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開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正

http://casecurityhq.com 2024-09-04 18:01 深圳市正運動技術(shù)有限公司

Ubuntu是一款免費且開源的操作系統(tǒng),基于強大的Linux內(nèi)核,它支持多用戶、多任務(wù)、多線程操作,擁有多CPU架構(gòu),可以簡化開發(fā)過程,具備出色的移植性。

今天,正運動小助手給大家分享一下Ubuntu下基于QT的激光振鏡的校正。在正式學(xué)習(xí)之前,我們先了解一下正運動ZMC408SCAN-V22運動控制器,ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進行開發(fā)使用。

01  ZMC408SCAN-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開放式架構(gòu)圖.png

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總線控制器.png

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。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。 上位機軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊》。

多種上位機開發(fā)方式.png

02  Linux下使用Ubuntu+Qt進行振鏡校正軟件的開發(fā)

(一) 振鏡校正的目的

振鏡本身在制造過程中或者在長時間使用后可能會存在一些畸變,振鏡校正的一個主要目的就是檢測和修正這些畸變,以確保激光的精度。

通過定期的校正和調(diào)整,可以有效地管理和糾正振鏡的畸變,從而提高激光系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。

未進行振鏡校正時標(biāo)刻的矩形.png

未進行振鏡校正時標(biāo)刻的矩形

振鏡校正后標(biāo)刻的矩形.png

振鏡校正后標(biāo)刻的矩形

(二)新建 Qt 項目并添加函數(shù)庫

1. 在Qt Creator菜單選擇“File”→“New File or Project...”,打開創(chuàng)建項目向?qū)А?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。

1.png

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

2.png

(2)在Qt Creator選擇新建的Qt項目右擊選擇“Add Library...” → “External library”點擊next,將剛才復(fù)制到項目文件夾上的libzmotion.so和libZScanCorrect.so庫文件導(dǎo)入到項目中。

3.png

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

4.png

(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。

5.png

03  振鏡校正例程流程和相關(guān)函數(shù)介紹

1.振鏡校正流程圖

6.png

2.主要函數(shù)的介紹

(1)取消校正
7.png

(2)下載三次文件
8.png

(3)多點迭代校正
9.png

(4)保存校正數(shù)據(jù)到文件
10.png

(5)讀取校正文件
11.png

(6)使用校正文件進行校正
12.png

(7)誤差補償后校正
13.png

(8)相關(guān)錯誤碼
14.png

04  振鏡校正例程的實現(xiàn)及原理

1.預(yù)校正并標(biāo)刻

原理: 預(yù)校正通過標(biāo)刻圖形得到實際的標(biāo)刻大小,通過實際的大小計算出與目標(biāo)標(biāo)刻尺寸的縮放比例,當(dāng)預(yù)校正的實際大小和目標(biāo)標(biāo)刻的大小一致時,可以進行采點操作。

void MainWindow::on_beforeCheck_mark_clicked()
{    
    if( 0 == g_handle)    
    {
        QMessageBox::warning(this,"提示","控制器未連接!");        
        return;    
    }    
    dataRenew();    //更新獲取頁面數(shù)據(jù)    
    ZScan_CancelCorrect(g_handle, ui->scan_list->currentIndex(), ui->Units->text().toDouble(), 1.0, tableStartNum);    // 先取消校正    
    int RowNum = sqrt(countRow());//獲取當(dāng)前選擇的校正點數(shù)    
    QString strFile3 = CreateMakingString(RealCorrectSizeX, RealCorrectSizeY, RowNum, XLineLenght, YLineLenght);    // 生成三次文件字符串    
    Down3File(strFile3);     // 下載三次文件到控制器中    
    // 刷新列表,將列表數(shù)據(jù)插入為標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)    
    model->removeRows(0, model->rowCount());    
    ZPoint *tmp = pointData(RowNum,dScanSize);    
    for (int i = 0; i < RowNum * RowNum; i++)    
    {        
        QList rowItems;        
        rowItems << new QStandardItem(QString::number(tmp[i].x,'f',3))<< new QStandardItem(QString::number(tmp[i].x,'f',3))<< new QStandardItem(0,'f',3))<< new QStandardItem(0,'f',3);        
        model->insertRow(i, rowItems);    
    }    
    delete [] tmp;    
    PreCorrectFlag = 0;//標(biāo)記為預(yù)校正
}

2.多點迭代校正的方式進行振鏡校正

原理: 多點迭代校正,通過實際測量得到標(biāo)刻點數(shù)據(jù),和標(biāo)準(zhǔn)點數(shù)據(jù)比較可以直觀的看到誤差,振鏡校正函數(shù)通過實際點數(shù)據(jù)對振鏡進行校正,在經(jīng)過多次迭代校正后可以明顯看出實際點位數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)點數(shù)據(jù)的誤差減小。

bool MainWindow::ScanCorrection(int MakingRowNum)
{    
    //通過點數(shù)數(shù)據(jù),進行振鏡校正    
    memset(PointDataX, 0, MakingRowNum);    
    memset(PointDataY, 0, MakingRowNum);    
    int cur_item = model->rowCount();    // 檢查當(dāng)前數(shù)據(jù)項數(shù)量是否正確    
    if (cur_item != MakingRowNum)    
    {       
        QMessageBox::critical(this, "錯誤", "數(shù)據(jù)錯誤");       
        return false;    
    }    
    for (int row = 0; row < MakingRowNum; ++row)//將所有點數(shù)據(jù)取出,進行多點校正    
    {        
        QStandardItem *item = model->item(row, 2);        
        PointDataX[row] = item ? item->text().toDouble() : 0.0;        
        item = model->item(row, 3);        
        PointDataY[row] = item ? item->text().toDouble() : 0.0;    
    }    
    // 檢測數(shù)據(jù)是否正確    
    if (!CheckCorrectData(MakingRowNum,PointDataX,PointDataY))    
    {       
        if (QMessageBox::question(this, "警告", "數(shù)據(jù)可能不正確,請檢查數(shù)據(jù)\r\nyes表示退出校正\r\nno表示繼續(xù)校正", QMessageBox::Yes | QMessageBox::No) == QMessageBox::Yes)       
        {           
            return false;       
        }    
    }    
    double x1 = -RealCorrectSizeX / 2;    
    double y1 = -RealCorrectSizeY / 2;    
    double x2 = RealCorrectSizeX / 2;    
    double y2 = RealCorrectSizeY / 2;    
    // 調(diào)用 ZScan_CorrectMorePtIter 函數(shù),傳遞適當(dāng)?shù)膮?shù)    
    int ret = ZScan_CorrectMorePtIter(g_handle, ui->scan_list->currentIndex(), PointDataX, PointDataY, ui->checkBox->isChecked(), sqrt(countRow()), ui->Units->text().toDouble(),x1, y1, x2, y2, ui->mark_Size->text().toDouble(), 1.0, tableStartNum, PreCorrectFlag);    
    if (CheckError(ret, "ZScan_CorrectMorePtIter"))        
        return false;    
    PreCorrectFlag = 1;    
    return true;
}

3.根據(jù)校正文件進行振鏡校正

原理: 校正文件本質(zhì)上是通過多點迭代校正生成的,將校正點數(shù)據(jù)都存儲在文件中,通過讀取校正文件,將數(shù)據(jù)讀出,對振鏡進行校正,若文件校正完存在輕微誤差可以通過文件補償?shù)U姆绞教岣咝U取?/p>

void MainWindow::on_but_Check_clicked()
{    
    if( 0 == g_handle)    
    {        
        QMessageBox::warning(this,"提示","控制器未連接!");        
        return;    
    }    
    QString fileName = QString::fromStdString(ui->file_Route->text()    
    .toLatin1().data());    
    if (fileName.isEmpty())    
    {        
        QMessageBox::critical(this, "錯誤", "請先選擇矯正文件!");        
        return;    
    }    
    if (ChangeDirMode == 1)    
    {        
        // 設(shè)置 X 和 Y 方向的步進比例        
        int ret = 0;        
        if (ui->x_Dir->text().toInt() == -1)        
        {            
            ret = ZAux_Direct_StepRatio(g_handle, markpara.AxisList[0], 1, -1);        
        }        
        else        
        {            
            ret = ZAux_Direct_StepRatio(g_handle, markpara.AxisList[0], 1, 1);        
        }        
        if (ret != 0)        
        {            
            QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("文件校正失敗  X方向設(shè)置失敗   錯誤碼:%1").arg(ret));            
            return;        
        }        
        if (ui->y_Dir->text().toInt() == -1)        
        {            
            ret = ZAux_Direct_StepRatio(g_handle, markpara.AxisList[1], 1, -1);        
        }        
        else        
        {            
            ret = ZAux_Direct_StepRatio(g_handle, markpara.AxisList[1], 1, 1);        
        }        
        if (ret != 0)        
        {            
            QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("文件校正失敗  Y方向設(shè)置失敗   錯誤碼:%1").arg(ret));            
            return;        
        }    
    }    
    int rest = ZScan_CorrectFromFile(g_handle, fileName.toLatin1().data(), scanNum, tableStartNum);//使用校正文件進行振鏡校正    
    if (rest != 0)    
    {        
        QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("文件校正錯誤   錯誤碼:%1").arg(rest));    
    }    
    else    
    {        
        QMessageBox::information(this, "信息", "文件校正完成");    
    }
}

05  通過振鏡校正例程對激光振鏡進行校正

1.多點迭代校正方式進行振鏡校正

(1)連接到控制器,并進行工藝參數(shù)設(shè)置,根據(jù)實際激光器類型和IO參數(shù)以及標(biāo)刻參數(shù)進行設(shè)置。

15.png

(2)輸入需要實際標(biāo)刻的尺寸,進行預(yù)校正標(biāo)刻,使用預(yù)校正標(biāo)刻的實際XY測量值來計算縮放比例,可以進行多次預(yù)校正標(biāo)刻和測量,計算出較為精準(zhǔn)的比例,這里的誤差越小,后續(xù)校正的次數(shù)將會減少。

16.png

(3)通過導(dǎo)入點數(shù)據(jù)或者手動填入點數(shù)據(jù),進行標(biāo)刻并校正,可以通過與標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)對比,直觀看到誤差。

17.png

(4)繼續(xù)測量標(biāo)刻點的數(shù)據(jù),導(dǎo)入點數(shù)據(jù)或手動添加到程序中,重復(fù)步驟二三提高校正精度。 若精度還是達不到要求,可以繼續(xù)加點迭代校正來提高精度,若已達到精度則可以將校正數(shù)據(jù)保存到校正文件中,方便后續(xù)直接使用文件校正。

18.png

2.文件校正方式進行振鏡校正

(1)選擇校正文件進行振鏡校正

19.png

(2)進行實際測量,若測量數(shù)據(jù)無誤,則校正完成。若出現(xiàn)點位誤差可采取坐標(biāo)補償?shù)姆绞竭M行補償校正,將補償值填入,進行校正并標(biāo)刻,重新測量數(shù)據(jù),可多次進行補償操作,若誤差過大,或者較多點位存在問題,需要使用多點疊加迭代校正的方式進行振鏡校正。

20.png

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本次,正運動技術(shù)開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正,就分享到這里。

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