ZMC408SCAN光纖激光器如何實現激光能量的控制

上一節(jié)介紹了控制器的功能、硬件參數與硬件接口的特點等，本節(jié)主要介紹激光相關的接口與如何實現激光能量的控制。

本節(jié)以FIBER類型的激光器為例，采用控制器的 EXIO擴展接口通過標準的FIBER激光器轉接板連接激光器。

通過EXIO_DIR指令配置轉接板的端子是做輸入口還是輸出口，之后便可參考激光器的手冊，使用IO控制指令控制激光器的能量和開關。

01ZMC408SCAN硬件說明

ZMC408SCAN是正運動技術新推出的一款支持EtherCAT總線的開放式激光振鏡運動控制器，專為工業(yè)激光+振鏡+運動控制方面的應用而設計。支持16路運動軸的復雜連續(xù)軌跡控制需求，可實現振鏡軸+脈沖軸+總線軸的混合插補。

1.ZMC408SCAN實現激光加工包含運動控制與激光控制兩大部分，只需一臺ZMC408SCAN控制器便可實現振鏡控制+激光能量控制+運動軸控制。

（1）運動控制：使用常用的電機驅動設備（脈沖型或EtherCAT總線型驅動器均支持），或者通過激光振鏡實現運動；

（2）激光控制：通過LASER、支持PWM功能的OUT輸出口或者EXIO擴展接口連接市面上常用的多種類型的激光器。使用MOVE_OP指令控制激光開關，MOVE_PWM指令調節(jié)激光的頻率和占空比，另外還有MOVE_DELAY指令和MOVEOP_DELAY指令控制開關光的延時。

2.ZMC408SCAN在激光加工領域的優(yōu)勢。

（1）ZMC408SCAN內置高精度PSO位置同步輸出功能，在加工圓角、曲線部分時即使進行了減速調整，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個振鏡接口，支持2D振鏡和3D振鏡，配合不帶加減速的運動指令MOVESCAN，拐角處振鏡加工自動延時，完成精準高效的激光控制，提高激光加工設備的產能；

（3）通過指令在運動中靈活的調節(jié)激光開關/關光延時，響應快，精確到us級別的控制，且設置過程簡單，大大縮短了工程師的調參時間；

（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EXIO擴展IO接口，通過定制轉接板，靈活控制市場上主流的各種激光器；

（5）支持PC同時控制16個ZMC408SCAN控制器同時工作，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總線驅動器的控制，支持5軸XYZAC軸的插補，支持振鏡軸與運動軸混合插補。

3.接口說明。

控制器的接口說明如下表：

4.EXIO擴展FIBER激光器。

ZMC408SCAN控制FIBER激光器，需要通過EXIO擴展接口連接ZMC408SCAN-FIBER擴展板，轉換TTL信號后控制激光器的激光使能、紅光開關以及8位數字量輸出口控制激光能量，接線完成還需使用指令配置EXIO擴展接口，配置連接擴展板的輸入/輸出信號。

EXIO_0-EXIO_19 均可配置成輸入/輸出口，所對應輸入/輸出口的編號參見下表。

EXIO接口經轉換板轉接之后，參考對應激光器引腳，再通過指令EXIO_DIR進行配置對應位映射輸入輸出，配置完成即可通過輸出命令控制對應的IO口。

指令語法：

EXIO_DIR(isel, dirbit)

Isel：0(指定激光器類型)

dirbit: 按位設置是否輸出, 0- 輸入, 1-輸出 (自定義配置轉接口對應的信號類型)

示例：

EXIO_DIR(0, $8FFFF) 'FIBER轉接板配置

EXIO擴展IO接口采用25針母頭，引腳的說明如下表，主要包含0-19一共20個IO接口，IO配置完使用時參考右側對應的輸入/輸出的軸號說明。

注意：IO配置完使用時參考右側對應的輸入/輸出的軸號說明。

5.FIBER激光器轉接板輸出接口。

ZMC408SCAN-FIBER 采用DB25公頭接口，可控制JPT、MOPA、IPG、YLP、YLPN、創(chuàng)鑫、銳科等激光器。擴展IO功能需要設置EXIO_DIR(0, $8FFFF)，確定針腳的輸入輸出信號。

FIBER激光器轉接板輸出接口說明如下表：

02FIBER激光器控制實例

1.使用參考步驟

（1）請按照以上接線說明正確接線； （2）上電后請選用EtherNET、RS232（默認參數可直接連接）、RS485（默認參數可直接連接，硬件需使用轉接頭）三種任一種接口連接ZDevelop； （3）通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令EXIO_DIR(0,$8FFFF)； （4）通過ZDevelop視圖欄中輸入輸出窗口操作監(jiān)控對應IO點； （5）通過ZDevelop視圖欄中AD/DA窗口操作監(jiān)控對應模擬量輸入輸出口； （6）通過ZDevelop在線命令發(fā)送指令PWM_FREQ(PWM編號) = 頻率，PWM_DUTY(PWM編號) = 占空比。

2.控制器與激光器接線

以ZMC408SCAN控制FIBER激光器為例，分為運動控制和激光控制兩部分。

→運動控制部分采用脈沖驅動器。

→激光控制部分采用EXIO擴展IO接口擴展，通過Fiber轉接板連接激光器。

→控制器與轉接板、激光器與轉接板均采用標準DB25線直連，配線簡單方便。接線參考圖如下：

EXIO擴展IO配置：

說明：采用EXIO接口擴展后，均需要使用EXIO_DIR指令對擴展IO進行方向配置才可正常使用。

按上節(jié)接線完成后，配置好EXIO擴展IO接口的IO方向之后才能控制激光器，FIBER轉接板擴展IO功能設置EXIO_DIR(0, $8FFFF)。

3.控制器與脈沖驅動器接線

ZMC408SCAN提供4個本地差分脈沖軸接口，同時包含差分編碼器輸入，每個接口為標準DB26母座。

本次接線使用AXIS 0和AXIS 1接口連接脈沖驅動器。

與松下A5/A6伺服驅動器接線參考示例：

（1）差分脈沖軸接口接線原理如上圖所示，不同型號驅動器接線方法存在差異，請謹慎連接；

（2）請使用屏蔽雙絞線接線，尤其是環(huán)境惡劣的場合，務必使屏蔽層充分接地。

4.激光控制說明

例如MFPT-200P激光器的控制端口針腳說明如下表，對比上表可知，FIBER-DB25頭轉接板輸出接口采用與該激光器匹配的標準端口，針腳定義一致，可直接與該激光器相連，再通過OUT引腳控制激光器。

主要控制端子說明：

（1）功率信號定義：設置針1～8的TTL信號，通過TTL信號的組合來設置泵浦激光二極管的電流，從而控制激光器的輸出功率。通過1～8針可以設置0～255范圍內的編碼，對應于0～100％的功率輸出。

（2）電源：針17和GND組成激光器控制端口的供電回路，采用5V直流供電。

激光器相關操作如下：

（1）激光器類型設置：調用指令EXIO_DIR設置EXIO激光器類型為FIBER類型。

（2）激光器功率設定：調用指令AOUT(3)操作DA(3)修改D0-D7的值范圍0-255對應激光器0-100%的功率。AOUT(3)的值按位也對應到輸出口OUT36-OUT43的狀態(tài)。

（3）激光器打開：調用指令MOVE_OP操作OUT47打開激光器使能，延時5ms后調用指令MOVE_OP操作OUT(8)打開激光。

（4）激光器紅光：調用指令MOVE_OP操作OUT(48)打開紅光。

（5）激光器PWM功率設置：調用指令PWM_FREQ操作PWM9設置PRR信號輸出頻率,調用指令PWM_DUTY操作PWM9設置PRR信號占空比。

5.接線參考

（1）以上為MFPT-200P的接線示例，具體選擇對接的引腳也可以此為參考自行定義；

（2）建議采用帶屏蔽層的接線，并且使屏蔽層充分接地（機殼）。

6.應用例程

（1）Basic程序如下：激光控制采用FIBER轉接口連接激光器，運動控制采用兩個脈沖軸。在變量初始化程序中可定義使用紅光或激光的模式，自行設置激光功率和運動速度等參數。

（2）示波器采樣運動結果：從原點走到加工起始點，打標ZMC字樣，完成后回到原點。

（3）XY模式下的打標軌跡。

（4）XYZ模式下的打標軌跡：Z軸為激光開關信號，能區(qū)分打標和空走的部分。

審核編輯：郭婷