ZMC408CE 高性能總線型運(yùn)動(dòng)控制器

ZMC408CE是正運(yùn)動(dòng)推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(dòng)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(shí)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(duì)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；

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PCIE464M PCIe EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡

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

PCIE464M運(yùn)動(dòng)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(dòng)控制一體機(jī)，簡(jiǎn)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(dòng)控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)器；

2.聯(lián)動(dòng)軸數(shù)最高可達(dá)16軸，運(yùn)動(dòng)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(chǔ)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。

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ECI2A18B 高性價(jià)比10軸運(yùn)動(dòng)控制卡

ECI2A18B是正運(yùn)動(dòng)推出的一款高性價(jià)比10軸脈沖型、模塊化的網(wǎng)絡(luò)型運(yùn)動(dòng)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(shí)的運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)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(duì)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(dòng)控制功能，包含多軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、電子凸輪，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jí)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；

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???LabVIEW進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)

1.找到廠家提供的光盤資料里面的LabVIEW的VI庫(kù)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(kù)V2.1”文件夾。

3）選擇“Windows平臺(tái)”文件夾。

4）選擇“LabVIEW文件夾”， 里面有32位和64位的動(dòng)態(tài)庫(kù)和例程。

2.將廠商提供的LabVIEW的VI 庫(kù)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(kù)文件 夾 （zaudll是32位的VI庫(kù)，64的VI庫(kù)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(gè)VI庫(kù)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(dòng)。

3. 重新啟動(dòng)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(kù)來找到添加的VI庫(kù)，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(cè)可在光盤資料查看，具體路徑如下。

???SCARA機(jī)械手說明

01 SCARA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(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度 ，可以實(shí)現(xiàn)水平和垂直運(yùn)動(dòng)。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(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)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)SCAR A為例，末端的工作點(diǎn)可以在xy方向移動(dòng)(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(gè)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(jiǎn)寫作J。操作其 中一個(gè)關(guān)節(jié)時(shí)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(shí)就是根據(jù)世界坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)，此時(shí)各關(guān)節(jié)會(huì)自動(dòng)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(huì)存在減速比，所以設(shè)置UNITS時(shí)要按照實(shí)際關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)一圈來設(shè)置，同時(shí)TABLE中填寫結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)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(gè)自由度，依次為X、Y、Z、RX、RY、RZ。可以理解為直角坐標(biāo)系的三個(gè)直線軸和三個(gè)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(dòng)： 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(gè)過程稱為正解運(yùn)動(dòng)，此時(shí)操作的是實(shí)際關(guān)節(jié)軸，虛擬軸自動(dòng)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(shí)只能操作關(guān)節(jié)軸，關(guān)節(jié)軸也可以做各種運(yùn)動(dòng)，但實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡不是直線圓弧，正解模式一般用于手動(dòng)調(diào)整關(guān)節(jié)位置或上電點(diǎn)位回零。

（8）逆解運(yùn)動(dòng)： 給定一個(gè)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(gè)過程稱為逆解運(yùn)動(dòng)，此時(shí)操作的是虛擬軸，實(shí)際關(guān)節(jié)軸自動(dòng)解算坐標(biāo)并運(yùn)動(dòng)。控制器使用CONNFRAME指令建立逆解模式，此指令作用在關(guān)節(jié)軸上，此時(shí)只能操作虛擬軸，對(duì)虛擬軸發(fā)送運(yùn)動(dòng)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(dòng)，關(guān)節(jié)軸在CONNFRAME的作用下會(huì)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)最大速度受SPEED參數(shù)的限制；當(dāng)關(guān)節(jié)軸告警等出錯(cuò)時(shí)，此運(yùn)動(dòng)會(huì)被CANCEL。

語法： CONNFRAME（frame，tablenum，viraxis0，viraxis1）

frame： 坐標(biāo)系類型，1-scara

tablenum： 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換參數(shù)的TABLE位置，frame=1時(shí)，以此存放：第一個(gè)關(guān)節(jié)軸長(zhǎng)度，第二個(gè)關(guān)節(jié)軸長(zhǎng)度，第一個(gè)關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)，第二個(gè)關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)。

viraxis0： 虛擬坐標(biāo)系第一個(gè)軸

viraxis1： 虛擬坐標(biāo)系第二個(gè)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(dòng)后，虛擬軸自動(dòng)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(chǔ)轉(zhuǎn)換參數(shù)的TABLE位置，frame=1時(shí)，以此存放：第一個(gè)關(guān)節(jié)軸長(zhǎng)度，第二個(gè)關(guān)節(jié)軸長(zhǎng)度，第一個(gè)關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)，第二個(gè)關(guān)節(jié)軸一圈脈沖數(shù)。

axis0： 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系第一個(gè)軸

axis1： 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系第二個(gè)軸

FRAME描述： Frame=1，SCARA，如下圖，旋轉(zhuǎn)軸為關(guān)節(jié)軸，末端對(duì)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(shí)，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(jiǎn)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(dòng)超時(shí)事件。例如通過超時(shí)獲取軸坐標(biāo)、機(jī)械手狀態(tài)。

A.超時(shí)獲取關(guān)節(jié)軸坐標(biāo)。

B.超時(shí)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(shí)，關(guān)節(jié)軸的MTYPE（當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的指令類型）會(huì)變?yōu)?3（機(jī)械手逆解運(yùn)動(dòng)），機(jī)械手狀態(tài)為正解時(shí)，虛擬軸的MTYPE（當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的指令類型）會(huì)變?yōu)?4（機(jī)械手正解運(yùn)動(dòng)），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(dòng)的指令類型。

D.獲取關(guān)聯(lián)的虛擬軸 當(dāng)前運(yùn)動(dòng)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(dòng)界面就會(huì)顯示手動(dòng)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(shí)事件會(huì)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)可能會(huì)造成碰撞，所以得讓關(guān)節(jié)軸按順序運(yùn)動(dòng)到示教位置，要實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)軸按順序運(yùn)動(dòng)到示教位置，就要等待前一個(gè)順序的關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)完成，再讓下一個(gè)關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)，這就有個(gè)等待關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)完成的過程，如果這個(gè)過程放在事件里面，就會(huì)造成阻塞，界面就會(huì)卡住，所以為了解決這個(gè)問題，處理關(guān)節(jié)軸順序運(yùn)動(dòng)就放在了超時(shí)事件里面，運(yùn)動(dòng)至待機(jī)位按鈕事件只是負(fù)責(zé)改變一個(gè)布爾值和一個(gè)變量值，超時(shí)事件就用這布爾值作為關(guān)節(jié)軸順序運(yùn)動(dòng)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(dòng)至待機(jī)位。

C.超時(shí)事件中的回到待機(jī)位。

（3）手動(dòng)速度比例增加/減小

手動(dòng)速度比例最大為200%，最小為5%，當(dāng)手動(dòng)速度比例小5%，手動(dòng)速度比例就會(huì)變?yōu)榇鐒?dòng)距離或角度，寸動(dòng)距離或角度最小是0.01。

手動(dòng)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(dòng)速度比例小5%： 手動(dòng)速度比例就會(huì)變?yōu)榇鐒?dòng)距離或角度；

1-0.01： 每次乘以/除以10。

（4）關(guān)節(jié)軸/虛擬軸手動(dòng)按鍵。

要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)按住按鈕，軸就運(yùn)動(dòng)，松開按鈕，軸就停止，就要首先把按鈕動(dòng)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(shí)， 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(dòng)速度比例是否大于5，來判斷使用單軸持續(xù)運(yùn)動(dòng)接口，還是使用單軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)接口；

布爾值為假時(shí)， 會(huì)根據(jù)手動(dòng)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(dòng)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(dòng)速度比例是否大于5，來判斷使用單軸持續(xù)運(yùn)動(dòng)接口，還是使用單軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)接口。

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

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