Robotronix Controller for Laser and Scanner

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1 Robotronix Controller for Laser and Scanner ATTENZIONE Si consiglia l utilizzo del RoboCLASS esclusivamente all interno di un appropriato contenitore. ATTENZIONE Maneggiare con cura il RoboCLASS dentro il contenitore. Sistemi di condizionamento ausiliari potrebbero essere necessari per mantenere la temperatura ambiente entro i limiti di utilizzo. Si faccia riferimento alla specifica sezione per maggiori informazioni riguardanti le temperature di esercizio. ATTENZIONE Non utilizzare il RoboCLASS in modo non specificato in questo documento. Manomissioni al sistema ne possono compromettere le protezioni di sicurezza. Il danneggiamento volontario o involontario del sistema in qualche sua parte compromette la sicurezza del suo utilizzo. Se il prodotto è danneggiato, rispedirlo a Robotronix. 1

2 Figura 1 Vista superiore Figura 2 Quote e piano foratura 2

3 Panoramica Cosa serve per iniziare Il RoboCLASS, è un sistema sviluppato per venire incontro alle esigenze richieste nelle applicazioni di marcatura laser e packaging. RoboCLASS è basato sulla scheda RT/FPGA NI-9606 della National Instruments e su di esso trovano posto: - ingressi ed uscite digitali per uso generico; - un ingresso per la lettura di un encoder - importante per il MOTF (mark on the fly); - un connettore per la connessione di un motore stepper; - due connettori per il pilotaggio e controllo di 4 motori comandabili con treni di impulsi; - un connetttore per l'interfacciamento con periferiche XY2-100; - un connettore per l'interfacciamento con differenti tipologie di Laser. Essendo RoboCLASS basato su HW e SW National Instruments, vengono rilasciate delle librerie per ambiente labview che ne permettono la programmazione ad alto livello. Per utilizzare il RoboCLASS è necessario Hardware alimentatore 9-30 VDC 2A cavo ethernet incrociato Software Labview 2011 o successivi Labview Real-Time Module o successivi Labview FPGA Module o successivi 3

4 Dislocazione degli I/O I connettori presenti sul RoboCLASS sono indicati in figura. Nella tabella sottostante, per ciascuno di essi è riportato il tipo e la destinazione di utilizzo Posizione Connettore Tipologia Denominazione 1 IDC 16 poli Maschio J2: SCANNER 2 IDC 10 poli Maschio J1: PROG 3 IDC 6 poli Maschio J14: AO 4 IDC 20 poli Maschio J8: DAC BUS 5 IDC 16 poli Maschio J4: LCD 6 IDC 14 poli Maschio J13: EXT BUS 7 IDC 10 poli Maschio J12: LASER 8 IDC 40 poli Maschio J10: AXIS Jumper Block J18: Laser +5V +24V; J19: Axis +5V +24V 10 IDC 40 poli Maschio J6: AXIS IDC 14 poli Maschio J9: STEPPER CTR 12 IDC 16 poli Maschio J11: MOTOR + ENCODER 13 IDC 26 poli Maschio J3: +24V DI 14 IDC 40 poli Maschio J5: SSR 15 Morsetto 4 poli Power: alimentazione 9-30V Tabella 1 - Dislocazione degli I/O J2 SCANNER Il connettore SCANNER implementa lo standard industriale XY2-100 utilizzato per inviare le coordinate X, Y e Z dalla scheda di controllo al sistema di deflessione (scanner). La comunicazione tra scanner e laser rispecchia esattamente quanto previsto dallo standard, il layer fisico si basa su connessioni differenziali e la frequenza massima del clock è pari ad 2MHz (Nell'immagine in basso è visibile la temporizzazione dei canali utilizzati nel protocollo di trasmissione). Figura 3 Temporizzazione standard XY

5 La gestione del protocollo XY2-100 viene eseguita a basso livello dai VIs della libreria fornita assieme alla scheda RoboCLASS. 1 - Clock 2 + Clock 3 - Sync 4 + Sync 5 - Data X 6 + Data Y 7 - Data Y 8 + Data Y 9 -Data Z 10 +Data Z 11 - Status 1 (IN) 12 + Status 1 (IN) 13 - Data P 14 + Data P 15 - Status 2 (IN) 16 + Status 2 (IN) Clock Bit di sincronismo Canale X dato asse X Canale Y dato asse Y Canale Z dato asse Z Stato dello scanner Uso futuro Uso futuro Tabella 2 Piedinatura connettore J2 J1 PROG Connettore di programmazione della CPLD interna (funzionalità riservata al solo personale RobotroniX). J14 AO (Opzionale) Connettore per accesso uscite analogiche. 1 - Clock 2 + Clock 3 - Sync 4 + Sync 5 - Status 2 (IN) 6 + Status 2 (IN) Clock Bit di sincronismo Uso futuro Tabella 3 Piedinatura connettore J14 * NOTA: per abilitare questa funzione è necessario disporre della scheda di espansione RoboCLASS-DAC da installare sul connettore J8 J8 DAC BUS Slot riservato alla scheda di espansione RoboCLASS-DAC. 5

6 J4 LCD Connettore riservato al controllo della scheda di espansione RoboCLASS-LCD. Tale scheda è dotata di un display LCD 4 x 20 caratteri. La libreria per il controllo del display viene fornita assieme alla scheda di espansione. J13 EXT BUS Il connettore Ext Bus garantisce un collegamento diretto a 10 I/O della sbrio. E possibile configurare la direzione del segnale (IN/OUT) via software. Le caratteristiche dei segnali sono: Massima corrente per ogni I/O 1mA (le linee non sono dotate di protezione ma direttamente collegate all I/O della scheda SBRIO; fare riferimento al manuale del costruttore) Livelli logici : low voltage, V IL 0V min ; 0,8 V max high voltage, V IH 2,0V min ;3,465V max Livelli logici : high voltage, V OH low voltage, V OL Massima frequenza di lavoro 2,7V min ;3,3V max 0,0V min ; 0,4V max 10MHz 1 DIO0 2 DIO1 3 DIO2 4 DIO3 5 DIO4 6 DIO5 7 DIO6 LVTTL (compatibile TTL) 8 DIO7 9 DIO8 10 DIO V Tensione disponibile 5V 100mA max 12 GND Ground 13 N.C. Non connesso 14 N.C. Non connesso Configurabile via SW Tabella 4 Piedinatura connettore J13 6

7 J12 LASER Connettore dedicato al pilotaggio di un LASER. I segnali digitali in uscita possono lavorare in logica TTL (+5V) o 24V in funzione della posizione dello jumper J18. 1 AO1 ±10V, 12-bit, 1.7Msps 2 AO2 ±10V, 12-bit, 1.7Msps 3 DO1 5V o 24V, 400mA, 5MHz 4 DO2 5V o 24V, 400mA, 5MHz 5 DO3 5V o 24V, 400mA, 5MHz 6 DO4 5V o 24V, 400mA, 5MHz 7 DO5 5V o 24V, 400mA, 5MHz 8 +5V Tensione disponibile 5V 100mA max 9 GND Ground 10 N.C. Non connesso Tabella 5 Piedinatura connettore J12 J10 AXIS 3-4 Il connettore AXIS 3-4 controlla due dei quattro motori che RoboCLASS può gestire. I segnali digitali in uscita possono lavorare in logica TTL (+5V) o 24V in funzione della posizione dello jumper J19. 1,15,30,32 +5V Tensione disponibile 5V 100mA max 2,16,29,31, 33,35,37 GND Ground 3 ENC3 +A Canale A dell encoder del motore 3 in 4 ENC3 -A standard RS ENC3 +B Canale B dell encoder del motore 3 in 6 ENC3 -B standard RS ENC3 +Z Canale Z dell encoder del motore 3 in 8 ENC3 -Z standard RS ENC4 +A Canale A dell encoder del motore 4 in 10 ENC4 -A standard RS ENC4 +B Canale B dell encoder del motore 4 in 12 ENC4 -B standard RS ENC4 +Z Canale Z dell encoder del motore 4 in 14 ENC4 -Z standard RS DI1 5V, max 100 KHz 18 DO1 5V o 24V, 400mA, 5MHz 19 DI2 5V, max 100 KHz 20 DO2 5V o 24V, 400mA, 5MHz 21 DI3 5V, max 100 KHz 22 DO3 5V o 24V, 400mA, 5MHz 23 DI4 5V, max 100 KHz 24 DO4 5V o 24V, 400mA, 5MHz 25 DI5 5V, max 100 KHz 26 DO5 5V o 24V, 400mA, 5MHz 27 DI6 5V, max 100 KHz 28 DO6 5V o 24V, 400mA, 5MHz 7

8 34,36 +24V N.C. Non connesso Tabella 6 Piedinatura connettore J10 J6 AXIS 1-2 Il connettore AXIS 1-2 controlla due dei quattro motori che RoboCLASS può gestire. I segnali digitali in uscita possono lavorare in logica TTL (+5V) o 24V in funzione della posizione dello jumper J19. 1,15,30,32 +5V Tensione disponibile 5V 100mA max 2,16,29,31, 33,35,37 GND Ground 3 ENC3 +A Canale A dell encoder del motore 3 in 4 ENC3 -A standard RS ENC3 +B ENC3 -B Canale B dell encoder del motore 3 in standard RS ENC3 +Z Canale Z dell encoder del motore 3 in 8 ENC3 -Z standard RS ENC4 +A ENC4 -A Canale A dell encoder del motore 4 in standard RS ENC4 +B Canale B dell encoder del motore 4 in 12 ENC4 -B standard RS ENC4 +Z Canale Z dell encoder del motore 4 in 14 ENC4 -Z standard RS DI1 5V, max 100 KHz 18 DO1 5V o 24V, 400mA, 5MHz 19 DI2 5V, max 100 KHz 20 DO2 5V o 24V, 400mA, 5MHz 21 DI3 5V, max 100 KHz 22 DO3 5V o 24V, 400mA, 5MHz 23 DI4 5V, max 100 KHz 24 DO4 5V o 24V, 400mA, 5MHz 25 DI5 5V, max 100 KHz 26 DO5 5V o 24V, 400mA, 5MHz 27 DI6 5V, max 100 KHz 28 DO6 5V o 24V, 400mA, 5MHz 34,36 +24V N.C. Non connesso Tabella 7 Piedinatura connettore J6 8

9 J18-J19 JUMPER BLOCK L impostazione dei jumper J18 e J19 permette di selezionare il livello di tensione tra i valori +5V e +24V. Più precisamente J18 permette la selezione sui connettori LASER, mentre J19 permette la selezione sui connettori AXIS 1-2 e AXIS 3-4. J9 MOTOR DRV Connettore dedicato all installazione della scheda di espansione RoboCLASS-MTRDRV. Tale scheda permette di pilotare direttamente un motore stepper unipolare o bipolare utilizzando i pin del connettore J11. J11 MOTOR+ENCODER Il connettore J11 permette la connessione di un encoder differenziale e di un motore stepper unipolare o bipolare. La funzionalità di pilotaggio del motore è possibile solamente con scheda di espansione RoboCLASS-MTRDRV installata. 1 ENC1 +A Encoder standard RS-422, 10MHz 2 ENC1 A 3 ENC1 +B Encoder standard RS-422, 10MHz 4 ENC1 B 5 ENC1 +Z Encoder standard RS-422, 10MHz 6 ENC1 Z 7 +5V Tensione disponibile 5V 100mA max 8 GND Ground 9 FASE 1 Stepper bipolare o unipolare, 1A max 10 FASE 2 Stepper bipolare o unipolare, 1A max 11 COMUNE 1 Stepper bipolare comune 12 FASE 3 Stepper bipolare o unipolare, 1A max 13 FASE 4 Stepper bipolare o unipolare, 1A max 14 COMUNE 2 Stepper bipolare comune 15 GND Ground 16 N.C. Tabella 8 Piedinatura connettore J11 9

10 J3 +24V DI Il connettore J3 permette la connessione di 16 Digital a +24V. Tutte le 16 linee sono foto accoppiate. 1 IN 1 2 IN 14 3 IN 2 4 IN 15 5 IN 3 6 IN 16 7 IN 4 8,10,12,14,16 18,20,22,24 COM 9 IN 5 11 IN 6 13 IN 7 15 IN 8 17 IN 9 19 IN IN IN IN GND Tabella 9 Piedinatura connettore J3 J5 SSR Il connettore J5 permette la connessione di 16 Digital mediante la tecnologia solid state relay. 1 OUT1a 2 OUT1b 3 OUT2a 4 OUT2b 5 OUT3a 6 OUT3b 7 OUT4a 8 OUT4b 9 OUT5a 10 OUT5b 11 OUT6a 12 OUT6b 13 OUT7a 14 OUT7b 15 OUT8a 16 OUT8b 17 OUT9a 18 OUT9b Contatto 1 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 2 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 3 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 4 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 5 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 6 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 7 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 8 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 9 NO, 600mA, 60V, 5kHz 10

11 19 OUT10a 20 OUT10b 21 OUT11a 22 OUT11b 23 OUT12a 24 OUT12b 25 OUT13a 26 OUT13b 27 OUT14a 28 OUT14b 29 OUT15a 30 OUT15b 31 OUT16a 32 OUT16b GND Contatto 10 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 11 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 12 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 13 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 14 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 15 NO, 600mA, 60V, 5kHz Contatto 16 NO, 600mA, 60V, 5kHz Tabella 10 Piedinatura connettore J5 POWER: Power supply Il RoboCLASS richiede un alimentazione esterna compresa tra i 9 ed i 30 VDC. E raccomandabile una potenza pari a 55W 1 + IN 2 - IN Alimentazione 9-30VDC 3 + OUT 4 - OUT 9-30VDC Tabella 11 Piedinatura connettore POWER sbrio Per le caratteristiche della sbrio si rimanda al sito del produttore: 11

12 INDICE DEI PARAGRAFI J2 SCANNER... 4 J1 PROG... 5 J14 AO (Opzionale)... 5 J8 DAC BUS... 5 J4 LCD... 6 J13 EXT BUS... 6 J12 LASER... 7 J10 AXIS J6 AXIS J18-J19 JUMPER BLOCK... 9 J9 MOTOR DRV... 9 J11 MOTOR+ENCODER... 9 J3 +24V DI J5 SSR POWER: Power supply sbrio INDICE DELLE TABELLE Tabella 1 - Dislocazione degli I/O... 4 Tabella 2 Piedinatura connettore J Tabella 3 Piedinatura connettore J Tabella 4 Piedinatura connettore J Tabella 5 Piedinatura connettore J Tabella 6 Piedinatura connettore J Tabella 7 Piedinatura connettore J Tabella 8 Piedinatura connettore J Tabella 9 Piedinatura connettore J Tabella 10 Piedinatura connettore J Tabella 11 Piedinatura connettore POWER INDICE DELLE FIGURE Figura 1 Vista superiore... 2 Figura 2 Quote e piano foratura... 2 Figura 3 Temporizzazione standard XY