E1701 Modular Scanner Controller

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1 E1701 Modular Scanner Controller Kurzanleitung by HALaser Systems / OpenAPC Project Group 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Copyright Geschichte Sicherheit Überblick Features E1701D XY2/100 Digital Laser Scanner Controller Baseboard E1701A Analoges Laser Scanner Controller Baseboard E1701 LP8 Extensionboard E1701 Digi I/O Extensionboard E1701 Secondary Head Extensionboard Position innerhalb des Systems Elektrische Anschlüsse E1701D XY2/100 Digitales Laserscannercontroller-Baseboard Power User LEDs Laser LED Micro-SD-Card Laser/Scanner Signale XY2/100 Adapterkabel Erweiterungsanschlüsse E1701A Analoges Laserscannercontroller-Baseboard Ethernet USB Power Power LED User LEDs Laser LED Micro-SD-Card Laser/Scanner Signale Erweiterungsanschlüsse DAC-Kühlkörper E1701 LP8 Extension Board Lasersignale Erweiterungsanschlüsse E1701 Digi I/O Extension Board Digi I/O Opto-Konfiguration Erweiterungsanschlüsse E1701 Secondary Head Extensionboard Scannersignale Erweiterungsanschlüsse Kommandos und Programmierschnittstellen

3 1 Copyright Dieses Dokument ist by HALaser Systems. E1701 Base- und Extensionboards, die Hardware und deren Design sind Copyright / Handelsmarke von HALaser Systems / OpenAPC Project Group. IPG und andere sind Copyright / Handelsmarke der IPG Laser GmbH / IPG Photonics Corporation. Scanlab, RTC4, RTC5 und andere sind Copyright / Handelsmarke der Scanlab AG. SCAPS, USC1, USC2 und andere sind Copyright / Handelsmarke der SCAPS GmbH. Raylase, SP-ICE und andere sind Copyright / Handelsmarke der Raylase AG. Alle anderen Namen / Handelsmarken sind Copyright / Handelsmarken der jeweiligen Eigentümer. Teile der E1701 Firmware basieren auf lwip (oder neuer): Copyright (c) 2001, 2002 Swedish Institute of Computer Science. All rights reserved. Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met: 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer. 1. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution. 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. Teile der E1701 Firmware basieren auf FatFS R0.10a (oder neuer): FatFs module is an open source software to implement FAT file system to small embedded systems. This is a free software and is opened for education, research and commercial developments under license policy of following terms. Copyright (C) 2014, ChaN, all right reserved. The FatFs module is a free software and there is NO WARRANTY. No restriction on use. You can use, modify and redistribute it for personal, non-profit or commercial product UNDER YOUR RESPONSIBILITY. Redistributions of source code must retain the above copyright notice. Teile der E1701 Firmware basieren auf StarterWare 2.0 (oder neuer): 3

4 Copyright (C) 2010 Texas Instruments Incorporated - Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met: Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution. Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of its contributors may be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. Copyright (c) Texas Instruments Incorporated. All rights reserved. Software License Agreement Texas Instruments (TI) is supplying this software for use solely and exclusively on TI's microcontroller products. The software is owned by TI and/or its suppliers, and is protected under applicable copyright laws. You may not combine this software with "viral" open-source software in order to form a larger program. THIS SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND WITH ALL FAULTS. NO WARRANTIES, WHETHER EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE APPLY TO THIS SOFTWARE. TI SHALL NOT, UNDER ANY CIRCUMSTANCES, BE LIABLE FOR SPECIAL, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES, FOR ANY REASON WHATSOEVER. This is part of AM1808 Sitaraware USB Library and reused from revision 6288 of the Stellaris USB Library. 4

5 2 Geschichte Datum Änderungen im Dokument 10/2015 E1701A Beschreibung hinzugefügt 07/2015 Erste Version 5

6 3 Sicherheit Die in diesem Dokument beschriebene Hardware dient der Steuerung eines Laserscannersystems. Laserstrahlen können gesundheitliche und andere Schäden verursachen. Vor Installation und Inbetriebnahme ist daher die Einhaltung aller relevanten Sicherheitsregeln zu gewährleisten. Es liegt im alleinigen Verantwortungsbereich des Anwenders, alle notwendigen und relevanten Sicherheitsregeln betreffend Installation und Betrieb des Systems zu jeder Zeit strikt einzuhalten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass Laserequipment durch die Ansteuerung mit falschen Signalen beschädigt wird. Deshalb wird es dringend empfohlen, die von diesem Controller erzeugte Signale vor ihrer Verwendung zu überprüfen (z.b. mit einem Oszilloskop) um Fehlkonfigurationen oder sonstige Probleme vorab zu identifizieren. Das sollte vor jeder Erstinbetriebnahme und vor jeder Inbetriebnahme nach Softwareupdates gemacht werden. Die hier beschriebene Hardware wird ohne Gehäuse und ohne vorgefertigtes elektrisches Anschlussmaterial ausgeliefert. Sie ist für die Integration in Maschinen oder sonstige Geräte vorgesehen und nicht für den alleinstehenden Betrieb geeignet. Aus diesem Grund sind vor Inbetriebnahme alle Maßnahmen zur elektrischen Sicherheit und zur elektromagnetischen Verträglichkeit mit möglichen anderen Komponenten zu treffen. Das schließt zusätzliche, hardwaregestützte Sicherheitseinrichtungen (wie z.b. Notabschaltungen) mit ein. Es liegt im alleinigen Verantwortungsbereich des Anwenders, alle diesbezüglich notwendigen und relevanten Sicherheitsregeln zu jeder Zeit strikt einzuhalten. Fehler, Irrtümer, Änderungen und/oder Auslassungen in diesem Dokument bleiben vorbehalten. 6

7 4 Überblick Dieses Dokument beschreibt die E1701 Scanner Controller Familie. Dabei handelt es sich um Ansteuerboards für Galvanometerscanner mit zwei oder drei Achsen. Abhängig von den optional einzusetzenden Erweiterungsboards werden auch verschiedenste Signale zur Ansteuerung von Lasern bereitgestellt. Zur Verwendung eines E1701-Scannersystems wird immer ein Baseboard benötigt, welches durch verschiedene Extensionboards erweitert werden kann. Diese Erweiterungen sind optional. Hier hängt es vom verwendeten Lasertyp und dem Einsatzzweck des Controllers ab, ob und wenn ja welche Erweiterungsboards benötigt werden. In der Regel können Extensionboards frei mit jedem Baseboardtypen und mit anderen Erweiterungen kombiniert werden. Für die Ausnahmefälle, in denen das nicht möglich ist, ist das in der Beschreibung der Extensionboards unten angegeben. Weiterhin kann ein Baseboard mit verschiedenen Erweiterungen aber nicht mit mehreren Extensionboards des gleichen Typs verwendet werden. Für die Ausnahmefälle, in denen das gleiche Extensionboard auch mehrfach eingesetzt werden kann, ist das in der Beschreibung unten angegeben. Eine vollständige Beschreibung der E1701 Scanner Controller Familie inklusive aller Programmierschnittstellen und -möglichkeiten ist im englischsprachigen Handbuch unter zu finden. 4.1 Features Im Folgenden werden die Features aller Base- und Extensionboards beschrieben E1701D XY2/100 Digital Laser Scanner Controller Baseboard Mit diesem Baseboard können 2D oder 3D Scanköpfe angesteuert werden, welche ein XY2/100 Interface besitzen. Es kann ohne Einschränkungen mit Extensionboards kombiniert werden und bietet folgende Features: XY2/100 Interface mit X-, Y- und Z-Kanal 100 MBit Ethernet Anschluss USB 2.0 Anschluss Online XYZ Korrektur mit Support für alle gängigen Korrekturdateiformate (wie SCAPS(tm).ucf, Scanlab(tm).ctb und.ct5, Raylase(tm).gcd) Umschaltung zwischen bis zu 16 Korrekturtabellen während des Markierprozesses möglich High-Definition online XYZ Korrektur mit BeamConstruct HD Korrekturdateien (.bco) 10 Mikrosekunden Vektorzykluszeit und Auflösung (Mikroschritt-Periode) Kommandoausführung in bis zu 0,5 Mikrosekunden Echtzeitverarbeitung von Laser- und Scannersignalen 26 Bit interne Auflösung für bessere Qualität auch bei real nur 16 Bit Hardwareausgabe Kann nahezu jeden Lasertyp ansteuern (eventuell sind Extensionboards wie unten beschrieben notwendig) zwei Laser-CMOS-Digitalausgänge zur Verwendung mit z.b. YAG, CO2, IPG(tm), SPI(tm) und kompatiblen Lasertypen (Ausgänge stellen PWM Frequenz, Q-Switch, FPK-Puls, CW/kontinuierliche Frequenz, stand-by Frequenz bereit); Frequenzen mit bis zu 20 MHz 512 MByte DDR3 RAM 1 GHz CPU Takt Support für Micro-SD und Micro-SDHC Karten Interne Kommando- und Vektordatenliste mit mehr als 20 Millionen Einträgen Kontinuierliche Kommandoliste, es muss nicht zwischen zwei Listen hin- und hergeschaltet werden BeamConstruct PRO Lizenz enthalten Open Source Compatibility Library emuliert existierende Programmierschnittstellen für schnellen und leichten Einsatz in existierender Software (enthält Scanlab(tm) RTC4(tm), SCAPS(tm) USC(TM)/SCI und andere Schnittstellen) 7

8 4.1.2 E1701A Analoges Laser Scanner Controller Baseboard Mit diesem Baseboard können 2D oder 3D Scanköpfe angesteuert werden, welche ein XY2/100 Interface besitzen. Es kann ohne Einschränkungen mit Extensionboards kombiniert werden und bietet folgende Features: 16 Bit Analoginterface mit X- und X-Kanal sowie +-5 und +-10V Ausgangsspannung 3x 12 Bit zusätzliche Analogausgänge mit 0..5V 100 MBit Ethernet Anschluss USB 2.0 Anschluss Online XYZ Korrektur mit Support für alle gängigen Korrekturdateiformate (wie SCAPS(tm).ucf, Scanlab(tm).ctb und.ct5, Raylase(tm).gcd) Umschaltung zwischen bis zu 16 Korrekturtabellen während des Markierprozesses möglich High-Definition online XYZ Korrektur mit BeamConstruct HD Korrekturdateien (.bco) 10 Mikrosekunden Vektorzykluszeit und Auflösung (Mikroschritt-Periode) Kommandoausführung in bis zu 0,5 Mikrosekunden Echtzeitverarbeitung von Laser- und Scannersignalen 26 Bit interne Auflösung für bessere Qualität auch bei real nur 16 Bit Hardwareausgabe Kann nahezu jeden Lasertyp ansteuern (eventuell sind Extensionboards wie unten beschrieben notwendig) 512 MByte DDR3 RAM 1 GHz CPU Takt Support für Micro-SD und Micro-SDHC Karten Interne Kommando- und Vektordatenliste mit mehr als 20 Millionen Einträgen Kontinuierliche Kommandoliste, es muss nicht zwischen zwei Listen hin- und hergeschaltet werden BeamConstruct PRO Lizenz enthalten Open Source Compatibility Library emuliert existierende Programmierschnittstellen für schnellen und leichten Einsatz in existierender Software (enthält Scanlab(tm) RTC4(tm), SCAPS(tm) USC(TM)/SCI und andere Schnittstellen) E1701 LP8 Extensionboard Dieses Board stellt Signale zur Ansteuerung diverser zusätzlicher Lasertypen bereit und bietet die folgenden Features: LP8 8 Bit CMOS Level Parallelinterface um z.b. die Laserleistung zu steuern LP8 Latch CMOS Level Digitalausgang zur Verwendung mit IPG(tm) und kompatiblen Lasertypen Masteroszillator CMOS Level Digitalausgang zur Verwendung mit IPG(tm) und kompatiblen Lasertypen 8 Bit 0..5V Analogausgang z.b. um die Laserleistung zu steuern (dieser Ausgang arbeitet parallel zu den LP8-Ausgängen) zwei Laser-CMOS-Digitalausgänge zur Verwendung mit z.b. YAG, CO2, IPG(tm), SPI(tm) und kompatiblen Lasertypen (Ausgänge stellen PWM Frequenz, Q-Switch, FPK-Puls, CW/kontinuierliche Frequenz, stand-by Frequenz bereit); Frequenzen mit bis zu 20 MHz E1701 Digi I/O Extensionboard Dieses Erweiterungsboard bietet zusätzliche Digitalein- und ausgänge für die Synchronisation und Kommunikation mit externen Geräten mit folgenden Features: 8 frei verwendbare Digitalausgänge mit entweder CMOS Level oder galvanisch getrennten und extern spannungsversorgten Ausgängen 8 frei verwendbare Digitaleingänge mit entweder CMOS Level oder galvanisch getrennten und extern spannungsversorgten Eingängen 2 Digitaleingänge zur Verwendung mit Encodersignalen für on-the-fly Markieroperationen E1701 Secondary Head Extensionboard Mit diesem Board ist es möglich, zusätzliche Scanköpfe anzuschließen, welche dann parallel zum ersten Kopf arbeiten. Als einzigen Ausgang bietet dieses Board eine zusätzliche XY2/100 Schnittstelle an. Dieses Board kann nur zusammen mit dem E1701D Baseboard verwendet werden. 8

9 5 Position innerhalb des Systems Der E1701 Scannercontroller kann zum Host-PC via Ethernet oder USB angeschlossen werden um die Lasermarkierdaten von der BeamConstruct oder ControlRoom Software zu erhalten. Bei der Verwendung von Ethernet ist die Verwendung der USB-Schnittstelle optional, aber erforderlich um die BeamConstruct PRO Lizenz vom Controller zu erhalten: Da die 100 MBit Ethernetschnittstelle deutlich schneller als USB arbeitet, ist diese Verbindung zu bevorzugen. Bei Verwendung von USB und im Fall von besonders ungünstigen Markierdaten kann sonst der Start einer Markieroperation spürbar verzögert werden: 9

10 6 Elektrische Anschlüsse 6.1 E1701D XY2/100 Digitales Laserscannercontroller-Baseboard Das E1701D XY2/100 Laserscannercontroller-Baseboard bietet folgende Anschlüsse und Schnittstellen: 1. Ethernet zur Kommunikation mit dem Hostsystem und zur Übertragung von Markierdaten 2. USB über miniusb-anschluss zur Bereitstellung der BeamConstruct PRO Lizenz und optional zur Übertragung von Markierdaten (wenn Ethernet nicht verwendet wird) 3. Power Stromversorgungsanschluss 4. Power LED leuchtet, wenn die Spannungsversorgung in Ordnung ist 5. User LEDs zeigen Betriebs- und Fehlerzustände der Karte an 6. Laser LED zeigt den Modulationszustand des Lasers an 7. Reset-Knopf Onboard-Taster zum vollständigen Neustarten des Boards 8. Micro-SD-Karte Speicherplatz für Firmware, Konfigurationsdateien und zusätzliche Daten 9. Laser/Scanner Signale weißer, 26-poliger Laser- und Scanner-Signalanschluß welcher XY2/100 Scannersignale sowie Laser und Steuersignale bereitstellt 10. Erweiterungsanschluss zum Aufstecken zusätzlicher Extensionboards, welche die Funktionalität der Basiskarte erweitern Power Die Stromversorgung erfolgt über den runden Anschluss seitlich des Ethernetports über einen 2.1 mm x 5.5 mm Rundstecker mit 5V DC +/- 0.1V und 2.5A (geglättet und stabilisiert, positiver Pol auf dem inneren Kontakt). Abhängig von der Umgebung kann es notwendig sein, das Stromversorgungskabel mit Ferritkernen zu versehen, um Störeinstrahlungen zu vermeiden User LEDs Der Zustand der Karte wird über vier Zusatz-LEDs angezeigt: 10

11 1. Boot- und Alive-LED diese LED leuchtet während des Bootvorganges (Laden und Starten der Firmware) permanent. Wenn der Controller betriebsbereit ist blinkt diese LED langsam. Ist das für länger als 10 Sekunden nicht mehr der Fall, so muss der Controller neu gestartet werden. Zeigt die LED nach dem Einschalten der Stromversorgung kein Licht, so ist die Micro-SD-Karte und die darauf befindliche Firmware zu überprüfen. 2. Marking Active LED diese LED leuchtet, so lange ein Markiervorgang aktiv ist. 3. Stopp LED diese LED leuchtet, so lange ein externes Stopp-Signal ansteht und erkannt wurde. 4. Fehler-LED diese LED leuchtet im Fall eines fatalen Fehlers, der in der Regel dazu führt, dass der Controller nicht weiter betrieben werden kann. In diesem Fall sind die Firmware-Version, die Version der Hostsoftware sowie die letzten Änderungen an der Konfiguration zu überprüfen Laser LED Diese LED arbeitet parallel zum LaserGate-Ausgang und zeigt den Modulationszustand des Lasers an, sie leuchtet, wenn der LaserGate-Ausgang HIGH ist Micro-SD-Card Die Micro-SD-Karte dient als Speicherplatz für die Firmware (e1701.fwi und e1701.dat), für die Konfigurationsdaten (e1701.cfg) sowie eventuelle Stand-Alone-Programme (.epr und Zusatzdateien). Die Datei E1701.cfg ist dabei eine ASCII-Textdatei über welche die Karte konfiguriert werden kann (z.b. IP der Karten, Stand-Alone-Mode, Ethernet-Passwort, SNTP-Servereinstellungen, Pfad zur Korrekturdatei und vieles mehr) Laser/Scanner Signale Die Laser- und Scannersignale zur Ansteuerung der Galvos und der Strahlquelle werden auf dem 26-poligen weißen Anschluss bereitgestellt: Obere Pinreihe Signal Spannung Anmerkung Untere Pin- Reihe Signal Spannung Anmerkung 1 CLK- XY2/100-2 CLK+ XY2/100-3 SYNC- kompatible 4 SYNC+ kompatible 5 X- Signale 6 X+ Signale 7 Y- 8 Y+ 9 Z- 10 Z+ 11 LaserA CMOS, 0/5V, max 14 ma Laser- Steuer- 12 GND GND 11

12 13 Laser CMOS, 0/5V, Signale 14 GND GND Gate max 14 ma 15 LaserB CMOS, 0/5V, 16 ExtStart CMOS, 0/5V Eingang max 14 ma 17 5V 5V 18 ExtStop CMOS, 0/5V Eingang 19 GND GND 20 GND GND 21 GND GND 22 GND GND 23 GNDopt GND 24 GNDopt GND 25 GNDopt GND XY2/100 Adapterkabel Das E1701D Baseboard kann XY2/100-kompatible Scannersysteme direkt ansteuern. Dafür ist ein Adapterkabel erforderlich, welches bei HALaser Systems erhältlich ist und folgende, standardkonforme Anschlüsse bietet: 1 CLK- 2 SYNC- 3 X- 4 Y- 5 Z GND 12 optional GND 13 optional GND 14 CLK+ 15 SYNC+ 16 X+ 17 Y+ 18 Z+ 23 GND 24 GND 25 optional GND 1 LaserA (PWM, Q-Switch, ) 2 LaserGate 3 LaserB (FPK) 4 5V 5 GND 6 GND 7 GND 8 ExtStart 9 ExtStop Erweiterungsanschlüsse Auf den Erweiterungsanschlüssen können zusätzliche Boards angebracht werden. Hierbei ist auf die korrekte Orientierung zu achten, welche durch einen Codierpin angezeigt wird. Die Anschlüsse sind nicht für den Dauergebrauch vorgesehen, d.h. ein ständiges Wechseln als Teil des Produktionsprozesses ist nicht vorgesehen. 12

13 Codierposition mit geschlossenem Loch auf der Unterseite und fehlendem Pin auf der Oberseite ACHTUNG: Beim Aufstecken eines Extensionboards: 1. auf korrekte Orientierung des Board achten 2. alle Pins exakt positionieren und 1:1 auf die zugehörigen Löcher des Erweiterungssteckers setzen 3. die Boards vorsichtig zusammendrücken, DABEI KEINEN DRUCK AUF DIE BOARDS SONDERN NUR AUF DIE ERWEITERUNGSSTECKER AUSÜBEN! ACHTUNG: Beim Entfernen eines Extensionboards nicht an den Erweiterungssteckern ziehen sondern seitlich an der langen Seite der Leiterplatte fassen und dort gleichmäßig Zug ausüben: 6.2 E1701A Analoges Laserscannercontroller-Baseboard 13

14 Das analoge E1701A Laserscannercontroller-Baseboard bietet folgende Anschlüsse und Schnittstellen: 1. Ethernet zur Kommunikation mit dem Hostsystem und zur Übertragung von Markierdaten 2. USB über microusb-anschluss zur Bereitstellung der BeamConstruct PRO Lizenz und optional zur Übertragung von Markierdaten (wenn Ethernet nicht verwendet wird) 3. Power Stromversorgungsanschluss 4. Power LED leuchtet, wenn die Spannungsversorgung in Ordnung ist 5. User LEDs zeigen Betriebs- und Fehlerzustände der Karte an 6. Laser LED zeigt den Modulationszustand des Lasers an 7. Micro-SD-Karte Speicherplatz für Firmware, Konfigurationsdateien und zusätzliche Daten 8. Laser/Scanner Signale weißer, 26-poliger Laser- und Scanner-Signalanschluß welcher die analogen Scannersignale sowie Laser und Steuersignale bereitstellt 9. Erweiterungsanschluss zum Anschließen zusätzlicher Extensionboards, welche die Funktionalität der Basiskarte erweitern 10. DAC-Kühlkörper Ethernet Für eine Beschreibung der Ethernet-Schnittstelle siehe den entsprechenden Abschnitt in der Beschreibung der E1701D oben USB Der USB-Anschluss kann nur zur Übertragung von Markierdaten bzw. zur Ansteuerung des Boards verwendet werden. Eine Stromversorgung des Boards über USB ist nicht möglich, hierzu ist eine +-15V Einspeisung auf dem 6-poligen Stromversorgungsanschluss notwendig (siehe folgender Abschnitt). Auch wenn das Board bei der Versorgung über USB bootet und auch angesteuert werden kann, so wird es in diesem Fall keinerlei Steuersignale ausgeben Power Die Stromversorgung erfolgt ausschließlich über den 6-poligen Anschluss in der linken oberen Ecke des Boards: 14

15 Es werden +- 15V DC Eingangsspannung benötigt (geglättet und stabilisiert). Um eine unnötige Erwärmung der Komponenten des Boards zu vermeiden, ist es möglich, den Controller mit verringerten Spannungswerten zu betreiben: wenn die XY-Ausgänge mit +-5V betrieben werden ist eine Versorgungspannung von +-8V ausreichend wenn die XY-Ausgänge mit +-10V betrieben werden ist eine Versorgungspannung von +-13V ausreichend Ein Betrieb des E1701A-Controllers mit einer geringeren Versorgungsspannung als den maximalen +-15V ist darüber hinaus nicht nur geeignet, das Board kühler zu halten, sondern auch um die Gesamtleistungsaufnahme während des Betriebs zu verringern. Abhängig von der Umgebung kann es notwendig sein, das Stromversorgungskabel mit Ferritkernen zu versehen, um Störeinstrahlungen zu vermeiden Power LED Für eine Beschreibung der Power LED siehe den entsprechenden Abschnitt in der Beschreibung der E1701D oben User LEDs Für eine Beschreibung der User-LED's siehe den entsprechenden Abschnitt in der Beschreibung der E1701D oben Laser LED Diese LED arbeitet parallel zum LaserGate-Ausgang und zeigt den Modulationszustand des Lasers an, sie leuchtet, wenn der LaserGate-Ausgang HIGH ist Micro-SD-Card Die Micro-SD-Karte dient als Speicherplatz für die Firmware (e1701.fwi und e1701.dat), für die Konfigurationsdaten (e1701.cfg) sowie eventuelle Stand-Alone-Programme (.epr und Zusatzdateien). Die Datei E1701.cfg ist dabei eine ASCII-Textdatei über welche die Karte konfiguriert werden kann (z.b. IP der Karten, Stand-Alone-Mode, Ethernet-Passwort, SNTP-Servereinstellungen, Pfad zur Korrekturdatei und vieles mehr). 15

16 6.2.8 Laser/Scanner Signale Die Laser- und Scannersignale zur Ansteuerung der Galvos und der Strahlquelle werden auf dem 26-poligen weißen Anschluss bereitgestellt: Obere Pinreihe Signal Spannung Anmerkungen Untere Pinreihe Signal Spannung Anmerkungen 1 X+ +-5V / +-10V, max 10 ma 2 X- +-5V / +-10V, max 10 ma 3 Y+ +-5V / +-10V, max 10 ma 4 Y- +-5V / +-10V, max 10 ma 5 A1 0..5V, max 10 6 GND A1 GND ma 7 Statischer Interlock Verbunden mit Pin 8 8 Statischer Interlock 9 A1 0..5V, max GND A1 GND ma 11 A2 0..5V, max GND A2 GND ma 13 A3 0..5V, max GND A3 GND ma 15 LaserGate CMOS, 0/5V, 16 GND GND max 14 ma ExtStart CMOS, 0/5V Eingang 19 5V 5V 20 ExtStop CMOS, 0/5V Eingang GND GND 25 LaserGate CMOS, 0/5V, max 14 ma 26 Verbunden mit Pin 7 LaserGate gibt ein Lasermodulationssignal aus und schaltet den Laser während Markierbewegungen ein sowie während Sprüngen aus. Die Ausgänge LaserGate auf Pin 15 und LaserGate auf Pin 25 sind parallel geschaltet, d.h. der maximal zulässige Strom liegt für beide Ausgänge zusammen bei 14 ma. Die analogen Ausgänge A1..A3 sind zusätzliche analoge Steuerausgänge. Die Ausgänge A1 auf Pin 5 und A1 auf Pin 9 sind parallel geschaltet, d.h. der maximal zulässige Strom liegt für beide Ausgänge zusammen bei 10 ma. Die statischen Interlocks auf Pin 7 und 8 dienen der Kompatibilität mit dem ILDA-Standard. ACHTUNG: diese Ausgänge sind fest miteinander verbunden, d.h. es existiert kein Betriebszustand, bei dem die Verbindung zwischen Pin 7 und 8 getrennt werden würde! Aus diesem Grund kann diese Verbindung nicht für eine Sicherheitsabschaltung verwendet werden, hier sind zusätzliche, externe Sicherheitsmaßnahmen erforderlich! Erweiterungsanschlüsse Die Verwendung der Erweiterungsanschlüsse ist im Abschnitt zur E1701D Controllerkarte oben beschrieben. ACHTUNG_ im Gegensatz zur E1701D ist es bei der E1701A Controllerkarte nicht möglich, Erweiterungskarten oben auf zu setzen. Hier müssen die Extensionboards zwischen der E1701A Basiskarte sowie deren zugehöriger Prozessorkarte eingesetzt werden, der E1701A Controller bildet immer den Abschluss auf oberster Ebene. ACHTUNG: Beim Aufstecken eines Extensionboards oder des E1701A Basisboards: 4. auf korrekte Orientierung des Board achten 5. alle Pins exakt positionieren und 1:1 auf die zugehörigen Löcher des Erweiterungssteckers setzen 6. die Boards vorsichtig zusammendrücken, DABEI KEINEN DRUCK AUF DIE BOARDS SONDERN NUR AUF DIE ERWEITERUNGSSTECKER AUSÜBEN! 16

17 ACHTUNG: Beim Entfernen eines Extensionboards bzw. des E1701A Basisboards vom zugehörigen Prozessorboard nicht an den Erweiterungssteckern ziehen sondern seitlich an der langen Seite der Leiterplatte fassen und dort gleichmäßig Zug ausüben: DAC-Kühlkörper Die Kühlkörper der DAC-Bausteine auf der E1701A können während des Betriebes sehr heiß werden. Die normale Betriebstemperatur kann dabei bis zu 125 C betragen, ohne dass die Hardware beschädigt oder deren Lebensdauer verringert werden würde. Allerdings ist bei der Integration darauf zu achten dass a) eine ausreichende Belüftung vorhanden ist und b) niemand und nichts mit diesen Kühlkörpern in Berührung kommt um Verletzungen oder Beschädigungen auszuschließen. Um die Temperatur an diesen Kühlkörpern zu minimieren, kann das Board auch mit verringerten Versorgungsspannungen betrieben werden siehe dazu den Abschnitt zur Stromversorgung oben. 6.3 E1701 LP8 Extension Board Das E1701 LP8 Extensionboard kann zusammen mit dem E1701D und dem E1701A Basisboard verwendet werden und bietet folgende Features: 17

18 1. MO LED zeigt den Status des Masteroszillator-Ausganges an 2. Lasersignale schwarzer 26-poliger Anschluss welcher Signale zur Ansteuerung eines Lasers bereitstellt 3. Erweiterungsanschluss zum Aufstecken weiterer Extensionboards, welche dann zusätzliche Funktionalitäten bereitstellen Lasersignale Der schwarze, 26-polige Anschluss stellt zusätzliche Signale zur Verfügung, welche z.b., zusammen mit YAG, CO2, IPG, Fiber und kompatiblen Lasertypen verwendet werden können. Um eine Verwechslung mit dem ebenfalls 26-poligen Anschluss des Basisboards zu vermeiden, ist dieser Stecker schwarz. Der Anschluss stellt folgende Signale zur Verfügung: Obere Signal Spannung Anmerkung Untere Signal Spannung Anmerkung Pinreihe Pinreihe 1 LP8_0 CMOS, 0/5V, 2 GND GND max 8 ma 3 LP8_1 CMOS, 0/5V, 4 max 8 ma 5 LP8_2 CMOS, 0/5V, 6 5V 5V max 8 ma 7 LP8_3 CMOS, 0/5V, 8 MO CMOS, 0/5V, Master- max 8 ma 9 LP8_4 CMOS, 0/5V, max 8 ma max 8 ma 10 A0 0..5V, max 15 ma oszillator Analogausgang, arbeitet parallel zu LP8- Ausgängen 11 LP8_5 CMOS, 0/5V, 12 max 8 ma 13 LP8_6 CMOS, 0/5V, 14 max 8 ma 15 LP8_7 CMOS, 0/5V, 16 max 8 ma 17 LP8 CMOS, 0/5V, 18 5V 5V Latch max 8 ma 19 LaserB CMOS, 0/5V, max 14 ma FPK 20 mit Pin 21 verbunden 21 mit Pin 20 verbunden 22 LaserA CMOS, 0/5V, max 14 ma 23 GND GND V 5V 26 Laser Gate 1 CMOS, 0/5V, max 14 ma PWM, Frequenz oder Q-Switch 18

19 6.3.2 Erweiterungsanschlüsse Auf den Erweiterungsanschlüssen können zusätzliche Boards angebracht werden. Eine detaillierte Beschreibung findet sich im zugehörigen Abschnitt oben. 6.4 E1701 Digi I/O Extension Board Das E1701 Digi I/O Extensionboard kann zusammen mit dem E1701D und dem E1701A Basisboard verwendet werden und bietet folgende Features: 1. Digi I/O galvanisch trennbare digitale Ein- und Ausgänge 2. optionale Eingänge für 90 Grad phasenverschobenes Encodersignal zur Verwendung mit on-the-fly - Anwendungen 3. Opto-Konfiguration Auswahl des Betriebsmodus für die Digital-IO s 4. Eingangsstatus-LEDs zeigen den LOW/HIGH-Zustand der Digitaleingänge an 5. Erweiterungsanschluss zum Aufstecken weiterer Extensionboards, welche dann zusätzliche Funktionalitäten bereitstellen ACHTUNG: es ist nicht zulässig, mehr als ein Digi I/O Erweiterungsboard auf dem bleichen Basisboard zu betreiben! Der Einsatz von zwei oder mehreren Digi I/O Extensionboards kann das Baseboard irreparabel beschädigen! Digi I/O Der 20-polige Anschluss stellt die Digitalein- und ausgänge zur Verfügung, welche optional galvanisch getrennt betrieben werden können: Obere Signal Spannung Anmerkung Untere Signal Spannung Anmerkung Pinreihe Pin- Reihe 1 V ext 5..24V Externe Spannungsversorung, nur bei galvanisch getrenntem Betrieb zu 2 GND ext GND Externe Masse 3 DOut0 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 5 DOut1 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 1Benötigt Hardwarerevision 1.1 oder neuer verwenden! Voreingestellter Level: LOW Voreingestellter Level: LOW 4 DIn0 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 6 DIn1 CMOS, 0/5V oder 0/V ext Encodereingang A für marking on-the-fly Encodereingang B für marking 19

20 7 DOut2 CMOS, 0/5V oder Voreingestellter 0/Vext Level: LOW 9 DOut3 CMOS, 0/5V oder Voreingestellter 0/Vext Level: LOW 11 DOut4 CMOS, 0/5V Voreingestellter oder 0/V ext Level: HIGH 13 DOut5 CMOS, 0/5V Voreingestellter oder 0/V ext Level: HIGH 15 DOut6 CMOS, 0/5V Voreingestellter oder 0/V ext Level: HIGH 17 DOut7 CMOS, 0/5V Voreingestellter oder 0/V ext Level: HIGH 19 V 5V Bordspannung, nicht bei galvanisch getrenntem Betrieb zu verwenden on-the-fly 8 DIn2 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 10 DIn3 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 12 DIn4 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 14 DIn5 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 16 DIn6 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 18 DIn7 CMOS, 0/5V oder 0/V ext 20 GND GND Board-interne Masse Opto-Konfiguration Mit diesen Jumpern kann der Betriebsmodus der Digital-IOs 0..7 ausgewählt werden. Wenn die Jumper gesetzt sind, so werden die Optokoppler intern versorgt und das Board arbeitet nicht galvanisch getrennt und ausschließlich mit CMOS-Leveln. Sind die Jumper nicht gesetzt, so muss das Board über V ext und GND ext mit einer externen Spannung im Bereich V versorgt werden und arbeitet im galvanisch getrennten Modus. ACHTUNG: wenn die Jumper gesetzt sind, darf keine externe Spannung eingespeist werden, das würde das Board irreparabel beschädigen! Im nicht galvanisch getrennten, intern versorgten Modus liegt der maximal zulässige Strom für jeden Ausgang bei 15 ma. Für diesen Fall wird auch empfohlen, eine externe Stromversorgung zu verwenden. Im galvanisch getrennten, extern versorgten Modus liegt der maximal zulässige Strom für jeden Ausgang bei 50 ma Die Signalausgänge DOut..DOut7 arbeiten im Open Collector Modus und müssen deshalb wie folgt verdrahtet werden: DOutx symbolisiert einen der Digitalausgänge DOut..DOut7. V+ entspricht entweder V (5V intern, nicht galvanisch getrennter Modus) oder V ext (bis zu 24V extern, galvanisch getrennter Modus). GND ist entweder GND (nicht galvanisch getrennter Modus) oder GND ext (galvanisch getrennter Modus). Der Innenwiderstand des angeschlossenen Gerätes darf dabei nicht kleiner als 490 Ohm sein, um den maximal zulässigen Strom nicht zu überschreiten. 20

21 Nach Einschalten der Stromversorgung liefern DOut0..DOut3 LOW-Signal, an DOut4..DOut7 steht jeweils HIGH-Signal an Erweiterungsanschlüsse Auf den Erweiterungsanschlüssen können zusätzliche Boards angebracht werden. Eine detaillierte Beschreibung findet sich im zugehörigen Abschnitt oben. 6.5 E1701 Secondary Head Extensionboard Das E1701 Secondary Head Extensionboard kann bis zu dreimal auf dem gleichen Baseboard eingesetzt werden um ein Scannercontroller-System für bis zu vier parallel arbeitende Scanköpfe aufzubauen. Das Secondary Head Extensionboard kann nur mit dem E1701D Basisboard, nicht aber mit dem E1701A Controller verwendet werden! Es bietet folgende Features: 1. XY2/100 Signale für Scankopf 2. Erweiterungsanschluss zum Aufstecken weiterer Extensionboards, welche dann zusätzliche Funktionalitäten bereitstellen Scannersignale Der weiße, 26-polige Stecker stellt die XY2/100-Signale zur parallelen Ansteuerung eines weiteren Scankopfes bereit: Obere Pinreihe Signal Spannung Anmerkung Untere Pin- Reihe Signal Spannung Anmerkung 1 CLK- XY2/100-2 CLK+ XY2/100-3 SYNC- kompatible 4 SYNC+ kompatible 5 X- Signale 6 X+ Signale 7 Y- 8 Y+ 9 Z- 10 Z GND GND 21 GND GND 22 GND GND 23 GNDopt GND 24 GNDopt GND 21

22 25 GNDopt GND Erweiterungsanschlüsse Auf den Erweiterungsanschlüssen können zusätzliche Boards angebracht werden. Eine detaillierte Beschreibung findet sich im zugehörigen Abschnitt oben. 22

23 7 Kommandos und Programmierschnittstellen Die E1701D und E1701A Controllerkarten können auf verschiedenen Wegen aus eigenen Programmen heraus angesprochen werden. Eine umfassende Beschreibung aller Kommandos und Programmierschnittstellen findet sich im englischsprachigen Handbuch. 23

24 Stichwortverzeichnis A Alive...11 B Boot...11 C CLK...12 CO2...7f. CW...7f. E E1701A...8, 13 E1701D...7, 10 Ethernet...14 Ethernet...7f., 10, 14 F FPK...7f., 18 I ILDA...16 Interlocks...16 IPG...7f. L Laser LED...10f., 14f. Laser Signals...18 LaserA...18 LaserB...18 Latch...18 LED...10, 15 LP M Marking Active...11 Micro-SD...11, 15 Micro-SD-card...10, 14 Micro-SD-Card...11, 15 MO...18 MO LED...18 O Opto-Configuration...19 P Power...10, 14 Power LED...15 Power LED...10, 14 PWM...18 Q Q-Switch...7f., 18 R Reset...10 S SPI...7f. SYNC...12 U USB...14 USB...10, 14 USB f. 24

25 User LEDs...10, 14 X XY2/ , 10 Y YAG...7f....7f., 10ff., 14f., 18f. 25