，可顯示IN信號(hào)并作出對(duì)應(yīng)響應(yīng)。

3.LASER激光電源接口采用DB25針公頭，針腳說(shuō)明參見(jiàn)下表：

注意：

（1）上表的輸入輸出除PWM和Modulation之外其它信號(hào)作用支持自定義；

（2）OUT(9)、AOUT(2)和AIN(2)為預(yù)留信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)中沒(méi)有，如果需要請(qǐng)訂貨時(shí)選擇特殊型號(hào)。

03控制系統(tǒng)接線參考1.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。參考架構(gòu)如下圖。

→運(yùn)動(dòng)控制部分采用脈沖型驅(qū)動(dòng)器，使用自帶的AXIS差分脈沖輸入接口連接脈沖型驅(qū)動(dòng)器。

→激光控制部分采用LASER接口連接激光器，根據(jù)激光器手冊(cè)的說(shuō)明完成控制電路的接線，通過(guò)DA模擬量輸出口調(diào)節(jié)激光的能量，通過(guò)Modulation調(diào)制信號(hào)端口控制激光開(kāi)關(guān)。

2.控制器與激光器接線參考

LASER激光電源接口內(nèi)部電路圖和與IPG200W光纖激光器的接線參考如下圖所示：

（1）使用LASER接口內(nèi)的16位DA接線參考（特殊型號(hào)支持）

（2）使用控制器外部端口上的12位DA接線參考

（3）LASER激光器接口接線原理如上圖所示，數(shù)字IO接口除OUT8，OUT9外可自行定義。

（4）對(duì)于需要模擬量輸入的激光器有兩種接線選項(xiàng)，對(duì)分辨率要求不高的可以選用控制器12位DA接口實(shí)現(xiàn)，對(duì)于分辨率要求較高的可以選擇LASER接口中帶的16位DA實(shí)現(xiàn)功能。

（5）請(qǐng)使用屏蔽線接線，尤其是環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，務(wù)必使屏蔽層充分接地。

3.控制器與脈沖驅(qū)動(dòng)器接線參考

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。

與松下A5/A6伺服驅(qū)動(dòng)器差分接線參考示例：

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

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

04光纖激光器控制實(shí)例

1.操作步驟

（1）請(qǐng)按照以上接線說(shuō)明正確接線；

（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視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO點(diǎn)；

（4）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；

（5）通過(guò)ZDevelop在線命令發(fā)送指令 PWM_FREQ(PWM編號(hào)) = 頻率，PWM_DUTY(PWM編號(hào)) = 占空比。

2.參考BASIC例程：激光控制參考上節(jié)引腳說(shuō)明

BASE(0,1) '選擇脈沖軸0，1 ATYPE = 1,1 '設(shè)置脈沖軸類(lèi)型UNITS = 100,100 '設(shè)置脈沖當(dāng)量SPEED= 1000,1000 '設(shè)置軸運(yùn)動(dòng)速度ACCEL=10000,10000'設(shè)置加速度DECEL=10000,10000'設(shè)置減速度DPOS=0,0 '軸位置清零MERGE=1,1 '開(kāi)啟連續(xù)插補(bǔ)SRAMP=50,50 'S曲線CORNER_MODE = 2,2 '設(shè)置拐角減速DECEL_ANGLE = 30*PI/180,30*PI/180 '設(shè)置軸拐角減速范圍STOP_ANGLE = 90*PI/180,90*PI/180 '設(shè)置軸拐角減速范圍FORCE_SPEED = 1000,1000 '減速參考速度MOVEABS(0,0) '移動(dòng)到中心零點(diǎn)位置TRIGGERBASE(0,1)AOUT(0)=2048 '12位模擬量輸出口0設(shè)置激光器功率為50%，0-10V對(duì)應(yīng)功率0-100%OP(29,ON) '打開(kāi)激光器使能IOMOVEABS(0,200) '空移到0,200位置MOVEOP_DELAY =-1.5 '提前1.5ms開(kāi)光 ,延時(shí)開(kāi)光使用MOVE_DELAYMOVE_PWM(8,0.5,10000) '設(shè)置PWM占空比0.5，頻率10000KMOVE_OP(8,ON) '出光MOVEABS(200,200) '標(biāo)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)'延時(shí)關(guān)光2.5msMOVE_OP(8,OFF) '關(guān)光END示波器采樣運(yùn)動(dòng)波形如下：在運(yùn)動(dòng)到位置(0,200)之前提前1.5ms開(kāi)光，標(biāo)刻字母Z，運(yùn)動(dòng)結(jié)束延時(shí)2.5ms光關(guān)。

3D模式下便于查看哪段運(yùn)動(dòng)激光開(kāi)啟。

審核編輯：郭婷