本文摘要：ZMC420SCAN是一款高性能运动控制器，支持ECAT/RTEX总线及多达20轴控制，具备直线插补、圆弧插补等复杂功能。其专门针对振镜应用设计，兼容XY2-100振镜协议，实现双振镜精确同步运动。通过C++在MFC环境中开发，利用ZAux_OpenEth()接口进行连接，并调用movescanabs指令进行高速无加减速振镜控制。此外，ZMC420SCAN还提供PWM模拟量输出，用于精细调节激光能量，模拟量输入输出则可实现12位精度的激光器能量控制。在实际项目中，通过监控定时器事件，实时获取和更新双振镜的位置、速度以及状态信息。

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今天，正运动小助手给大家分享一下运动控制器之ZMC420SCAN控制器如何操作进行双振镜运动。

一ZMC420SCAN硬件介绍

1.功能介绍

ZMC420SCAN总线控制器支持ECAT/RTEX总线连接，支持最多达20轴运动控制，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。ZMC420SCAN总线控制器支持脉冲轴/总线轴/振镜轴混合插补。

ZMC420SCAN系列运动控制器支持以太网，RS232通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过CAN总线去连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数或运动轴。

ZMC420SCAN系列运动控制卡的应用程序可以使用VC,VB，VS，C++，C#等软件来开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll。调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器，从而方便调试、方便观察。

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2.硬件接口
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3.振镜控制过程

激光振镜是一种专门用于激光加工领域的特殊的运动器件，激光振镜头内包含的主要元件是激光发生器，两个电机和两个振镜片，它靠两个电机分别控制两个振镜片X和Y反射激光，形成XY平面的运动，这两个电机使用控制器上的振镜轴接口控制。

激光振镜不同于一般的电机，激光振镜具有非常小的惯量，且在运动的过程中负载非常小，只需要带动反射镜片，系统的响应非常快。

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ZMC420SCAN支持XY2-100振镜协议，支持运动控制与振镜联合插补运动。

上位机通过网口与控制器相连，通过XY2-100振镜协议进行控制振镜轴的运动，通过总线协议或者脉冲模式控制伺服轴运动。

使用ZMC420SCAN控制器的振镜轴接口连接激光振镜头，每个振镜轴接口内包含两路振镜通道信号，分别控制振镜片X、Y的偏转，从而控制了激光打到工件的位置。

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4. 控制器PWM模拟量介绍

ZMC420SCAN的外部通用输出口0-11都具有PWM输出功能，PWM 输出受正常输出功能的控制，只有输出口状态ON的时候PWM才能实际输出，这样可以用来控制激光能量。

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ZMC420SCAN控制器存在两路模拟量输入输出，可进行控制激光器能量输出，模拟量精度为12位。（DA采用了内部电源）

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5.控制器基本信息

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轴0-3为普通脉冲轴，振镜0为轴4、轴5控制振镜XY，振镜1为轴6、轴7控制XY。

二C++ 进行振镜+运动控制开发

1. 新建MFC项目并添加函数库

(1)在VS2015菜单“文件”→“新建”→ “项目”，启动创建项目向导。
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(2)选择开发语言为“Visual C++”和程序类型“MFC应用程序”。
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(3)点击下一步即可。
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(4)选择类型为“基于对话框”，下一步或者完成。
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(5)找到厂家提供的光盘资料，路径如下(64位库为例)。

A.进入厂商提供的光盘资料找到“8.PC函数”文件夹，并点击进入。

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B.选择“函数库2.1”文件夹。

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C.选择“Windows平台”文件夹。

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D.根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。

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E.解压C++的压缩包,里面有C++对应的函数库。

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F.函数库具体路径如下。

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（6）将厂商提供的C++的库文件和相关头文件复制到新建的项目里面。
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(7)在项目中添加静态库和相关头文件。

A.先右击项目文件，接着依次选择:“添加”→“现有项”。

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B.在弹出的窗口中依次添加静态库和相关头文件。

(8)声明用到的头文件和定义控制器连接句柄。
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至此项目新建完成，可进行MFC项目开发。

2.查看PC函数手册，熟悉相关函数接口

(1)PC函数手册也在光盘资料里面，具体路径如下：“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”
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(2)链接控制器，获取链接句柄。

ZAux_OpenEth()接口说明：

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(3)振镜运动接口。
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为振镜运动单独封装了一个运动接口，使用movescanabs指令进行运动，采用FORCE_SPEED参数设置运动过程中的速度，运动过程中基本不存在加减速过程，支持us级别的时间控制。

3. MFC++开发控制器双振镜运动例程

（1）例程界面如下。

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（2）链接按钮的事件处理函数中调用链接控制器的接口函数ZAux_OpenEth（），与控制器进行链接,链接成功后启动定时器1监控控制器状态。

//网口链接控制器void CSingle_move_Dlg::OnOpen(){char   buffer[256]; int32 iresult;//如果已经链接，则先断开链接if(NULL != g_handle){ZAux_Close(g_handle);g_handle = NULL;}//从IP下拉框中选择获取IP地址GetDlgItemText(IDC_IPLIST,buffer,255);buffer[255] = '\0';//开始链接控制器iresult = ZAux_OpenEth(buffer, &g_handle);if(ERR_SUCCESS != iresult){g_handle = NULL;MessageBox(_T("链接失败"));SetWindowText("未链接");return;}//链接成功开启定时器1SetWindowText("已链接");SetTimer( 1, 100, NULL );  }

（3）通过定时器监控控制器状态。

void CSingle_move_Dlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent) {// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultif(NULL == g_handle){MessageBox(_T("链接断开"));return ;}if(1 == nIDEvent){CString string;float position = 0;ZAux_Direct_GetDpos( g_handle,m_nAxis,&position);          //获取当前轴位置string.Format("振镜X1轴位置：%.2f", position );GetDlgItem( IDC_CURPOS )->SetWindowText( string );float NowSp = 0;ZAux_Direct_GetVpSpeed( g_handle,m_nAxis,&NowSp);          //获取当前轴速度string.Format("振镜X1轴速度：%.2f", NowSp );GetDlgItem( IDC_CURSPEED)->SetWindowText( string );ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis+1, &position);          //获取当前轴位置string.Format("振镜Y1轴位置：%.2f", position);GetDlgItem(IDC_CURPOS2)->SetWindowText(string);ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis+1, &NowSp);          //获取当前轴速度string.Format("振镜Y1轴速度：%.2f", NowSp);GetDlgItem(IDC_CURSPEED2)->SetWindowText(string);ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis + 2, &position);          //获取当前轴位置string.Format("振镜X2轴位置：%.2f", position);GetDlgItem(IDC_CURPOS3)->SetWindowText(string);NowSp = 0;ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis + 2, &NowSp);          //获取当前轴速度string.Format("振镜X2轴速度：%.2f", NowSp);GetDlgItem(IDC_CURSPEED3)->SetWindowText(string);ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis + 3, &position);          //获取当前轴位置string.Format("振镜Y2轴位置：%.2f", position);GetDlgItem(IDC_CURPOS4)->SetWindowText(string);ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis + 3, &NowSp);          //获取当前轴速度string.Format("振镜Y2轴速度：%.2f", NowSp);GetDlgItem(IDC_CURSPEED4)->SetWindowText(string);int status = 0; ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status);           //判断当前轴状态if (status == -1){GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：停  止" );}else{GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：运动中" );} }CDialog::OnTimer(nIDEvent);}

（4）通过启动按钮的事件处理函数获取编辑框的移动轨迹，并设置振镜轴参数操作振镜轴运动。

void CSingle_move_Dlg::OnStart()        //启动运动
{if(NULL == g_handle){MessageBox(_T("链接断开状态"));return ;}UpdateData(true);//刷新参数int status = 0; ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status);           //判断当前轴状态 if (status == 0) //已经在运动中{ return;} //设定轴类型 1-脉冲轴类型   for (int i = 4; i < 8; i++){ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, m_Atype);ZAux_Direct_SetMerge(g_handle,i,1);//设置脉冲当量ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, m_units);//设定速度，加减速ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, i, m_lspeed);ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, i, m_speed);ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, i, m_speed);ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, i, m_acc);ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, i, m_dec);//设定S曲线时间 设置为0表示梯形加减速 ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, i, m_sramp);}//使用MOVESCANABS运动int axislist[2] = { 4,5 };float dposlist[2] = { 0,0 };ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);CString str;GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX1)->GetWindowText(str);float dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY1)->GetWindowText(str);float dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX2)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY2)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX3)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY3)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX4)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY4)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);//第二个振镜运动//使用MOVESCANABS运动axislist[0] = 6;axislist[1] = 7;dposlist[0] = 0;dposlist[1] = 0;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX5)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY5)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX6)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY6)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX7)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY7)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX8)->GetWindowText(str);dbx = atof(str);GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY8)->GetWindowText(str);dby = atof(str);dposlist[0] = dbx;dposlist[1] = dby;ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);UpdateData(false);  }

(5) 通过断开按钮的事件处理函数来断开与控制卡的连接。

void CSingle_move_Dlg::OnClose()        //断开链接
{// TODO: Add your control notification handler code hereif(NULL != g_handle){KillTimer(1);            //关定时器KillTimer(2);ZAux_Close(g_handle);g_handle = NULL;SetWindowText("未链接");} }

（6）通过坐标清零按钮的事件处理函数移动振镜轴回零到中心零点位置，不直接使用dpos=0，修改振镜轴坐标。

void CSingle_move_Dlg::OnZero()          //清零坐标{if(NULL == g_handle){MessageBox(_T("链接断开状态"));return ;}// TODO: Add your control notification handler code hereint axislist[2] = { 4,5 };float dposlist[2] = { 0 };ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,axislist,dposlist);        //设置运动回零点}

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三调试与监控

编译运行例程，同时通过ZDevelop软件连接控制器对控制器状态进行监控。

ZDevelop软件连接控制器监控控制器的状态，查看振镜轴对应参数，并可搭配示波器检测双振镜轨迹。

设置振镜轴运动，首先需要将轴类型配置成21振镜轴类型，并对应配置振镜轴的速度加减速等参数才可操作振镜进行运动。

通过ZDevelop软件的示波器监控双振镜运动运行轨迹。
视频演示。

开放式激光振镜+运动控制器(六)-双振镜运动

本次，正运动技术开放式激光振镜+运动控制器(六)：双振镜运动，就分享到这里。

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名词解释

作为当前文章的名词解释，仅对当前文章有效。

激光振镜：激光振镜是一种精密的运动控制器件，专门应用于激光加工领域，通过内部包含的两个电机和两个振镜片，实现对激光束在XY平面内的快速、精确偏转控制。在本文中，ZMC420SCAN控制器通过专用接口连接并控制激光振镜头，利用振镜轴接口提供的两路通道信号分别调整振镜片X、Y方向的角度，从而精确控制激光打在工件上的位置。

ECAT/RTEX总线：ECAT（EtherCAT）与RTEX是两种高性能实时工业以太网通信协议。在本文提到的ZMC420SCAN运动控制器中，它们被用于实现多轴设备间的高效、同步数据交换。ECAT基于以太网技术，具备极低的通信延迟和高精度的数据传输特性；而RTEX作为一种高速实时网络技术，同样能确保控制器与伺服驱动器之间的高速、稳定通讯，以满足高精度运动控制的需求。

PWM模拟量输出：PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，常用于电机控制、电源管理等领域。在ZMC420SCAN控制器中，外部通用输出口具有PWM输出功能，可用于精细调节激光发生器的能量输出。通过改变PWM信号的占空比（即高电平时间相对于周期的比例），可以连续且精确地控制激光功率大小，适应不同的加工需求。同时，控制器还支持12位精度的模拟量输入输出，进一步提升了激光能量控制的精度。