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Ubuntu是一款免費(fèi)且開源的操作系統(tǒng)，基于強(qiáng)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(yùn)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(yùn)動ZMC408SCAN-V22運(yùn)動控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進(jìn)行開發(fā)使用。
01 ZMC408SCAN-V22硬件介紹
ZMC408SCAN-V22是正運(yùn)動技術(shù)推出的高性能雙振鏡運(yùn)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(dá)16軸運(yùn)動控制，支持 直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、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(shí)現(xiàn)實(shí)時的運(yùn)動控制。
ZMC408SCAN-V22通過CAN、EtherCAT總線可以連接各個擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展數(shù)字量、模擬量或運(yùn)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(jī)軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊》。
02 Linux下使用Ubuntu+Qt進(jìn)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(jìn)行振鏡校正時標(biāo)刻的矩形
振鏡校正后標(biāo)刻的矩形
（二）新建 Qt 項(xiàng)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(xiàng)目向?qū)А?選擇Application項(xiàng)目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)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(xiàng)目文件夾中。
（2）在Qt Creator選擇新建的Qt項(xiàng)目右擊選擇“Add Library...” → “External library”點(diǎn)擊next，將剛才復(fù)制到項(xiàng)目文件夾上的libzmotion.so和libZScanCorrect.so庫文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中。
（3）在Qt Creator下右擊新建的Qt項(xiàng)目，選擇“Add Existing Files...”，將之前復(fù)制到項(xiàng)目文件下的頭文件zmotion.h和ZScancorrect.h以及zmcaux.cpp和zmcaux.h添加到項(xiàng)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。
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
2.主要函數(shù)的介紹
（1）取消校正
（2）下載三次文件
（3）多點(diǎn)迭代校正
（4）保存校正數(shù)據(jù)到文件
（5）讀取校正文件
（6）使用校正文件進(jìn)行校正
（7）誤差補(bǔ)償后校正
（8）相關(guān)錯誤碼
04 振鏡校正例程的實(shí)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(shí)際的標(biāo)刻大小，通過實(shí)際的大小計(jì)算出與目標(biāo)標(biāo)刻尺寸的縮放比例，當(dāng)預(yù)校正的實(shí)際大小和目標(biāo)標(biāo)刻的大小一致時，可以進(jìn)行采點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)迭代校正的方式進(jìn)行振鏡校正
原理： 多點(diǎn)迭代校正，通過實(shí)際測量得到標(biāo)刻點(diǎn)數(shù)據(jù)，和標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)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(shí)際點(diǎn)數(shù)據(jù)對振鏡進(jìn)行校正，在經(jīng)過多次迭代校正后可以明顯看出實(shí)際點(diǎn)位數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)的誤差減小。
bool MainWindow::ScanCorrection(int MakingRowNum)
{
//通過點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)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(xiàng)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(diǎn)數(shù)據(jù)取出，進(jìn)行多點(diǎn)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(jìn)行振鏡校正
原理： 校正文件本質(zhì)上是通過多點(diǎn)迭代校正生成的，將校正點(diǎn)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(jìn)行校正，若文件校正完存在輕微誤差可以通過文件補(bǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行校正
1.多點(diǎn)迭代校正方式進(jìn)行振鏡校正
（1）連接到控制器，并進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置，根據(jù)實(shí)際激光器類型和IO參數(shù)以及標(biāo)刻參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
（2）輸入需要實(shí)際標(biāo)刻的尺寸，進(jìn)行預(yù)校正標(biāo)刻，使用預(yù)校正標(biāo)刻的實(shí)際XY測量值來計(jì)算縮放比例，可以進(jìn)行多次預(yù)校正標(biāo)刻和測量，計(jì)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。
（3）通過導(dǎo)入點(diǎn)數(shù)據(jù)或者手動填入點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)刻并校正，可以通過與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)對比，直觀看到誤差。
（4）繼續(xù)測量標(biāo)刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入點(diǎn)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(dá)不到要求，可以繼續(xù)加點(diǎn)迭代校正來提高精度，若已達(dá)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。
2.文件校正方式進(jìn)行振鏡校正
(1)選擇校正文件進(jìn)行振鏡校正
（2）進(jìn)行實(shí)際測量，若測量數(shù)據(jù)無誤，則校正完成。若出現(xiàn)點(diǎn)位誤差可采取坐標(biāo)補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行補(bǔ)償校正，將補(bǔ)償值填入，進(jìn)行校正并標(biāo)刻，重新測量數(shù)據(jù)，可多次進(jìn)行補(bǔ)償操作，若誤差過大，或者較多點(diǎn)位存在問題，需要使用多點(diǎn)疊加迭代校正的方式進(jìn)行振鏡校正。
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本次，正運(yùn)動技術(shù)開放式激光振鏡運(yùn)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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正運(yùn)動技術(shù)專注于運(yùn)動控制技術(shù)研究和通用運(yùn)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(yùn)動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)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(yùn)動控制核心技術(shù)和實(shí)時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動控制卡_運(yùn)動控制器_EtherCAT運(yùn)動控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動控制PLC_運(yùn)動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動控制卡等等。
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