ZMC408SCAN轴控光纤激光器加工

上一节介绍了控制器的功能、激光控制接口等，本节主要介绍如何实现激光打标控制。

本节以光纤激光器为例，采用控制器的LASER激光电源接口连接光纤激光器，配合脉冲轴的运动控制，完成激光加工。

01 功能简介

ZMC408SCAN是正运动威廉希尔官方网站 新推出的一款支持EtherCAT总线的开放式激光振镜运动控制器，专为工业激光+振镜+运动控制方面的应用而设计。支持16路运动轴的复杂连续轨迹控制需求，可实现振镜轴+脉冲轴+总线轴的混合插补。

1.ZMC408SCAN实现激光加工包含运动控制与激光控制两大部分，只需一台ZMC408SCAN控制器便可实现振镜控制+激光能量控制+运动轴控制。

（1）运动控制：使用常用的电机驱动设备（脉冲型或EtherCAT总线型驱动器均支持），或者通过激光振镜实现运动；

（2）激光控制：通过LASER、支持PWM功能的OUT输出口或者EXIO扩展接口连接市面上常用的多种类型的激光器。使用MOVE_OP指令控制激光开关，MOVE_PWM指令调节激光的频率和占空比，另外还有MOVE_DELAY指令和MOVEOP_DELAY指令控制开关光的延时。

2.ZMC408SCAN在激光加工领域的优势。

（1）ZMC408SCAN内置高精度PSO位置同步输出功能，在加工圆角、曲线部分时即使进行了减速调整，在高速加工的场合，也能控制激光输出的间距保持恒定；

（2）支持激光振镜控制和振镜反馈，包含2个振镜接口，支持2D振镜和3D振镜，配合不带加减速的运动指令MOVESCAN，拐角处振镜加工自动延时，完成精准高效的激光控制，提高激光加工设备的产能；

（3）通过指令在运动中灵活的调节激光开关/关光延时，响应快，精确到us级别的控制，且设置过程简单，大大缩短了工程师的调参时间；

（4）自带LASER激光器控制接口，支持支持IPG、YLR、YLS等类型激光电源，还带一个EXIO扩展IO接口，通过定制转接板，灵活控制市场上主流的各种激光器；

（5）支持PC同时控制16个ZMC408SCAN控制器同时工作，形成一种振镜阵列的激光加工。

（6）板载4路高速差分脉冲输出，并带4路高速差分编码器反馈，支持EtherCAT总线驱动器的控制，支持5轴XYZAC轴的插补，支持振镜轴与运动轴混合插补。

02 接口说明

1.控制器的接口说明如下表：

2.ZMC408SCAN控制器LASER激光电源接口功能：

（1）LASER激光电源接口支持连接IPG、YLR、YLS等类型激光电源；

（2）可通过控制器的指令直接发送激光、红光、使能等输出信号进行操作激光器，让激光器产生响应；

（3）DB接口中带有1个PWM输出口；

（4）可接收激光器信号，可显示IN信号并作出对应响应。

3.LASER激光电源接口采用DB25针公头，针脚说明参见下表：

注意：

（1）上表的输入输出除PWM和Modulation之外其它信号作用支持自定义；

（2）OUT(9)、AOUT(2)和AIN(2)为预留信号，标准型号中没有，如果需要请订货时选择特殊型号。

03 控制系统接线参考

1.以ZMC408SCAN控制FIBER激光器为例，分为运动控制和激光控制两部分。参考架构如下图。

→运动控制部分采用脉冲型驱动器，使用自带的AXIS差分脉冲输入接口连接脉冲型驱动器。

→激光控制部分采用LASER接口连接激光器，根据激光器手册的说明完成控制电路的接线，通过DA模拟量输出口调节激光的能量，通过Modulation调制信号端口控制激光开关。

2.控制器与激光器接线参考

LASER激光电源接口内部电路图和与IPG200W光纤激光器的接线参考如下图所示：

（1）使用LASER接口内的16位DA接线参考（特殊型号支持）

（2）使用控制器外部端口上的12位DA接线参考

（3）LASER激光器接口接线原理如上图所示，数字IO接口除OUT8，OUT9外可自行定义。

（4）对于需要模拟量输入的激光器有两种接线选项，对分辨率要求不高的可以选用控制器12位DA接口实现，对于分辨率要求较高的可以选择LASER接口中带的16位DA实现功能。

（5）请使用屏蔽线接线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。

3.控制器与脉冲驱动器接线参考

ZMC408SCAN提供4个本地差分脉冲轴接口，同时包含差分编码器输入，每个接口为标准DB26母座。

与松下A5/A6伺服驱动器差分接线参考示例：

差分脉冲轴接口接线原理如上图所示，不同型号驱动器接线方法存在差异，请谨慎连接；

请使用屏蔽双绞线接线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。

04 光纤激光器控制实例

1.操作步骤

（1）请按照以上接线说明正确接线；

（2）上电后请选用EtherNET、RS232（默认参数可直接连接）、RS485（默认参数可直接连接，硬件需使用转接头）三种任一种接口连接ZDevelop；

（3）通过ZDevelop视图栏中输入输出窗口操作监控对应IO点；

（4）通过ZDevelop视图栏中AD/DA窗口操作监控对应模拟量输入输出口；

（5）通过ZDevelop在线命令发送指令 PWM_FREQ(PWM编号) = 频率，PWM_DUTY(PWM编号) = 占空比。

2.参考BASIC例程：激光控制参考上节引脚说明

BASE(0,1)            '选择脉冲轴0，1 
ATYPE = 1,1          '设置脉冲轴类型
UNITS = 100,100      '设置脉冲当量
SPEED= 1000,1000     '设置轴运动速度
ACCEL= 10000,10000   '设置加速度
DECEL= 10000,10000   '设置减速度
DPOS = 0,0           '轴位置清零
MERGE=1,1            '开启连续插补
SRAMP=50,50          'S曲线
CORNER_MODE = 2,2    '设置拐角减速
DECEL_ANGLE = 30*PI/180,30*PI/180   '设置轴拐角减速范围
STOP_ANGLE = 90*PI/180,90*PI/180    '设置轴拐角减速范围
FORCE_SPEED = 1000,1000  '减速参考速度
MOVEABS(0,0)             '移动到中心零点位置
TRIGGER
BASE(0,1)
AOUT(0)=2048           '12位模拟量输出口0设置激光器功率为50%，0-10V对应功率0-100%
OP(29,ON)              '打开激光器使能IO 
MOVEABS(0,200)         '空移到0,200位置
MOVEOP_DELAY =-1.5     '提前1.5ms开光 ,延时开光使用MOVE_DELAY
MOVE_PWM(8,0.5,10000)  '设置PWM占空比0.5，频率10000K
MOVE_OP(8,ON)          '出光
MOVEABS(200,200)       '标刻字母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)        '延时关光2.5ms
MOVE_OP(8,OFF)         '关光
END

示波器采样运动波形如下：在运动到位置(0,200)之前提前1.5ms开光，标刻字母Z，运动结束延时2.5ms光关。

3D模式下便于查看哪段运动激光开启。

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审核编辑：汤梓红