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　　2021年全球激光清洗市場產值約6.67億美元，2023年這一數值達到7.24億美元，需求呈持續上升趨勢。在市場需求的推動下，激光清洗應用領域不斷拓展，從工業制造到汽車、航空航天、核電、半導體，甚至醫療和美容行業，激光清洗技術都發揮其獨特優勢，為各領域帶來清潔、高效的解決方案。本文主要介紹了ZMC408SCAN-V22激光振鏡運動控制器在激光清洗行業的應用，幫助讀者更深入地了解ZMC408SCAN-V22這一款產品的性能特點。

　　文/深圳市正運動技術有限公司

　　1 市場應用背景

　　激光清洗通過高能量的連續或脈沖激光束瞬間聚焦于基體表面的污染物，實現高效的“消融”清洗過程，極大地減少了對基體材料的損傷和環境污染的影響，展現了其在提高生產效率、保證產品質量方面的非凡潛力。

　　2021年全球激光清洗市場產值約6.67億美元，2023年這一數值達到7.24億美元，需求呈持續上升趨勢。在市場需求的推動下，激光清洗應用領域不斷拓展，從工業制造到汽車、航空航天、核電、半導體，甚至醫療和美容行業，激光清洗技術都發揮其獨特優勢，為各領域帶來清潔、高效的解決方案。

　　圖1 常見激光清洗材料

　　2 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運動控制器在激光清洗的應用與傳統方案的對比

　　(1)傳統方案存在的問題

　　傳統工業清洗過程主要依賴機械清洗和化學清洗，常面臨效率低、成本高和環境污染等問題，而傳統激光清洗方案也存在一些難題：

　　l 化學清洗：利用化學反應去除表面污染物，雖效率較高，但化學劑可能對環境和操作人員造成危害，且常需額外處理以減少化學殘留;

　　l 機械清洗：通過物理方法如打磨或刷洗等來清除表面污垢。直接性強，但可能損傷基體表面，尤其是在處理較為薄弱材料時，限制了其應用范圍，并且效率極低;

　　l 傳統激光清洗：激光振鏡控制系統+PLC/機器人+觸摸屏的方式，激光振鏡清洗系統與運動控制系統是分開的、相互獨立的，兩者之間要相互通訊，增加了硬軟件成本和通訊不穩定風險。

　　(2)正運動技術解決方案

　　針對市場應用“痛點”，正運動開發了一種基于開放式激光振鏡運動控制器的激光清洗解決方案，同一套硬件，既能控制激光清洗工藝，也能做運動控制和機器人控制，與運動模組、輸送帶、機械臂等設備配合使用，可實現大規模且高精度的清洗作業。

　　該方案無需化學清洗液、研磨、應力、耗材，即可實現基體表面污染物的非接觸式高速激光振鏡清洗;同時支持多種清洗軌跡控制，主要以激光打標方式的掃描填充模式進行掃描，其中螺旋掃描路徑模式可減少出現未燒蝕與重復燒蝕現象，提高清洗過程的整體均勻清洗和效率，為用戶提供了一種可持續且環保的激光清洗解決方案。

　　圖2 正運動基于開放式激光振鏡運動控制器的激光清洗解決方案

　　3 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運動控制器的產品介紹

　　圖3 ZMC408SCAN-V22產品圖

　　PCIE464產品硬件性能特點如下：

　　(1)4?16軸運動控制，支持點到點到多軸同步控制;

　　(2)板載4路差分脈沖軸接口+1路專用手輪接口;

　　(3)2路帶反饋激光振鏡接口、1路LASER和1路FIBER激光電源專用接口;

　　(4)激光振鏡控制與運動控制相互融合，可靈活構建多軸聯動等方式的激光加工系統;

　　(5)支持一維/二維/三維PSO功能，可做視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制;

　　(6)板載24路通用輸入和20路通用輸出，其中4路高速色標鎖存，4路PSO和8路PWM輸出;

　　(7)激光振鏡控制與運動控制相互融合，可靈活構建多軸聯動等方式的激光加工系統。

　　圖4 ZMC408SCAN-V22方案架構圖

　　4 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運動控制器在激光清洗應用中的方案

　　(1)ZMC408SCAN-V22激光清洗解決方案

　　圖5 ZMC408SCAN-V22激光清洗解決方案

　　l 運動軸：EtherCAT總線或者脈沖軸連接伺服/步進驅動器;

　　l 激光接口：連接YLR光纖激光器;

　　l 振鏡接口：通過XY2-100協議連接激光振鏡頭;

　　l EtherNET口：Modbus_TCP連接觸摸屏;

　　l EtherCAT接口：連接EtherCAT驅動器和EtherCAT IO擴展模塊。

　　(2)控制流程

　　采用第3方組態軟件+正運動RTSys編程平臺開發;支持總線或者脈沖伺服控制、激光功率控制、以及多種清洗軌跡控制。

　　圖6 激光清洗控制系統界面圖

　　①配置激光參數：根據激光器類型和接線配置相應參數;

　　②振鏡校正：使用校正軟件調整振鏡，保存校正參數;

　　③編輯清洗工藝和軸控制：根據產品設定激光路徑、焦點位置和軸動作;

　　④執行清洗：觸發激光和機械運動，進行清洗作業;

　　⑤檢測清洗效果：清洗結果是否符合預期，激光清洗效果如圖7所示。

　　圖7 激光清洗效果圖

　　在圖7中，左側：經過激光清洗后，表面更為平滑且色澤均勻，基體無損耗;右側：未處理的原始生銹的金屬片，表面覆蓋著大量的鐵銹斑跡。

　　(4)硬件選型配置如表1所示。

　　5 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運動控制器在激光清洗中的應用優勢

　　l 嵌入式激光振鏡運動控制器集成了運動控制、振鏡控制和激光控制等功能;

　　l 支持標準MODBUS協議與第三方HMI組態交互，助力設備系統商快速開發交付;

　　l 靈活的激光器功率調整，可根據激光器類型及接線配置自由調整相應激光器參數;

　　l 支持雙振鏡雙激光器控制、提高清洗加工效率;

　　l 支持同步控制功能，實時調整激光功率與移動速度，保證最佳清洗效果，避免燒蝕過度或不足，提高整體清洗質量;

　　l 無需化學清洗液，無需耗材且不產生二次污染物，安全環保。