二維/三維的多軸PSO視覺飛拍與精準(zhǔn)輸出：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（八）

XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

XPCIE1032H集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實(shí)時(shí)痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進(jìn)16出通用IO口，其中輸出口全部為高速輸出口，可配置為4路PWM輸出口或者16路高速PSO硬件比較輸出口。輸入口含有8路高速輸入口，可配置為4路高速色標(biāo)鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內(nèi)交互，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時(shí)間可以達(dá)到3-5us左右。

?XPCIE1032H與MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢：

1.支持多種上位機(jī)語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫；

2.借助核內(nèi)交互，可以快速調(diào)用運(yùn)動(dòng)指令，響應(yīng)時(shí)間快至微秒級(jí)，比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運(yùn)動(dòng)控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)性問題；

4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用于視覺飛拍、精密點(diǎn)膠和激光能量控制等應(yīng)用；

5.提供高速輸入接口，便于實(shí)現(xiàn)位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動(dòng)、混合插補(bǔ)。

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，通常需要進(jìn)行以下步驟：

1.安裝驅(qū)動(dòng)程序，識(shí)別XPCIE1032H；

2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控。連接時(shí)請使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；

4.完成控制程序開發(fā)，通過LOCAL鏈接方式連接到運(yùn)動(dòng)控制卡，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。

?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測試數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比：

我們可以從測試對(duì)比結(jié)果看出，XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡配合實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內(nèi)交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩(wěn)定，當(dāng)測試數(shù)量從1w增加到10w時(shí)，單條指令交互時(shí)間與多條指令交互時(shí)間波動(dòng)不大，非常適用于高速高精的應(yīng)用。

XPCIE1032H控制卡安裝

關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源。

打開計(jì)算機(jī)機(jī)箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應(yīng)的擋板條。

將運(yùn)動(dòng)控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（一）：驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接。

一、C#語言進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目開發(fā)

二、相關(guān)PC函數(shù)介紹

相關(guān)PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。

1、控制器網(wǎng)口連接函數(shù)接口

2、硬件比較輸出函數(shù)接口

3、硬件定時(shí)器函數(shù)接口

在form設(shè)計(jì)界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進(jìn)行UI界面設(shè)計(jì)，效果如下。

三、位置同步輸出PSO介紹

PSO（position synchronized output）即位置同步輸出，本質(zhì)是通過采集實(shí)時(shí)的編碼器反饋位置(無編碼器可使用輸出的脈沖位置)與比較模式設(shè)定的位置進(jìn)行比較，控制OP高速同步輸出信號(hào)，PSO示意圖如下。

PSO一般與激光器(或點(diǎn)膠噴射閥等設(shè)備)同步輸出信號(hào)進(jìn)行相位同步，在運(yùn)動(dòng)軌跡的所有階段以恒定的空間(或恒定時(shí)間)間隔觸發(fā)輸出開關(guān)，包括加速、減速和勻速段，從而實(shí)現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。

PSO功能的特點(diǎn)是能高速且穩(wěn)定的輸出信號(hào)，因?yàn)檩敵鼍茸銐蚋?，所以能夠在整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號(hào)而不用考慮總體速度，即在直線部分以很快的速度運(yùn)動(dòng)，而在圓角部分減速的同時(shí)也能保證輸出間距恒定。

通常圓角加工部分在整個(gè)加工過程中占有比較小的部分，這樣在保證加工效果的同時(shí)，就可以最大限度地提高產(chǎn)能。

正運(yùn)動(dòng)的PSO功能調(diào)用ZAux_Direct_HwPswitch2函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)采用硬件實(shí)現(xiàn)IO的高速比較輸出，故名硬件比較輸出。

四、位置同步輸出PSO模式介紹

單軸PSO參考往期文章單軸PSO視覺飛拍與精準(zhǔn)輸出：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（七）。

1、2D比較 --模式25

⊙該模式主要功能為：碰到設(shè)置好的二維比較點(diǎn)之后，輸出口電平反轉(zhuǎn)。

該模式使用時(shí)需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)、比較軸和比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），設(shè)置比較點(diǎn)的脈沖最大誤差等參數(shù)后，啟動(dòng)比較。緊接著驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0，1。設(shè)置兩個(gè)比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（100，50），（160，80）。即當(dāng)軸運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（100，50），點(diǎn)（160，80）。誤差范圍在±50個(gè)脈沖左右的范圍時(shí)，都會(huì)觸發(fā)電平變化。

示波器波形如圖所示：在坐標(biāo)（100，50）的時(shí)候輸出為1，直到坐標(biāo)（160，80）的時(shí)候恢復(fù)為0。

2、2D比較 -- 模式26

⊙該模式主要功能為：碰到設(shè)置好的二維比較點(diǎn)之后，輸出口輸出一斷設(shè)置好的定時(shí)脈沖。

該模式使用時(shí)，需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），設(shè)置好比較點(diǎn)之后在設(shè)置脈沖的有效時(shí)間，脈沖周期時(shí)間，以及脈沖個(gè)數(shù)（重復(fù)次數(shù)），設(shè)置比較點(diǎn)的脈沖最大誤差等參數(shù)后，啟動(dòng)比較。緊接著驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0，1。設(shè)置兩個(gè)比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（100，100），（200，200）。即當(dāng)軸運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（100，100），點(diǎn)（200，200）。誤差范圍在±10個(gè)脈沖左右的范圍時(shí)，都會(huì)觸發(fā)兩個(gè)周期為60ms，脈沖有效時(shí)間為20ms的脈沖。

示波器波形如圖所示：在坐標(biāo)（100，100），坐標(biāo)（200，200）的時(shí)候都會(huì)觸發(fā)兩個(gè)周期為60ms，脈沖有效時(shí)間為20ms的脈沖。

3、3D比較 -- 模式35

該模式主要功能為：碰到設(shè)置好的三維比較點(diǎn)之后，輸出口電平反轉(zhuǎn)。

該模式使用時(shí)需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），設(shè)置比較點(diǎn)的脈沖最大誤差等參數(shù)后，啟動(dòng)比較。緊接著驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0，1，2。設(shè)置4個(gè)比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。即當(dāng)軸運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。誤差范圍在±10個(gè)脈沖左右的范圍時(shí)，都會(huì)觸發(fā)電平變化。

示波器波形如圖所示：在坐標(biāo)點(diǎn)（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）時(shí)會(huì)發(fā)生電平變化。

4、3D比較 -- 模式36

該模式主要功能為：碰到設(shè)置三維比較點(diǎn)之后，輸出口輸出一斷設(shè)置好的定時(shí)脈沖。

該模式使用時(shí)，需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），設(shè)置好比較點(diǎn)之后在設(shè)置脈沖的有效時(shí)間，脈沖周期時(shí)間，以及脈沖個(gè)數(shù)（重復(fù)次數(shù)），設(shè)置比較點(diǎn)的脈沖最大誤差等參數(shù)后，啟動(dòng)比較。緊接著驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0，1，2。設(shè)置4個(gè)比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。即當(dāng)軸運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）。誤差范圍在±10個(gè)脈沖左右的范圍時(shí)，都會(huì)觸發(fā)兩個(gè)周期為60ms，脈沖有效時(shí)間為20ms的脈沖。

示波器波形如圖所示：在坐標(biāo)點(diǎn)（80，40，20），（160，80，40），（240，120，60），（320，160，80）的時(shí)候都會(huì)觸發(fā)兩個(gè)周期為60ms，脈沖有效時(shí)間為20ms的脈沖。

核心功能代碼：PSO/2D/3D核心程序。

int ZAux_Direct_HwPswitch2_2D()
{
   string cmdbuff="";
   string tempbuff = ""; 
   StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder();
   //生成命令   
   switch (PsoMode)
   {
       case 7:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7);
           break;
       case 25:          
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5);
           break;
       case 26:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7, ModePara8);
           break;
       case 35:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5);
           break;
       case 36:
           tempbuff = String.Format("HW_PSWITCH2({0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8})", PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7, ModePara8);
           break;
   }
   //調(diào)用命令執(zhí)行函數(shù)
   int ret = zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, tempbuff, cmdbuffAck, 2048);
   if (cmdbuffAck.Length != 0)
       MessageBox.Show(cmdbuff, "提示");
   return ret;
}

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)二維/三維的多軸PSO視覺飛拍與精準(zhǔn)輸出：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（八），就分享到這里。

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審核編輯 黃宇