開(kāi)放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器在Ubuntu+Qt下自定義圖形標(biāo)刻

前面課程我們講述了如何通過(guò)Ubuntu+Qt進(jìn)行振鏡校正（詳情點(diǎn)擊→開(kāi)放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正），本節(jié)自定義圖形標(biāo)刻是在振鏡校正的前提下實(shí)現(xiàn)的。在正式學(xué)習(xí)之前，我們先了解一下正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的ZMC408SCAN-V22運(yùn)動(dòng)控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)使用。

01ZMC408SCAN-V22硬件介紹

ZMC408SCAN-V22是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的高性能雙振鏡運(yùn)動(dòng)控制器，集成了2個(gè)百兆以太網(wǎng)口，支持EtherCAT、EtherNET、CAN、RS232、RS485、24路通用數(shù)字輸入、20路通用數(shù)字輸出、2路通用模擬量輸出、2路通用模擬量輸入、4個(gè)本地差分脈沖軸接口、1個(gè)MPG手輪編碼器接口、2個(gè)帶反饋振鏡接口、1個(gè)LASER激光專(zhuān)用接口、1個(gè)FIBER激光器接口。開(kāi)放式系統(tǒng)框圖如下所示：

ZMC408SCAN-V22總線控制器支持EtherCAT總線連接，支持最快500μs的刷新周期，支持最多達(dá)16軸運(yùn)動(dòng)控制，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；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。

ZMC408SCAN-V22通過(guò)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(dòng)軸?？梢栽?Windows，Linux，Mac，Android，Wince各種操作系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)，提供vc，c#，vb.net，labview等各種環(huán)境的dll庫(kù)。上位機(jī)軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè)》。

02 Ubuntu+Qt進(jìn)行自定義圖形標(biāo)刻項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)

1.在Qt Creator菜單選擇“文件”→“新建文件或項(xiàng)目...”，打開(kāi)創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А＿x擇Application項(xiàng)目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)目名稱(chēng)和保存位置。

2.導(dǎo)入廠家提供的相關(guān)函數(shù)庫(kù)及頭文件。

（1） 將zmotion.h和zmcaux.h、zmcaux.cpp以及l(fā)ibzmotion.so庫(kù)復(fù)制到新建的項(xiàng)目文件夾中。

（2） 在Qt Creator選擇新建的Qt項(xiàng)目右擊選擇“添加庫(kù)...”→“外部庫(kù)”點(diǎn)擊下一步，將剛才復(fù)制到項(xiàng)目文件夾上的libzmotion.so庫(kù)文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中。

（3） 在Qt Creator下右擊新建的Qt項(xiàng)目，選擇“添加現(xiàn)有文件...”，將之前復(fù)制到項(xiàng)目文件下的頭文件zmotion.h以及zmcaux.cpp和zmcaux.h添加到項(xiàng)目中。

（4） 函數(shù)庫(kù)添加成功后，打開(kāi)pro文件可以看到相關(guān)的函數(shù)庫(kù)和頭文件信息。此時(shí)已經(jīng)將例程需要用到的函數(shù)庫(kù)和頭文件都加入到項(xiàng)目中了，接下來(lái)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)例程。

03 自定義圖形標(biāo)刻流程以及相關(guān)函數(shù)介紹

1.自定義圖形標(biāo)刻流程圖

2.相關(guān)函數(shù)介紹

（1）連接控制器

（2）通用命令執(zhí)行接口

（3）三次文件初始化

（4）生成空移字符串

（5）生成開(kāi)光字符串

（6）生成關(guān)光字符串

（7）生成標(biāo)刻點(diǎn)字符串

（8）下載三次文件

（9）設(shè)置輸出口狀態(tài)

（10）設(shè)置模擬量輸出

（11）設(shè)置pwm占空比

（12）設(shè)置pwm頻率

04 自定義圖形標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)例程

自定義圖形標(biāo)刻例程主要是通過(guò)選擇簡(jiǎn)單圖形來(lái)生成標(biāo)刻的三次文件，控制器運(yùn)行三次文件標(biāo)刻對(duì)應(yīng)的圖形，例程中的三次文件主要通過(guò)字符串追加的形式生成，在將所有圖形的繪制過(guò)程生成三次文件后下載到控制器即可。

1.建立控制器連接，設(shè)置相關(guān)的振鏡和工藝參數(shù)，可以通過(guò)設(shè)置模擬量口和pwm以及激光器使能信號(hào)，可以打開(kāi)或者關(guān)閉激光。

voidMainWindow::on_ip_open_clicked()
{
    char*tmp_buff=newchar[16];
    QStringstr=ui->ip_Address->text();
    QByteArrayba=str.toLatin1();
    tmp_buff=ba.data();
    if(0!=g_handle)
    {
        ZAux_Close(g_handle);
    }
    int32iresult=ZMC_FastOpen(ZMC_CONNECTION_ETH,tmp_buff,1000,&g_handle);
    if(0!=iresult)
    {
        QMessageBox::warning(this,"提示","連接失敗");
        return;
    }
    ZAux_Direct_SetDA(g_handle,markPara.PowerDA,markPara.Power);//設(shè)置模擬量
    ZAux_Direct_SetPwmDuty(g_handle,markPara.PwmIo,0.5);//設(shè)置占空比
    ZAux_Direct_SetPwmFreq(g_handle,markPara.PwmIo,markPara.PwmFreq);//設(shè)置頻率
    ZAux_Direct_SetOp(g_handle,io_value.emit_io,0);//關(guān)閉激光輸出口
    ZAux_Direct_SetOp(g_handle,io_value.enable_io,0);//關(guān)閉激光器使能
}

2.生成初始化的三次文件字符串

可以將標(biāo)刻過(guò)程中初始化的部分寫(xiě)到相關(guān)的函數(shù)里面，包括設(shè)置初始化的激光器參數(shù)、標(biāo)刻起點(diǎn)、延時(shí)參數(shù)等，方便在標(biāo)刻自定義圖形的過(guò)程中直接使用。三次文件字符串本質(zhì)是將basic指令進(jìn)行拼接處理，將所有指令拼接完成后，可以直接寫(xiě)入控制器中執(zhí)行。

voidMainWindow::LaserScan_z3p_Init()
{
    strFile3.clear();
    strFile3+=QString("BASE(%1,%2)n").arg(4).arg(5);//設(shè)置軸號(hào)
    strFile3+="ATYPE=21,21n";//設(shè)置軸類(lèi)型
    strFile3+="UNITS=100,100n";//設(shè)置脈沖當(dāng)量
    strFile3+="AXIS_ZSET=3,3n";//開(kāi)啟精準(zhǔn)輸出
    strFile3+="MERGE=1,1n";//開(kāi)啟連續(xù)插補(bǔ)
    strFile3+=QString("OP(%1,ON)n").arg(io_value.enable_io);
    strFile3+=QString("MOVE_AOUT(%1,%2)n").arg(markPara.PowerDA).arg(static_cast(markPara.Power*255/100));
    strFile3+=QString("MOVE_PWM(%1,0.5,%2)n").arg(markPara.PwmIo).arg(markPara.PwmFreq);
    strFile3+=QString("DECEL_ANGLE=%1,%2n").arg(15.0/180.0*M_PI).arg(15.0/180.0*M_PI);
    strFile3+=QString("STOP_ANGLE=%1,%2n").arg(90.0/180.0*M_PI).arg(90.0/180.0*M_PI);
    strFile3+=QString("ZSMOOTH=%1,%2n").arg(markPara.CorDelay).arg(markPara.CorDelay);//拐角延時(shí)時(shí)間
    strFile3+=QString("FORCE_SPEED=%1n").arg(markPara.JumpSpeed);//空移速度
    strFile3+="MOVESCANABS(0,0)n";//移動(dòng)到0位
}

3.生成標(biāo)刻自定義圖形的三次文件字符串

自定義圖形本質(zhì)上可以分解為線段進(jìn)行繪制，在進(jìn)行激光標(biāo)刻時(shí)也是采用線段的形式，在生成自定義圖形時(shí)，只需要控制每一條線段的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)位置，同時(shí)在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置控制延時(shí)參數(shù)，最后在完成繪制時(shí)關(guān)閉激光和使能即可。下面是部分生成三次文件字符串以及下載的代碼。

voidMainWindow::on_create_File3_clicked()
{
    LaserScan_z3p_Init(strFile3);
ListNode*ps=layers->next;
    do
    {
        Coordinate*pData=ps->data;
        if(ps->type==1)//標(biāo)刻點(diǎn)
        {
            LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,pData->next->x,pData->next->y,markPara.JumpSpeed,markPara.JumpDelay);
            LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);
            LaserScan_z3p_MarkPoint(strFile3,pData->next->x,pData->next->y);
            LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,markPara.JumpDelay);
        }
        elseif(ps->type==2)//標(biāo)刻直線
        {
            LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,pData->next->x,pData->next->y,markPara.JumpSpeed,markPara.JumpDelay);
            LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);
            LaserScan_z3p_MarkPoint(strFile3,pData->next->x2,pData->next->y2);
            LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,markPara.JumpDelay);
        }
        elseif(ps->type==3)//標(biāo)刻圓弧
        {
            LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x+ps->radius,pData->next->y-ps->radius,ps->radius,ps->angle,ps->radian,0,0);
        }
        elseif(ps->type==4)//標(biāo)刻整圓
        {
            LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x+ps->radius,pData->next->y-ps->radius,ps->radius,0,360,0,0);
        }
        ......//標(biāo)刻其他類(lèi)型
        ps=ps->next;
    }while(ps!=layers);
}

4.設(shè)置運(yùn)行任務(wù)號(hào)，啟動(dòng)任務(wù)進(jìn)行標(biāo)刻

三次文件已經(jīng)下載到控制器中，這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)ZMC_Execute函數(shù)輸入命令去運(yùn)行生成的三次文件，完成圖形的標(biāo)刻。下面的啟動(dòng)任務(wù)，進(jìn)行標(biāo)刻的部分實(shí)現(xiàn)代碼。

voidMainWindow::on_but_Mark_clicked()
{
    if(0==g_handle)
    {
        QMessageBox::warning(this,"提示","控制器未連接！");
        return;
    }
    QStringCmd;
    charResponse[1024];
    //設(shè)置啟動(dòng)任務(wù)號(hào)，執(zhí)行Zmc_polyline.z3p
    ZMC_Execute(g_handle,"FILE3_RUN"Zmc_polyline.z3p",7",500,Response,1024);
}

5.設(shè)置配置文件信息，保留配置參數(shù)

通過(guò)生成ini配置文件信息，在程序加載時(shí)讀取文件，程序關(guān)閉時(shí)將配置數(shù)據(jù)寫(xiě)到ini配置文件中，以此實(shí)現(xiàn)保留最后一次的使用參數(shù)，方便下一次加載使用。通過(guò)使用內(nèi)部函數(shù)庫(kù)QSettings實(shí)現(xiàn)的，下面是部分的實(shí)現(xiàn)代碼。

voidMainWindow::saveINI()
{
    //保存配置數(shù)據(jù)信息
    QSettings*iniWrite=newQSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
    iniWrite->setValue("laserType",ui->laser_List->currentIndex());
    .....
    deleteiniWrite;
}


voidMainWindow::readINI()
{
    //讀取配置文件數(shù)據(jù)
    QSettings*iniRead=newQSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
    intlaserType=iniRead->value("laserType").toInt();
    ui->laser_List->setCurrentIndex(laserType);
    .....
    deleteiniRead;
}

05自定義圖形標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)效果

1. 打開(kāi)Qt繪制的基本圖形界面，設(shè)置基本的激光器參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

2. 添加想要標(biāo)刻的自定義圖形，設(shè)置圖形參數(shù)，選擇添加圖形，例程中添加的圖形為點(diǎn)、矩形、整圓、圓弧、直線，點(diǎn)擊生成三次文件后，查看三次文件的內(nèi)容。

3. 點(diǎn)擊標(biāo)刻即可完成已選自定義圖形的標(biāo)刻。

4.分析生成的三次文件信息，下面是生成三次文件的部分內(nèi)容，三次文件的開(kāi)頭都是對(duì)軸參數(shù)加工參數(shù)的設(shè)置，當(dāng)移動(dòng)到運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)時(shí)，設(shè)置開(kāi)光參數(shù)和延時(shí)參數(shù)，在軌跡完成時(shí)設(shè)置關(guān)光延時(shí)和關(guān)光操作。

BASE(4,5)
ATYPE=21,21
UNITS=100,100
AXIS_ZSET=3,3
MERGE=1,1
OP(47,ON)
MOVE_AOUT(3,127)
MOVE_PWM(11,0.5,4000)
DECEL_ANGLE=0.261799,0.261799
STOP_ANGLE=1.5708,1.5708
ZSMOOTH=1000,1000
FORCE_SPEED=1000
MOVESCANABS(0,0)
FORCE_SPEED=1000
MOVESCANABS(0.00000,0.00000)
MOVE_DELAY(0.2,1)
FORCE_SPEED=500
MOVEOP_DELAY=-0.1
MOVE_OP(44,ON)
MOVESCANABS(0.00000,0.00000)
MOVEOP_DELAY=0
MOVE_DELAY(1)
MOVE_OP(44,OFF)
FORCE_SPEED=1000
MOVESCANABS(-5.00000,5.00000)
MOVE_DELAY(200,1)
FORCE_SPEED=500
MOVEOP_DELAY=-0.1
MOVE_OP(44,ON)
MOVESCANABS(5.00000,5.00000)
MOVESCANABS(5.00000,-5.00000)
MOVESCANABS(-5.00000,-5.00000)
MOVESCANABS(-5.00000,5.00000)
MOVEOP_DELAY=0
MOVE_DELAY(1)
MOVE_OP(44,OFF)

06 激光標(biāo)刻過(guò)程

激光標(biāo)刻的過(guò)程，初始化、空移、開(kāi)光、標(biāo)刻、關(guān)光都封裝成函數(shù)接口，在進(jìn)行標(biāo)刻時(shí)，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)接口即可生成對(duì)應(yīng)的三次文件字符串。

完整代碼獲取地址▼

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審核編輯 黃宇