強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750

MotionRT750是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)首家自主自研的x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨(dú)占確定CPU的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核。

該方案采用獨(dú)占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)性能的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。它將核心的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人算法、數(shù)控（CNC）及機(jī)器視覺(jué)等強(qiáng)實(shí)時(shí)的任務(wù)，集中運(yùn)行在1-2個(gè)專用CPU核上。與此同時(shí)，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實(shí)時(shí)任務(wù)。

此外集成MotionRT750 Runtime實(shí)時(shí)層與操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運(yùn)動(dòng)控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的絕對(duì)實(shí)時(shí)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適用于半導(dǎo)體、電子裝備等高速高精的應(yīng)用場(chǎng)合。

MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.跨平臺(tái)兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級(jí)CPU。

2.開(kāi)發(fā)靈活性：提供多語(yǔ)言編程接口，便于二次開(kāi)發(fā)與功能定制。

3.實(shí)時(shí)性提升：通過(guò)CPU內(nèi)核獨(dú)占機(jī)制與高效LOCAL接口，實(shí)現(xiàn)2-3μs指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴(kuò)展能力強(qiáng)化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運(yùn)動(dòng)控制及500μsEtherCAT周期。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125μsEtherCAT冗余架構(gòu)消除單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，保障連續(xù)生產(chǎn)。

6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍(lán)屏?xí)r仍可維持急停與安全停機(jī)功能有效，確保產(chǎn)線安全運(yùn)行。

7.功能擴(kuò)展性：實(shí)時(shí)內(nèi)核支持C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)，方便功能拓展與實(shí)時(shí)代碼提升效率。

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超實(shí)時(shí)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE6032H

XPCIE6032H運(yùn)動(dòng)控制卡集成6路獨(dú)立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254軸運(yùn)動(dòng)控制；125usEtherCAT通訊周期時(shí)，兩個(gè)端口配置冗余最高可支持32軸運(yùn)動(dòng)控制。6個(gè)EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。

此外，對(duì)于EtherCAT接口數(shù)量需求不高的客戶，我們也有衍生型號(hào)XPCIE2032H可選。同系列產(chǎn)品XPCIE2032H集成2路獨(dú)立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254軸運(yùn)動(dòng)控制；125usEtherCAT通訊周期時(shí)，單接口最高可支持32軸運(yùn)動(dòng)控制。2個(gè)EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。

XPCIE6032H運(yùn)動(dòng)控制卡面向半導(dǎo)體設(shè)備、精密3C電子、生物醫(yī)療儀器、新能源裝備、人形機(jī)器人及激光加工等高速高精場(chǎng)景，為固晶機(jī)、貼片機(jī)、分選機(jī)、鋰電切疊一體機(jī)、高速異形插件設(shè)備等自動(dòng)化裝備提供核心運(yùn)動(dòng)控制支持。

XPCIE6032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機(jī)性能與實(shí)時(shí)性足夠)。

2.板卡集成6路獨(dú)立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運(yùn)動(dòng)控制。

3.搭載運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750。

4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升了10-100倍以上。

5.板載16路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存、4路硬件位置比較輸出、4路通用PWM輸出。

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PCIe EtherCAT實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開(kāi)發(fā)的非實(shí)時(shí)痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H硬件特性：

1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出。

2.16軸EtherCAT同步周期500us，支持多卡聯(lián)動(dòng)。

3.板載16點(diǎn)通用輸入，16點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。

4.通過(guò)EtherCAT總線，可擴(kuò)展到512個(gè)隔離輸入或輸出口。

5.支持PWM輸出、精準(zhǔn)輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺(jué)飛拍等。

6.支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）。

7.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

8.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...

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PCI Express實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1028

PCI Express?總線運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1028，具備位置鎖存、多維高速硬件位置比較輸出PSO、同步跟隨、精準(zhǔn)觸發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制和I/O控制功能。配合正運(yùn)動(dòng)技術(shù)MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核使用，可高度滿足高速視覺(jué)篩選機(jī)應(yīng)用所需的運(yùn)動(dòng)控制需求。

XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專為高速視覺(jué)篩選設(shè)備設(shè)計(jì)的一款PCI Express?總線運(yùn)動(dòng)控制卡，內(nèi)置豐富的I/O、通訊接口，可以輕松地實(shí)現(xiàn)與視覺(jué)篩選機(jī)通信，非常匹配使用于1-12個(gè)相機(jī)+多個(gè)高速吹氣口的全自動(dòng)CCD光學(xué)篩選機(jī)等設(shè)備上使用。

高速視覺(jué)篩選設(shè)備示意圖

XPCIE1028自帶8路高速輸入和多達(dá)16路高速硬件位置比較輸出，能夠輕松實(shí)現(xiàn)視覺(jué)飛拍和高速、精準(zhǔn)觸發(fā)控制等視覺(jué)篩選機(jī)所需的多種實(shí)時(shí)性運(yùn)動(dòng)控制，以及高穩(wěn)定性。脈沖輸出+編碼器反饋，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)記錄編碼器的實(shí)時(shí)反饋位置，幫您更加精準(zhǔn)地控制設(shè)備。

XPCIE1028在光學(xué)篩選機(jī)上硬件方案1（8相機(jī)+8排料）

XPCIE1028在光學(xué)篩選機(jī)上硬件方案2（12相機(jī)+4排料）

XPCIE1028硬件特性：

1.支持電子凸輪、直線插補(bǔ)等運(yùn)動(dòng)控制功能。

2.板載28+2點(diǎn)通用輸入，32+2點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。

3.板載4路脈沖輸出，其中一路專用脈沖軸接口（差分脈沖輸出+編碼器反饋）。

4.支持8路高速鎖存輸入口，可記錄轉(zhuǎn)盤(pán)來(lái)料位置。

5.多達(dá)16路精準(zhǔn)輸出、硬件位置比較輸出，機(jī)器視覺(jué)飛拍檢測(cè)和篩選吹氣高速輸出，可根據(jù)需求分配。

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拱形運(yùn)動(dòng)

在高速貼裝行業(yè)中，常常會(huì)有非常多的高速抬升、平移、下降動(dòng)作，常規(guī)的直角門(mén)型運(yùn)動(dòng)在直角拐角處為了降低機(jī)臺(tái)震動(dòng)，不得不進(jìn)行減速停止，再重新加速的過(guò)程。

而拱形運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于：將直角拐彎處的運(yùn)動(dòng)軌跡處理成圓弧軌跡，不僅極大降低了減速程度，同時(shí)還保證了機(jī)臺(tái)的穩(wěn)定性，以及運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性，提高了整體加工效率。

拱形運(yùn)動(dòng)相關(guān)指令

拱形運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理

拱形運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)是將原本的門(mén)型運(yùn)動(dòng)里抬升、平移、下降三條直線插補(bǔ)，手動(dòng)拆分成直線、圓弧、直線、圓弧、直線五條插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，再用連續(xù)插補(bǔ)來(lái)保證速度的連續(xù)性，這需要我們事先知道原門(mén)型運(yùn)動(dòng)的空間4點(diǎn)坐標(biāo)，將直角軌跡改成圓弧軌跡。

1.門(mén)型運(yùn)動(dòng)軌跡

2.拱形運(yùn)動(dòng)軌跡

C#開(kāi)發(fā)流程

1.打開(kāi)Visual Studio 2022軟件選擇創(chuàng)建新項(xiàng)目。

2.選擇開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為“C#”和Windows窗體應(yīng)用(.NET Framework)。

3.選擇項(xiàng)目名稱、文件目錄位置及框架。

4.將廠商提供的C#的庫(kù)文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目中。

（1）將Zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面。

（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bindebug文件夾中。

5.打開(kāi)新建的項(xiàng)目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點(diǎn)擊顯示所有，然后鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊Zmcaux.cs文件，點(diǎn)擊包括在項(xiàng)目中。

6.進(jìn)入Form1.cs代碼編輯界面，寫(xiě)入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。

7.至此項(xiàng)目新建完成，可以進(jìn)行C#項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

函數(shù)說(shuō)明

1.連接控制器。

MotionRT750主要使用ZAux_FastOpen來(lái)獲取連接句柄，建立通訊。

//LOCAL鏈接
private void Locallink_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (g_handle != (IntPtr)0)
    {
                MessageBox.Show("MotionRT750已鏈接!", "提示");
    }
    else
    {
                zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "", 1000, out g_handle);
                if (g_handle != (IntPtr)0)
                {
                        MessageBox.Show("MotionRT750鏈接成功!", "提示");
                        timer1.Enabled = true;
                        this.Text = "MotionRT750已鏈接";
                }
                else
                {
                        MessageBox.Show("控制器鏈接失敗，請(qǐng)檢查RT750是否打開(kāi)!", "警告");
                }
        }
}

2.實(shí)現(xiàn)拱形運(yùn)動(dòng)

分別設(shè)置拱形運(yùn)動(dòng)直線段與圓弧段的速度參數(shù)，并打開(kāi)連續(xù)插補(bǔ)保證運(yùn)動(dòng)速度連續(xù)，再計(jì)算出二個(gè)直線拐角轉(zhuǎn)成圓弧的起始點(diǎn)、圓心、結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)。

//運(yùn)動(dòng)軌跡A->B->C->D
float[] PointA = new float[3] { Convert.ToSingle(textBox20.Text), Convert.ToSingle(textBox21.Text), Convert.ToSingle(textBox22.Text) };
float[] PointB = new float[3] { Convert.ToSingle(textBox23.Text), Convert.ToSingle(textBox24.Text), Convert.ToSingle(textBox25.Text) };
float[] PointC = new float[3] { Convert.ToSingle(textBox26.Text), Convert.ToSingle(textBox27.Text), Convert.ToSingle(textBox28.Text) };
float[] PointD = new float[3] { Convert.ToSingle(textBox29.Text), Convert.ToSingle(textBox30.Text), Convert.ToSingle(textBox31.Text) };
//空間圓弧 起始點(diǎn)，結(jié)束點(diǎn)，圓心的坐標(biāo)
float[] PointNum = new float[9];
//臨時(shí)數(shù)據(jù)
float[] TempPosData = new float[3];
//直線段速度和圓弧段速度
float LineSpeed = Convert.ToSingle(textBox5.Text);
float CrSpeed = Convert.ToSingle(textBox8.Text);
float Cr = Convert.ToSingle(textBox45.Text);
//設(shè)置直線段速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, AxisList[0], LineSpeed);
//打開(kāi)連續(xù)插補(bǔ)
zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, AxisList[0], 1);
//運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, AxisList, PointA);
//計(jì)算拐角1的相關(guān)數(shù)據(jù)
ZAux_Direct_AutoCham(g_handle, PointA, PointB, PointC, Cr, 100, PointNum);
//運(yùn)動(dòng)到拐角1的空間圓弧的起點(diǎn)
TempPosData[0] = PointNum[0];
TempPosData[1] = PointNum[1];
TempPosData[2] = PointNum[2];
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, AxisList, TempPosData);
//設(shè)置空間圓弧的起始速度，限制速度，結(jié)束速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetStartMoveSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
zmcaux.ZAux_Direct_SetEndMoveSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
//開(kāi)始拐角1
zmcaux.ZAux_Direct_MSphericalABSSp(g_handle, 3, AxisList, PointNum[3], PointNum[4], PointNum[5], PointNum[6], PointNum[7], PointNum[8], 1, 0, 0);
//計(jì)算拐角2的相關(guān)數(shù)據(jù)
ZAux_Direct_AutoCham(g_handle, PointB, PointC, PointD, Cr, 100, PointNum);
//運(yùn)動(dòng)到拐角2的空間圓弧的起點(diǎn)
TempPosData[0] = PointNum[0];
TempPosData[1] = PointNum[1];
TempPosData[2] = PointNum[2];
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, AxisList, TempPosData);
//設(shè)置空間圓弧的起始速度，限制速度，結(jié)束速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetStartMoveSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
zmcaux.ZAux_Direct_SetEndMoveSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, AxisList[0], CrSpeed);
//開(kāi)始拐角2
zmcaux.ZAux_Direct_MSphericalABSSp(g_handle, 3, AxisList, PointNum[3], PointNum[4], PointNum[5], PointNum[6], PointNum[7], PointNum[8], 1, 0, 0);
//運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, AxisList, PointD);

打開(kāi)RTSys軟件示波器觀察軌跡

1.打開(kāi)【RTSys】軟件，點(diǎn)擊【PCI/Local】的【連接】通訊上MotionRT750。

2.打開(kāi)【示波器】工具。

3.設(shè)置示波器參數(shù)。數(shù)據(jù)源選擇【DPOS】，編號(hào)選擇對(duì)應(yīng)的【軸號(hào)】，實(shí)現(xiàn)【顯示】，顯示模式選擇【XYZ模式】，勾選【連續(xù)采集】，觸發(fā)模式選擇【自動(dòng)觸發(fā)】，然后點(diǎn)擊【啟動(dòng)】按鈕。

4.打開(kāi)C#例程，連接【鏈接】，再點(diǎn)擊【運(yùn)動(dòng)】執(zhí)行拱形運(yùn)動(dòng)，觀察示波器軌跡。

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完整代碼獲取地址

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本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750(四)：高速貼裝應(yīng)用中的拱形運(yùn)動(dòng)，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇