• 关键词：激光振镜,运动控制器,激光技术
• 作者：正运动
• 摘要：上一节介绍了控制器的功能、硬件参数与硬件接口的特点等，本节主要介绍激光相关的接口与如何实现激光能量的控制。本节以FIBER类型的激光器为例，采用控制器的 EXIO扩展接口通过标准的FIBER激光器转接板连接激光器。

上一节介绍了控制器的功能、硬件参数与硬件接口的特点等，本节主要介绍激光相关的接口与如何实现激光能量的控制。

本节以FIBER类型的激光器为例，采用控制器的 EXIO扩展接口通过标准的FIBER激光器转接板连接激光器。

通过EXIO_DIR 指令配置转接板的端子是做输入口还是输出口，之后便可参考激光器的手册，使用IO控制指令控制激光器的能量和开关。

01 ZMC408SCAN硬件说明

ZMC408SCAN是正运动技术新推出的一款支持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。

3.接口说明。

控制器的接口说明如下表：

4. EXIO扩展FIBER激光器。

ZMC408SCAN控制FIBER激光器，需要通过EXIO扩展接口连接ZMC408SCAN-FIBER扩展板，转换TTL信号后控制激光器的激光使能、红光开关以及8位数字量输出口控制激光能量，接线完成还需使用指令配置EXIO扩展接口，配置连接扩展板的输入/输出信号。

EXIO_0-EXIO_19 均可配置成输入/输出口，所对应输入/输出口的编号参见下表。

EXIO接口经转换板转接之后，参考对应激光器引脚，再通过指令EXIO_DIR进行配置对应位映射输入输出，配置完成即可通过输出命令控制对应的IO口。

指令语法：

EXIO_DIR(isel, dirbit)

Isel：0(指定激光器类型)

dirbit: 按位设置是否输出, 0- 输入, 1-输出 (自定义配置转接口对应的信号类型)

示例：

EXIO_DIR(0, $8FFFF) 'FIBER转接板配置

EXIO扩展IO接口采用25针母头，引脚的说明如下表，主要包含0-19一共20个IO接口，IO配置完使用时参考右侧对应的输入/输出的轴号说明。

注意：IO配置完使用时参考右侧对应的输入/输出的轴号说明。

5. FIBER激光器转接板输出接口。

ZMC408SCAN-FIBER 采用DB25公头接口，可控制JPT、MOPA、IPG、YLP、YLPN、创鑫、锐科等激光器。扩展IO功能需要设置EXIO_DIR(0, $8FFFF)，确定针脚的输入输出信号。

FIBER激光器转接板输出接口说明如下表：

02 FIBER激光器控制实例

1.使用参考步骤

（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在线命令发送指令EXIO_DIR(0,$8FFFF)；

（ 4）通过ZDevelop视图栏中输入输出窗口操作监控对应IO点；

（ 5）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；

（ 6）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.控制器与激光器接线

以ZMC408SCAN控制FIBER激光器为例，分为运动控制和激光控制两部分。

→运动控制部分采用脉冲驱动器。

→激光控制部分采用EXIO扩展IO接口扩展，通过Fiber转接板连接激光器。

→控制器与转接板、激光器与转接板均采用标准DB25线直连，配线简单方便。接线参考图如下：

EXIO扩展IO配置：

说明：采用EXIO接口扩展后，均需要使用EXIO_DIR指令对扩展IO进行方向配置才可正常使用。

按上节接线完成后，配置好EXIO扩展IO接口的IO方向之后才能控制激光器，FIBER转接板扩展IO功能设置EXIO_DIR(0, $8FFFF)。

3.控制器与脉冲驱动器接线

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。

本次接线使用AXIS 0和AXIS 1接口连接脉冲驱动器。

与松下A5/A6伺服驱动器接线参考示例：

（1）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；

（2）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。

4.激光控制说明

例如MFPT-200P激光器的控制端口针脚说明如下表，对比上表可知，FIBER-DB25头转接板输出接口采用与该激光器匹配的标准端口，针脚定义一致，可直接与该激光器相连，再通过OUT引脚控制激光器。

主要控制端子说明：

（1）功率信号定义：设置针1～8的TTL信号，通过TTL信号的组合来设置泵浦激光二极管的电流，从而控制激光器的输出功率。通过1～8针可以设置0～255范围内的编码，对应于0～100％的功率输出。

（2）电源：针17和GND组成激光器控制端口的供电回路，采用5V直流供电。

激光器相关操作如下：

（1）激光器类型设置：调用指令EXIO_DIR设置EXIO激光器类型为FIBER类型。

（2）激光器功率设定：调用指令AOUT(3)操作DA(3)修改D0-D7的值范围0-255对应激光器0-100%的功率。AOUT(3)的值按位也对应到输出口OUT36-OUT43的状态。

（3）激光器打开：调用指令MOVE_OP操作OUT47打开激光器使能，延时5ms后调用指令MOVE_OP操作OUT(8)打开激光。

（4）激光器红光：调用指令MOVE_OP操作OUT(48)打开红光。

（5）激光器PWM功率设置：调用指令PWM_FREQ操作PWM9设置PRR信号输出频率,调用指令PWM_DUTY操作PWM9设置PRR信号占空比。

5.接线参考

（1）以上为MFPT-200P的接线示例，具体选择对接的引脚也可以此为参考自行定义；

（2）建议采用带屏蔽层的接线，并且使屏蔽层充分接地（机壳）。

6.应用例程

（1）Basic程序如下：激光控制采用FIBER转接口连接激光器，运动控制采用两个脉冲轴。在变量初始化程序中可定义使用红光或激光的模式，自行设置激光功率和运动速度等参数。

' **********************************************************参数初始化

Sub_VarDefine() '定义变量

Sub_AxisInit() '初始轴参数

Sub_SetExioFiber 'Fiber转化板参数设置

Sub_MovePoint() '激光打标轨迹

END

' **********************************************************变量定义初始化

Global Sub Sub_VarDefine()

Global Const Gc_AxisX = 0

Global Const Gc_AxisY = 1

Global Const Gc_Out_Laser = 8 '出光OUT口

Global Const Gc_Out_LaserEnable = 47 '激光使能

Global Const Gc_Out_Red = 48 '红灯

Global Const Gc_Aout_Laser = 3 '激光能量模拟量输出口

Global Gv_StartDelay '开关延时us

Gv_StartDelay = 1000

Global Gv_LastDelay '关光延时us

Gv_LastDelay = 1000

Global Gv_JumpDelay '跳转延时us

Gv_JumpDelay = 1000

Global Gv_LaserPower '激光功率0-2^8

Gv_LaserPower = 128

Global Gv_EmpSp '空移速度

Gv_EmpSp = 1000

Global Gv_WorkSp '加工速度

Gv_WorkSp = 500

Global Gv_WorkMode '加工模式 0-红光 1-激光

Gv_WorkMode = 1

End Sub

' **********************************************************轴参数初始化

Global Sub Sub_AxisInit()

base(Gc_AxisX,Gc_AxisY)

Atype = 1,1 '轴类型 振镜轴

Units = 500,500 '脉冲当量

speed = 100,100 '运动速度

Accel = 1000,1000 '加速度

AXIS_ZSET = 3,3 '开启精准输出

End Sub

' **********************************************************激光打标

Global Sub Sub_MovePoint()

MOVE_Aout(Gc_Aout_Laser,Gv_LaserPower) '设置能量

MOVE_op(Gc_Out_LaserEnable,ON) '打开激光使能

MOVE_DELAY(10)

TRIGGER

'空走到加工位置的起点

Sub_MoveEmp(14.2832, 3.5592)

'画Z字

Sub_MoveLine(4.2832, 3.5592, FALSE)

Sub_MoveLine(14.2830, 14.9148, FALSE)

Sub_MoveLine(4.2832, 14.9855, TRUE) '打完光关

'空走

Sub_MoveEmp(17.6486, 3.5592)

'画M字

Sub_MoveLine(22.6710, 14.8556, FALSE)

Sub_MoveLine(27.1511, 3.5592, FALSE)

Sub_MoveLine(30.5504, 14.8556, FALSE)

Sub_MoveLine(34.4905, 3.5592, TRUE) '打完光关

'空走

Sub_MoveEmp(46.0790, 3.8680)

'画C字

Sub_Movecirc(45.2292, 14.8555, 43.5014, 9.1953, 1, TRUE) '打完光关

MOVEABS(0,0) '空移到原点

MOVE_Aout(Gc_Aout_Laser,0) '关闭能量

MOVE_op(Gc_Out_LaserEnable,OFF) '关闭激光使能

End Sub

' **********************************************************fiber转换板处理

GLOBAL SUB Sub_SetExioFiber()

'修改扩展接口方向为输出

EXIO_DIR(0, $FFFFF)

END SUB

' **********************************************************空移到起点

Global Sub Sub_MoveEmp(StartX,StartY)

base(Gc_AxisX,Gc_AxisY)

FORCE_SPEED = Gv_EmpSp

MOVEABS(StartX,StartY) '空移到起点

MOVE_DELAY(Gv_JumpDelay/1000) '跳转延时

if Gv_WorkMode =1 then

MOVE_OP(Gc_Out_Laser, ON)

ELSE

MOVE_OP(Gc_Out_Red, ON)

endif

MOVE_DELAY(Gv_StartDelay/1000) '开光延时

End Sub

' **********************************************************直线运动

'Xpos 运行结束点X坐标

'YPos 运行结束点Y坐标

'If_End 是否最后的结束点，是启动关光参数

Global Sub Sub_MoveLine(XPos,YPos,If_End)

FORCE_SPEED = Gv_WorkSp

MOVEABS(XPos,YPos) '运动到加工点

if(If_End) then

MOVE_DELAY(Gv_LastDelay/1000)'关光延时

if Gv_WorkMode =1 then

MOVE_OP(Gc_Out_Laser, OFF)

ELSE

MOVE_OP(Gc_Out_Red, OFF)

endif

endif

End Sub

' **********************************************************平面圆弧运动

'Xend,Yend 圆弧结束点XY坐标

'Xcentre,Ycentre 圆弧圆心XY坐标

'direction 画弧方向

'If_End 是否最后的结束点，是启动关光参数

Global Sub Sub_Movecirc(Xend,Yend,Xcentre,Ycentre,direction,If_End)

FORCE_SPEED = Gv_WorkSp

MOVECIRCABS(Xend,Yend,Xcentre,Ycentre,direction) '运动到加工点

if(If_End) then

MOVE_DELAY(Gv_LastDelay/1000) '关光延时

if Gv_WorkMode =1 then

MOVE_OP(Gc_Out_Laser, OFF)

ELSE

MOVE_OP(Gc_Out_Red, OFF)

endif

endif

End Sub

（2）示波器采样运动结果：从原点走到加工起始点，打标ZMC字样，完成后回到原点。

（3）XY模式下的打标轨迹。

（4）XYZ模式下的打标轨迹：Z轴为激光开关信号，能区分打标和空走的部分。

更多精彩内容请关注“正运动小助手”公众号，需要相关开发环境与例程代码，请咨询正运动技术销售工程师：400-089-8936。<section data-source="bj.96weixin.com" style="margin: 20px 0px 15px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; color: rgb(34, 34, 34); font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; background-color: rgb(255, 255, 255); font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, " helvetica="" neue",="" "pingfang="" sc",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "microsoft="" yahei="" ui",="" yahei",="" arial,="" sans-serif;="" min-height:="" 1em;="" text-indent:="" 2em;="" line-height:="" 1.75em;="" box-sizing:="" border-box="" !important;="" overflow-wrap:="" break-word="" !important;"="">