開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下自定義圖形標刻

前面課程我們講述了如何通過Ubuntu+Qt進行振鏡校正（詳情點擊→開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正），本節(jié)自定義圖形標刻是在振鏡校正的前提下實現(xiàn)的。在正式學(xué)習(xí)之前，我們先了解一下正運動技術(shù)的ZMC408SCAN-V22運動控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進行開發(fā)使用。

01ZMC408SCAN-V22硬件介紹

ZMC408SCAN-V22是正運動技術(shù)推出的高性能雙振鏡運動控制器，集成了2個百兆以太網(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個本地差分脈沖軸接口、1個MPG手輪編碼器接口、2個帶反饋振鏡接口、1個LASER激光專用接口、1個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16軸運動控制，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、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)議可以實現(xiàn)實時的運動控制。

ZMC408SCAN-V22通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個擴展模塊，從而擴展數(shù)字量、模擬量或運動軸?？梢栽?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。上位機軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊》。

02 Ubuntu+Qt進行自定義圖形標刻項目的開發(fā)

1.在Qt Creator菜單選擇“文件”→“新建文件或項目...”，打開創(chuàng)建項目向?qū)?。選擇Application項目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項目，設(shè)置項目名稱和保存位置。

2.導(dǎo)入廠家提供的相關(guān)函數(shù)庫及頭文件。

（1） 將zmotion.h和zmcaux.h、zmcaux.cpp以及l(fā)ibzmotion.so庫復(fù)制到新建的項目文件夾中。

（2） 在Qt Creator選擇新建的Qt項目右擊選擇“添加庫...”→“外部庫”點擊下一步，將剛才復(fù)制到項目文件夾上的libzmotion.so庫文件導(dǎo)入到項目中。

（3） 在Qt Creator下右擊新建的Qt項目，選擇“添加現(xiàn)有文件...”，將之前復(fù)制到項目文件下的頭文件zmotion.h以及zmcaux.cpp和zmcaux.h添加到項目中。

（4） 函數(shù)庫添加成功后，打開pro文件可以看到相關(guān)的函數(shù)庫和頭文件信息。此時已經(jīng)將例程需要用到的函數(shù)庫和頭文件都加入到項目中了，接下來開始實現(xiàn)例程。

03 自定義圖形標刻流程以及相關(guān)函數(shù)介紹

1.自定義圖形標刻流程圖

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）生成標刻點字符串

（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 自定義圖形標刻的實現(xiàn)例程

自定義圖形標刻例程主要是通過選擇簡單圖形來生成標刻的三次文件，控制器運行三次文件標刻對應(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，可以打開或者關(guān)閉激光。

voidMainWindow::on_ip_open_clicked()
{
    char*tmp_buff=newchar[16];
    QStringstr=ui->ip_Address->text();
    QByteArrayba=str.toLatin1();
    tmp_buff=ba.data();
    if(0!=g_handle)
    {
        ZAux_Close(g_handle);
    }
    int32iresult=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)、標刻起點、延時參數(shù)等，方便在標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。

voidMainWindow::LaserScan_z3p_Init()
{
    strFile3.clear();
    strFile3+=QString("BASE(%1,%2)n").arg(4).arg(5);//設(shè)置軸號
    strFile3+="ATYPE=21,21n";//設(shè)置軸類型
    strFile3+="UNITS=100,100n";//設(shè)置脈沖當量
    strFile3+="AXIS_ZSET=3,3n";//開啟精準輸出
    strFile3+="MERGE=1,1n";//開啟連續(xù)插補
    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,%2n").arg(15.0/180.0*M_PI).arg(15.0/180.0*M_PI);
    strFile3+=QString("STOP_ANGLE=%1,%2n").arg(90.0/180.0*M_PI).arg(90.0/180.0*M_PI);
    strFile3+=QString("ZSMOOTH=%1,%2n").arg(markPara.CorDelay).arg(markPara.CorDelay);//拐角延時時間
    strFile3+=QString("FORCE_SPEED=%1n").arg(markPara.JumpSpeed);//空移速度
    strFile3+="MOVESCANABS(0,0)n";//移動到0位
}

3.生成標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行繪制，在進行激光標刻時也是采用線段的形式，在生成自定義圖形時，只需要控制每一條線段的起始點和結(jié)束點位置，同時在起始點和結(jié)束點的位置控制延時參數(shù)，最后在完成繪制時關(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。

voidMainWindow::on_create_File3_clicked()
{
    LaserScan_z3p_Init(strFile3);
ListNode*ps=layers->next;
    do
    {
        Coordinate*pData=ps->data;
        if(ps->type==1)//標刻點
        {
            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);
        }
        elseif(ps->type==2)//標刻直線
        {
            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);
        }
        elseif(ps->type==3)//標刻圓弧
        {
            LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x+ps->radius,pData->next->y-ps->radius,ps->radius,ps->angle,ps->radian,0,0);
        }
        elseif(ps->type==4)//標刻整圓
        {
            LaserScan_z3p_Arc(pData->next->x+ps->radius,pData->next->y-ps->radius,ps->radius,0,360,0,0);
        }
        ......//標刻其他類型
        ps=ps->next;
    }while(ps!=layers);
}

4.設(shè)置運行任務(wù)號，啟動任務(wù)進行標刻

三次文件已經(jīng)下載到控制器中，這個時候可以通過ZMC_Execute函數(shù)輸入命令去運行生成的三次文件，完成圖形的標刻。下面的啟動任務(wù)，進行標刻的部分實現(xiàn)代碼。

voidMainWindow::on_but_Mark_clicked()
{
    if(0==g_handle)
    {
        QMessageBox::warning(this,"提示","控制器未連接！");
        return;
    }
    QStringCmd;
    charResponse[1024];
    //設(shè)置啟動任務(wù)號，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，在程序加載時讀取文件，程序關(guān)閉時將配置數(shù)據(jù)寫到ini配置文件中，以此實現(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QSettings實現(xiàn)的，下面是部分的實現(xiàn)代碼。

voidMainWindow::saveINI()
{
    //保存配置數(shù)據(jù)信息
    QSettings*iniWrite=newQSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
    iniWrite->setValue("laserType",ui->laser_List->currentIndex());
    .....
    deleteiniWrite;
}


voidMainWindow::readINI()
{
    //讀取配置文件數(shù)據(jù)
    QSettings*iniRead=newQSettings("config.ini",QSettings::IniFormat);
    intlaserType=iniRead->value("laserType").toInt();
    ui->laser_List->setCurrentIndex(laserType);
    .....
    deleteiniRead;
}

05自定義圖形標刻的實現(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)和運動參數(shù)。

2. 添加想要標刻的自定義圖形，設(shè)置圖形參數(shù)，選擇添加圖形，例程中添加的圖形為點、矩形、整圓、圓弧、直線，點擊生成三次文件后，查看三次文件的內(nèi)容。

3. 點擊標刻即可完成已選自定義圖形的標刻。

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軸參數(shù)加工參數(shù)的設(shè)置，當移動到運動起始點時，設(shè)置開光參數(shù)和延時參數(shù)，在軌跡完成時設(shè)置關(guān)光延時和關(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 激光標刻過程

激光標刻的過程，初始化、空移、開光、標刻、關(guān)光都封裝成函數(shù)接口，在進行標刻時，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)接口即可生成對應(yīng)的三次文件字符串。

完整代碼獲取地址▼

本次，正運動技術(shù)開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下自定義圖形標刻，就分享到這里。

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正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術(shù)和實時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。

審核編輯 黃宇