前面課程我們講述了如何通過Ubuntu+Qt進(jìn)行振鏡校正（詳情點(diǎn)擊→開放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正），本節(jié)自定義圖形標(biāo)刻是在振鏡校正的前提下實(shí)現(xiàn)的。在正式學(xué)習(xí)之前，我們先了解一下正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的ZMC408SCAN-V22運(yùn)動(dòng)控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進(jìn)行開發(fā)使用。
01 ZMC408SCAN-V22硬件介紹
ZMC408SCAN-V22是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的高性能雙振鏡運(yùn)動(dòng)控制器，集成了2個(gè)百兆以太網(wǎng)口，支持EtherCAT、EtherNET、CAN、RS232、RS485、24路通用數(shù)字輸入、20路通用數(shù)字輸出、2路通用模擬量輸出、2路通用模擬量輸入、4個(gè)本地差分脈沖軸接口、1個(gè)MPG手輪編碼器接口、2個(gè)帶反饋振鏡接口、1個(gè)LASER激光專用接口、1個(gè)FIBER激光器接口。開放式系統(tǒng)框圖如下所示：
ZMC408SCAN-V22總線控制器支持EtherCAT總線連接，支持最快500μs的刷新周期，支持最多達(dá)16軸運(yùn)動(dòng)控制，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。
ZMC408SCAN-V22通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個(gè)擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展數(shù)字量、模擬量或運(yùn)動(dòng)軸。可以在 Windows，Linux，Mac，Android，Wince各種操作系統(tǒng)下開發(fā)，提供vc，c#，vb.net，labview等各種環(huán)境的dll庫(kù)。上位機(jī)軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè)》。
02 Ubuntu+Qt進(jìn)行自定義圖形標(biāo)刻項(xiàng)目的開發(fā)
1.在Qt Creator菜單選擇“文件”→“新建文件或項(xiàng)目...”，打開創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А＿x擇Application項(xiàng)目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)目名稱和保存位置。
2.導(dǎo)入廠家提供的相關(guān)函數(shù)庫(kù)及頭文件。
（1） 將zmotion.h和zmcaux.h、zmcaux.cpp以及l(fā)ibzmotion.so庫(kù)復(fù)制到新建的項(xiàng)目文件夾中。
（2） 在Qt Creator選擇新建的Qt項(xiàng)目右擊選擇“添加庫(kù)...”→“外部庫(kù)”點(diǎn)擊下一步，將剛才復(fù)制到項(xiàng)目文件夾上的libzmotion.so庫(kù)文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中。
（3） 在Qt Creator下右擊新建的Qt項(xiàng)目，選擇“添加現(xiàn)有文件...”，將之前復(fù)制到項(xiàng)目文件下的頭文件zmotion.h以及zmcaux.cpp和zmcaux.h添加到項(xiàng)目中。
（4） 函數(shù)庫(kù)添加成功后，打開pro文件可以看到相關(guān)的函數(shù)庫(kù)和頭文件信息。此時(shí)已經(jīng)將例程需要用到的函數(shù)庫(kù)和頭文件都加入到項(xiàng)目中了，接下來開始實(shí)現(xiàn)例程。
03 自定義圖形標(biāo)刻流程以及相關(guān)函數(shù)介紹
1.自定義圖形標(biāo)刻流程圖
2.相關(guān)函數(shù)介紹
（1）連接控制器
（2）通用命令執(zhí)行接口
（3）三次文件初始化
（4）生成空移字符串
（5）生成開光字符串
（6）生成關(guān)光字符串
（7）生成標(biāo)刻點(diǎn)字符串
（8）下載三次文件
（9）設(shè)置輸出口狀態(tài)
（10）設(shè)置模擬量輸出
（11）設(shè)置pwm占空比
（12）設(shè)置pwm頻率
04 自定義圖形標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)例程
自定義圖形標(biāo)刻例程主要是通過選擇簡(jiǎn)單圖形來生成標(biāo)刻的三次文件，控制器運(yùn)行三次文件標(biāo)刻對(duì)應(yīng)的圖形，例程中的三次文件主要通過字符串追加的形式生成，在將所有圖形的繪制過程生成三次文件后下載到控制器即可。
1.建立控制器連接，設(shè)置相關(guān)的振鏡和工藝參數(shù)，可以通過設(shè)置模擬量口和pwm以及激光器使能信號(hào)，可以打開或者關(guān)閉激光。
void MainWindow::on_ip_open_clicked()
{
char * tmp_buff = new char[16];
QString str = ui->ip_Address->text();
QByteArray ba = str.toLatin1();
tmp_buff = ba.data();
if(0 != g_handle)
{
ZAux_Close(g_handle);
}
int32 iresult= ZMC_FastOpen(ZMC_CONNECTION_ETH,tmp_buff,1000,&g_handle);
if( 0 != iresult)
{
QMessageBox::warning(this,"提示","連接失敗");
return;
}
ZAux_Direct_SetDA(g_handle,markPara.PowerDA,markPara.Power); //設(shè)置模擬量
ZAux_Direct_SetPwmDuty(g_handle,markPara.PwmIo,0.5); //設(shè)置占空比
ZAux_Direct_SetPwmFreq(g_handle,markPara.PwmIo,markPara.PwmFreq); //設(shè)置頻率
ZAux_Direct_SetOp(g_handle,io_value.emit_io,0); //關(guān)閉激光輸出口
ZAux_Direct_SetOp(g_handle,io_value.enable_io,0); //關(guān)閉激光器使能
}
2.生成初始化的三次文件字符串
可以將標(biāo)刻過程中初始化的部分寫到相關(guān)的函數(shù)里面，包括設(shè)置初始化的激光器參數(shù)、標(biāo)刻起點(diǎn)、延時(shí)參數(shù)等，方便在標(biāo)刻自定義圖形的過程中直接使用。三次文件字符串本質(zhì)是將basic指令進(jìn)行拼接處理，將所有指令拼接完成后，可以直接寫入控制器中執(zhí)行。
void MainWindow::LaserScan_z3p_Init()
{
strFile3.clear();
strFile3 += QString("BASE(%1,%2)\n").arg(4).arg(5); //設(shè)置軸號(hào)
strFile3 += "ATYPE = 21,21\n"; //設(shè)置軸類型
strFile3 += "UNITS = 100,100\n"; //設(shè)置脈沖當(dāng)量
strFile3 += "AXIS_ZSET = 3,3\n"; // 開啟精準(zhǔn)輸出
strFile3 += "MERGE = 1,1\n"; //開啟連續(xù)插補(bǔ)
strFile3 += QString("OP(%1,ON)\n").arg(io_value.enable_io);
strFile3+=QString("MOVE_AOUT(%1,%2)\n").arg(markPara.PowerDA).arg(static_cast(markPara.Power * 255 / 100));
strFile3+=QString("MOVE_PWM(%1,0.5,%2)\n").arg(markPara.PwmIo).arg(markPara.PwmFreq);
strFile3 +=QString("DECEL_ANGLE= %1,%2\n").arg(15.0/180.0*M_PI).arg(15.0/180.0*M_PI);
strFile3 += QString("STOP_ANGLE = %1,%2\n").arg(90.0/180.0*M_PI).arg(90.0/180.0*M_PI);
strFile3 += QString("ZSMOOTH= %1,%2\n").arg(markPara.CorDelay).arg(markPara.CorDelay); //拐角延時(shí)時(shí)間
strFile3 += QString("FORCE_SPEED = %1\n").arg(markPara.JumpSpeed); //空移速度
strFile3 += "MOVESCANABS(0,0)\n"; //移動(dòng)到 0 位
}
3.生成標(biāo)刻自定義圖形的三次文件字符串
自定義圖形本質(zhì)上可以分解為線段進(jìn)行繪制，在進(jìn)行激光標(biāo)刻時(shí)也是采用線段的形式，在生成自定義圖形時(shí)，只需要控制每一條線段的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)位置，同時(shí)在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置控制延時(shí)參數(shù)，最后在完成繪制時(shí)關(guān)閉激光和使能即可。下面是部分生成三次文件字符串以及下載的代碼。
void MainWindow::on_create_File3_clicked()
{
LaserScan_z3p_Init(strFile3);
ListNode *ps = layers->next;
do
{
Coordinate * pData = ps->data;
if(ps->type == 1)//標(biāo)刻點(diǎn)
{
LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,pData->next->x,pData->next->y,markPara.JumpSpeed,markPara.JumpDelay);
LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);
LaserScan_z3p_MarkPoint(strFile3,pData->next->x,pData->next->y);
LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,markPara.JumpDelay);
}
else if(ps->type == 2)//標(biāo)刻直線
{
LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,pData->next->x,pData->next->y,markPara.JumpSpeed,markPara.JumpDelay);
LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);
LaserScan_z3p_MarkPoint(strFile3,pData->next->x2,pData->next->y2);
LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,markPara.JumpDelay);
}
else if(ps->type == 3)//標(biāo)刻圓弧
{
LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x + ps->radius,pData->next->y - ps->radius,ps->radius,ps->angle,ps->radian,0,0);
}
else if(ps->type == 4)//標(biāo)刻整圓
{
LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x + ps->radius,pData->next->y - ps->radius,ps->radius,0,360,0,0);
}
...... //標(biāo)刻其他類型
ps = ps->next;
}while(ps != layers);
}
4.設(shè)置運(yùn)行任務(wù)號(hào)，啟動(dòng)任務(wù)進(jìn)行標(biāo)刻
三次文件已經(jīng)下載到控制器中，這個(gè)時(shí)候可以通過ZMC_Execute函數(shù)輸入命令去運(yùn)行生成的三次文件，完成圖形的標(biāo)刻。下面的啟動(dòng)任務(wù)，進(jìn)行標(biāo)刻的部分實(shí)現(xiàn)代碼。
void MainWindow::on_but_Mark_clicked()
{
if( 0 == g_handle)
{
QMessageBox::warning(this,"提示","控制器未連接！");
return;
}
QString Cmd;
char Response[1024];
//設(shè)置啟動(dòng)任務(wù)號(hào)，執(zhí)行Zmc_polyline.z3p
ZMC_Execute(g_handle,"FILE3_RUN \"Zmc_polyline.z3p\",7 ",500,Response,1024);
}
5.設(shè)置配置文件信息，保留配置參數(shù)
通過生成ini配置文件信息，在程序加載時(shí)讀取文件，程序關(guān)閉時(shí)將配置數(shù)據(jù)寫到ini配置文件中，以此實(shí)現(xiàn)保留最后一次的使用參數(shù)，方便下一次加載使用。通過使用內(nèi)部函數(shù)庫(kù)QSettings實(shí)現(xiàn)的，下面是部分的實(shí)現(xiàn)代碼。
void MainWindow::saveINI()
{
//保存配置數(shù)據(jù)信息
QSettings *iniWrite = new QSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
iniWrite->setValue("laserType",ui->laser_List->currentIndex());
.....
delete iniWrite;
}
void MainWindow::readINI()
{
//讀取配置文件數(shù)據(jù)
QSettings *iniRead = new QSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
int laserType = iniRead->value("laserType").toInt();
ui->laser_List->setCurrentIndex(laserType);
.....
delete iniRead;
}
05 自定義圖形標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)效果
1. 打開Qt繪制的基本圖形界面，設(shè)置基本的激光器參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
2. 添加想要標(biāo)刻的自定義圖形，設(shè)置圖形參數(shù)，選擇添加圖形，例程中添加的圖形為點(diǎn)、矩形、整圓、圓弧、直線，點(diǎn)擊生成三次文件后，查看三次文件的內(nèi)容。
3. 點(diǎn)擊標(biāo)刻即可完成已選自定義圖形的標(biāo)刻。
4.分析生成的三次文件信息，下面是生成三次文件的部分內(nèi)容，三次文件的開頭都是對(duì)軸參數(shù)加工參數(shù)的設(shè)置，當(dāng)移動(dòng)到運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)時(shí)，設(shè)置開光參數(shù)和延時(shí)參數(shù)，在軌跡完成時(shí)設(shè)置關(guān)光延時(shí)和關(guān)光操作。
BASE(4,5)
ATYPE = 21,21
UNITS = 100,100
AXIS_ZSET = 3,3
MERGE = 1,1
OP(47,ON)
MOVE_AOUT(3,127)
MOVE_PWM(11,0.5,4000)
DECEL_ANGLE = 0.261799,0.261799
STOP_ANGLE = 1.5708,1.5708
ZSMOOTH = 1000,1000
FORCE_SPEED = 1000
MOVESCANABS(0,0)
FORCE_SPEED = 1000
MOVESCANABS(0.00000,0.00000)
MOVE_DELAY(0.2,1)
FORCE_SPEED = 500
MOVEOP_DELAY = -0.1
MOVE_OP(44,ON)
MOVESCANABS(0.00000,0.00000)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVE_DELAY(1)
MOVE_OP(44,OFF)
FORCE_SPEED = 1000
MOVESCANABS(-5.00000,5.00000)
MOVE_DELAY(200,1)
FORCE_SPEED = 500
MOVEOP_DELAY = -0.1
MOVE_OP(44,ON)
MOVESCANABS(5.00000,5.00000)
MOVESCANABS(5.00000,-5.00000)
MOVESCANABS(-5.00000,-5.00000)
MOVESCANABS(-5.00000,5.00000)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVE_DELAY(1)
MOVE_OP(44,OFF)
06 激光標(biāo)刻過程
激光標(biāo)刻的過程，初始化、空移、開光、標(biāo)刻、關(guān)光都封裝成函數(shù)接口，在進(jìn)行標(biāo)刻時(shí)，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)接口即可生成對(duì)應(yīng)的三次文件字符串。
完整代碼獲取地址
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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。
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