ZMC408CE 高性能總線型運(yùn)動控制器

ZMC408CE是正運(yùn)動推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運(yùn)動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運(yùn)動控制器可應(yīng)用于各種需要脫機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行的場合。

ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機(jī)API編程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE硬件功能特性：

1.支持8軸運(yùn)動控制（脈沖+EtherCAT總線），EtherCAT同步周期可快至125us；

2.24路通用輸入、16路通用輸出，模擬量AD/DA各兩路；

3.8路10MHz高速差分脈沖輸出，總線軸、脈沖軸可混合插補(bǔ)；

4.高性能處理器，提升運(yùn)算速度、響應(yīng)時間和掃描周期等；

5.一維/二維/三維、多通道視覺飛拍，高速高精；

6.位置同步輸出PSO，連續(xù)軌跡加工中對精密點(diǎn)膠膠量控制和激光能量控制等；

7.多軸同步控制，多坐標(biāo)系獨(dú)立控制等；

8.直線插補(bǔ)、任意空間圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)等；

9.應(yīng)用靈活，可PC上位機(jī)開發(fā)，也可脫機(jī)獨(dú)立運(yùn)行；

ZMC408CE視頻介紹可點(diǎn)擊→“高性能EtherCAT總線運(yùn)動控制器，帶你玩轉(zhuǎn)“8通道獨(dú)立PSO”應(yīng)用場景”查看。

更多關(guān)于ZMC408CE的詳情介紹，點(diǎn)擊“推薦|8通道PSO的高性能EtherCAT總線運(yùn)動控制器”查看。

PCIE464M PCIe EtherCAT總線運(yùn)動控制卡

PCIE464M是一款基于PCIe的PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動控制卡，具有多項(xiàng)實(shí)時和高精度運(yùn)動控制控制功能。

PCIE464M運(yùn)動控制卡上自帶16進(jìn)16出，第三方圖像處理工控機(jī)或PC無需額外配置IO數(shù)據(jù)采集卡和PLC，即可實(shí)現(xiàn)IPC形態(tài)的機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)，簡化硬件架構(gòu)，節(jié)省成本，軟硬件一體化。

PCIE464M硬件功能特性：

1.可選6-64軸運(yùn)動控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進(jìn)伺服驅(qū)動器；

2.聯(lián)動軸數(shù)最高可達(dá)16軸，運(yùn)動周期最小為100μs；

3.標(biāo)配16進(jìn)16出，其中4路高速鎖存輸入、4路高速PWM和12路高速硬件比較輸出PSO；

4.支持PWM輸出、1D/2D/3D PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍、連續(xù)軌跡插補(bǔ)等；

5.支持30+機(jī)械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...；

6.支持掉電存儲和掉電中斷，多重加密，提供程序更安全機(jī)制；

7.8路單端脈沖軸、4路單端編碼器軸；

8.具有一維、二維螺距補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)更高的加工精度；

PCIE464M視頻介紹可點(diǎn)擊→“超高速PCle EtherCAT控制卡PCIE464M，即刻提升高速高精智能裝備生產(chǎn)力!”查看。

更多關(guān)于PCIE464M的詳情介紹，點(diǎn)擊“PCIE464M-高速高精，超高速PCIe EthrtCAT實(shí)時運(yùn)動控制卡”查看。

ECI2A18B 高性價比10軸運(yùn)動控制卡

ECI2A18B是正運(yùn)動推出的一款高性價比10軸脈沖型、模塊化的網(wǎng)絡(luò)型運(yùn)動控制卡，采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的運(yùn)動控制，同時支持多種通信協(xié)議，方便與其他工業(yè)控制設(shè)備連接和集成。安裝配置相對便捷，適合于模塊化和靈活性要求較高的控制系統(tǒng)。

ECI2A18B控制卡最大可擴(kuò)展至12脈沖軸，支持8路高速輸入和4路高速輸出，集成豐富的運(yùn)動控制功能，包含多軸點(diǎn)位運(yùn)動、電子凸輪，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動等，滿足多樣化的工業(yè)應(yīng)用需求。

ECI2A18B硬件功能特性：

1.支持6路差分脈沖軸+4路單端脈沖軸運(yùn)動控制；

2.支持1路專用的手輪輸入接口；

3.差分脈沖軸最大輸出脈沖頻率10MHz；

4.標(biāo)配24+12進(jìn)16+6出，其中支持4路高速鎖存，4路高速PWM，2路高速硬件比較輸出PSO（可選支持HW2功能）；

5.可支持RTSys+其他高級上位機(jī)編程語言的混合編程支持；

6.支持RTBasic多任務(wù)編程；

ECI2A18B視頻介紹可點(diǎn)擊→“【加量不加價】高性價比十軸脈沖運(yùn)動控制卡ECI2A18B 讓您的設(shè)備在自動化行業(yè)內(nèi)卷中脫穎而出！”查看。

更多關(guān)于ECI2A18B的詳情介紹，點(diǎn)擊“【加量不加價】正運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)型運(yùn)動控制卡ECI2618B/ECI2A18B”查看。

??? LabVIEW進(jìn)行運(yùn)動控制開發(fā)

1.找到廠家提供的光盤資料里面的LabVIEW的VI庫文件，路徑如下。

1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。

2）選擇“01 PC函數(shù)庫V2.1”文件夾。

3）選擇“Windows平臺”文件夾。

4）選擇“LabVIEW文件夾”，里面有32位和64位的動態(tài)庫和例程。

2.將廠商提供的LabVIEW的VI庫文件復(fù)制到LabVIEW安裝路徑下LabVIEW/user.lib的文件夾內(nèi)。

1）找到解壓的VI庫文件夾（zaudll是32位的VI庫，64的VI庫是newZauxDll64）。

2）選中LabVIEW右擊打開文件所在位置（這里以LabVIEW2013-32位為演示）。

3）將整個VI庫文件夾直接復(fù)制放到user.lib該目錄，然后關(guān)閉LabVIEW軟件重新啟動。

3.重新啟動LabVIEW后，選擇新建VI，然后右鍵點(diǎn)擊VI程序框圖空白處，選擇用戶庫來找到添加的VI庫，或者直接搜索VI，最后將需要的函數(shù)直接拖到面板上。

???例程相關(guān)函數(shù)說明

PC函數(shù)手冊可在光盤資料查看，具體路徑如下。

??? SCARA機(jī)械手說明

01SCARA機(jī)械手算法與原理

SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文譯名：選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂）是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類型的工業(yè)機(jī)器人。

SCARA機(jī)器人具有3個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度，可以實(shí)現(xiàn)水平和垂直運(yùn)動。可以被制造成各種大小，最常見的工作半徑在100毫米至1000毫米之間，此類的SCARA機(jī)器人的凈載重量在1千克至200千克之間。

SCARA系統(tǒng)在x,y方向上具有順從性，而在Z軸方向具有良好的剛度。其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、動作迅速、剛性好及定位精度高。故SCARA系統(tǒng)大量用于裝配印刷電路板、電子零部件、集成電路板此外，塑料、汽車、電子產(chǎn)品、藥品和食品等工業(yè)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

（1）空間中的自由度：

以標(biāo)準(zhǔn)SCARA為例，末端的工作點(diǎn)可以在xy方向移動(2 軸)，可以繞z旋轉(zhuǎn)(3 軸)，可以z方向上下(4 軸)，最多有4個自由度。

（2）關(guān)節(jié)坐標(biāo)系：

包含機(jī)械手所有關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)之間相互獨(dú)立，坐標(biāo)單位為角度，一般簡寫作J。操作其中一個關(guān)節(jié)時不影響其他關(guān)節(jié)坐標(biāo)。J1:0° J2:0° J3:0° J4:0°

（3）世界坐標(biāo)系：

世界坐標(biāo)系是被固定在空間上的標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系，其位置根據(jù)機(jī)械手類型確定。虛擬軸操作時就是根據(jù)世界坐標(biāo)系運(yùn)動，此時各關(guān)節(jié)會自動解算需要旋轉(zhuǎn)的角度。

（4）關(guān)節(jié)軸：

關(guān)節(jié)軸是指實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在程序中一般顯示旋轉(zhuǎn)角度（某些結(jié)構(gòu)也是平移軸）。由于電機(jī)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)會存在減速比，所以設(shè)置UNITS時要按照實(shí)際關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)一圈來設(shè)置，同時TABLE中填寫結(jié)構(gòu)參數(shù)時也要按照旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中心計(jì)算，而不是按照電機(jī)軸中心計(jì)算。

（5）虛擬軸：

虛擬軸不是實(shí)際存在的，抽象為世界坐標(biāo)系的6個自由度，依次為X、Y、Z、RX、RY、RZ?？梢岳斫鉃橹苯亲鴺?biāo)系的三個直線軸和三個旋轉(zhuǎn)軸，用來確定機(jī)械手末端工作點(diǎn)的加工軌跡與坐標(biāo)。

（6）正解運(yùn)動：

通過操作關(guān)節(jié)坐標(biāo)，再根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)可以計(jì)算出末端位置在直角坐標(biāo)系的空間位置，這個過程稱為正解運(yùn)動，此時操作的是實(shí)際關(guān)節(jié)軸，虛擬軸自動計(jì)算坐標(biāo)。

（7）控制器使用CONNREFRAME指令建立正解模式：

此指令作用在虛擬軸上，此時只能操作關(guān)節(jié)軸，關(guān)節(jié)軸也可以做各種運(yùn)動，但實(shí)際運(yùn)動的軌跡不是直線圓弧，正解模式一般用于手動調(diào)整關(guān)節(jié)位置或上電點(diǎn)位回零。

（8）逆解運(yùn)動：

給定一個直角坐標(biāo)系中的空間位置，反推出各關(guān)節(jié)軸坐標(biāo)，這個過程稱為逆解運(yùn)動，此時操作的是虛擬軸，實(shí)際關(guān)節(jié)軸自動解算坐標(biāo)并運(yùn)動?？刂破魇褂肅ONNFRAME指令建立逆解模式，此指令作用在關(guān)節(jié)軸上，此時只能操作虛擬軸，對虛擬軸發(fā)送運(yùn)動指令，可以在笛卡爾坐標(biāo)系中做直線，圓弧，空間圓弧等運(yùn)動，關(guān)節(jié)軸在CONNFRAME的作用下會自動運(yùn)動到逆解后的位置。

02 機(jī)械手指令算法

1.CONNFRAME--建立逆解連接

描述：

將當(dāng)前關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的目標(biāo)位置與虛擬坐標(biāo)系的位置關(guān)聯(lián)；關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的運(yùn)動最大速度受SPEED參數(shù)的限制；當(dāng)關(guān)節(jié)軸告警等出錯時，此運(yùn)動會被CANCEL。

語法：

CONNFRAME（frame，tablenum，viraxis0，viraxis1）

frame：

坐標(biāo)系類型，1-scara

tablenum：

存儲轉(zhuǎn)換參數(shù)的TABLE位置，frame=1時，以此存放：第一個關(guān)節(jié)軸長度，第二個關(guān)節(jié)軸長度，第一個關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)，第二個關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)。

viraxis0：

虛擬坐標(biāo)系第一個軸

viraxis1：

虛擬坐標(biāo)系第二個軸

2.CONNREFRAME--建立正解連接

描述：

將虛擬軸的坐標(biāo)與關(guān)節(jié)軸的坐標(biāo)關(guān)聯(lián)，關(guān)節(jié)軸運(yùn)動后，虛擬軸自動走到相應(yīng)的位置。

語法：

CONNREFRAME（frame，tablenum，viraxis0，viraxis1）

frame:

坐標(biāo)系類型， 1- scara

tablenum:

存儲轉(zhuǎn)換參數(shù)的TABLE位置，frame=1時，以此存放：第一個關(guān)節(jié)軸長度，第二個關(guān)節(jié)軸長度，第一個關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)，第二個關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)。

axis0：

關(guān)節(jié)坐標(biāo)系第一個軸

axis1：

關(guān)節(jié)坐標(biāo)系第二個軸

FRAME描述：

Frame=1，SCARA，如下圖，旋轉(zhuǎn)軸為關(guān)節(jié)軸，末端對應(yīng)位置為虛擬的位置。

在TABLE中設(shè)置好機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)。建立機(jī)械手連接時，需要將機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)按照如下次序依次填寫到TABLE數(shù)組中。

??? 例程說明

1.SCARA機(jī)械手例程界面如下。

2.例程簡易流程圖。

3.要想通過上位機(jī)操控控制器，就必須先鏈接控制器，上位機(jī)連接控制器的接口有四種，分別是網(wǎng)口連接、串口連接、PCI和LOCAL連接。

例如通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的事件響應(yīng)函數(shù)來鏈接控制器。

LOCAL連接用的是ZAux_FastOpen接口。

4.鏈接控制器后，通過判斷條件來進(jìn)行啟動超時事件。例如通過超時獲取軸坐標(biāo)、機(jī)械手狀態(tài)。

A.超時獲取關(guān)節(jié)軸坐標(biāo)。

B.超時獲取關(guān)聯(lián)的虛擬軸坐標(biāo)。

當(dāng)機(jī)械手狀態(tài)為逆解時，關(guān)節(jié)軸的MTYPE（當(dāng)前運(yùn)動的指令類型）會變?yōu)?3（機(jī)械手逆解運(yùn)動），機(jī)械手狀態(tài)為正解時，虛擬軸的MTYPE（當(dāng)前運(yùn)動的指令類型）會變?yōu)?4（機(jī)械手正解運(yùn)動），可以通過判斷關(guān)節(jié)軸和虛擬軸的MTYPE的值就可以判斷機(jī)械手的狀態(tài)。

C.獲取關(guān)節(jié)軸的當(dāng)前運(yùn)動的指令類型。

D.獲取關(guān)聯(lián)的虛擬軸當(dāng)前運(yùn)動的指令類型。

E.通過判斷關(guān)節(jié)軸和虛擬軸的MTYPE的值就可以判斷機(jī)械手的狀態(tài)。

5.寫入機(jī)械手參數(shù)。

在SCARA參數(shù)界面設(shè)置完機(jī)械手參數(shù)后，然后點(diǎn)擊手動界面就會顯示手動界面、把機(jī)械手參數(shù)分別寫入不同的數(shù)組、改變參數(shù)寫入的布爾值，而超時事件會因?yàn)閰?shù)寫入布爾值的改變，把之前寫入不同的數(shù)組的機(jī)械手參數(shù)寫入控制器當(dāng)中。

A.把機(jī)械手參數(shù)分別寫入不同的數(shù)組。

B.改變參數(shù)寫入的布爾值。

C.超時事件因?yàn)閰?shù)寫入布爾值的改變，把之前寫入不同的數(shù)組的機(jī)械手參數(shù)寫入控制器當(dāng)中。

6.手動操作。

（1）機(jī)械手上鎖/解鎖

機(jī)械手上鎖/解鎖其實(shí)就是打開/關(guān)閉關(guān)節(jié)軸的使能，機(jī)械手在逆解狀態(tài)不能關(guān)閉關(guān)節(jié)軸的使能。

（2）示教待機(jī)位與運(yùn)動至待機(jī)位。

示教待機(jī)位就是把當(dāng)前的關(guān)節(jié)軸位置坐標(biāo)寫入示教位置數(shù)組里，因?yàn)闄C(jī)械手所有關(guān)節(jié)軸軸一起運(yùn)動可能會造成碰撞，所以得讓關(guān)節(jié)軸按順序運(yùn)動到示教位置，要實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)軸按順序運(yùn)動到示教位置，就要等待前一個順序的關(guān)節(jié)軸運(yùn)動完成，再讓下一個關(guān)節(jié)軸運(yùn)動，這就有個等待關(guān)節(jié)軸運(yùn)動完成的過程，如果這個過程放在事件里面，就會造成阻塞，界面就會卡住，所以為了解決這個問題，處理關(guān)節(jié)軸順序運(yùn)動就放在了超時事件里面，運(yùn)動至待機(jī)位按鈕事件只是負(fù)責(zé)改變一個布爾值和一個變量值，超時事件就用這布爾值作為關(guān)節(jié)軸順序運(yùn)動至待機(jī)位是否開啟的判斷條件，用這變量值確保關(guān)節(jié)軸順序至待機(jī)位的步驟從頭到尾只執(zhí)行一次。

A.按下示教待機(jī)位按鍵。

B.按下運(yùn)動至待機(jī)位。

C.超時事件中的回到待機(jī)位。

（3）手動速度比例增加/減小

手動速度比例最大為200%，最小為5%，當(dāng)手動速度比例小5%，手動速度比例就會變?yōu)榇鐒泳嚯x或角度，寸動距離或角度最小是0.01。

手動速度比例的增加/減小是分區(qū)間的：

200%-100%：每次增加/減小50%；

100%-25%：每次增加/減小25%；

25%-5%：每次增加/減小5%；

當(dāng)手動速度比例小5%：手動速度比例就會變?yōu)榇鐒泳嚯x或角度；

1-0.01：每次乘以/除以10。

（4）關(guān)節(jié)軸/虛擬軸手動按鍵。

要實(shí)現(xiàn)手動按住按鈕，軸就運(yùn)動，松開按鈕，軸就停止，就要首先把按鈕動作設(shè)置為保持轉(zhuǎn)換直到釋放，然后在按鈕值改變事件中添加用按鈕布爾值作判斷。

布爾值為真時，根據(jù)機(jī)械手狀態(tài)，判斷要不要進(jìn)行機(jī)械手正/逆解，然后根據(jù)手動速度比例是否大于5，來判斷使用單軸持續(xù)運(yùn)動接口，還是使用單軸相對運(yùn)動接口；

布爾值為假時，會根據(jù)手動速度比例是否大于5，判斷是否使用單軸停止接口。下面以按鍵負(fù)向1為例子說明：

A.把按鈕動作設(shè)置為保持轉(zhuǎn)換直到釋放。

B.根據(jù)機(jī)械手狀態(tài)，判斷要不要進(jìn)行機(jī)械手正/逆解。

C.根據(jù)手動速度比例是否大于5，來判斷使用單軸持續(xù)運(yùn)動接口，還是使用單軸相對運(yùn)動接口。

D.按鍵松開時，會根據(jù)手動速度比例是否大于5，判斷是否使用單軸停止接口。

操作演示視頻可點(diǎn)擊→“視頻教程：LabVIEW運(yùn)動控制（一）：EtherCAT運(yùn)動控制器的SCARA機(jī)械手應(yīng)用”查看。

本次，正運(yùn)動技術(shù)LabVIEW運(yùn)動控制（一）：EtherCAT運(yùn)動控制器的SCARA機(jī)械手應(yīng)用，就分享到這里。

更多精彩內(nèi)容請關(guān)注“正運(yùn)動小助手”公眾號，需要相關(guān)開發(fā)環(huán)境與例程代碼，請咨詢正運(yùn)動技術(shù)銷售工程師：400-089-8936。

本文由正運(yùn)動技術(shù)原創(chuàng)，歡迎大家轉(zhuǎn)載，共同學(xué)習(xí)，一起提高中國智能制造水平。文章版權(quán)歸正運(yùn)動技術(shù)所有，如有轉(zhuǎn)載請注明文章來源。

審核編輯 黃宇