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PSO 外部同步功能 | 使位置同步輸出與鎖模雷射時脈同步

使位置同步輸出 (PSO) 與鎖模雷射同步

克服內部時脈限制，將 PSO 輸出精準對齊雷射觸發時機，解決高頻率應用中的脈衝遺失問題


許多雷射受限於其內部時脈源來發射脈衝，且無法由外部訊號，例如 Aerotech 的 位置同步輸出 (Position Synchronized Output, PSO) 功能，進行非同步觸發；處理這類雷射的一種方法，是將 PSO 輸出的脈衝寬度設定為與雷射時脈訊號的週期相同，以確保 PSO 輸出在雷射輸入的取樣時間點（通常是時脈的上升緣或下降緣）處於有效狀態，然而在實務上，PSO 和雷射時脈的頻率會因用於合成時脈的裝置容差而有所不同，當 PSO 輸出寬度短於雷射時脈週期時，這種變異性將導致脈衝遺失，而當輸出寬度長於時脈週期時，則會產生額外的脈衝。
為了解決此問題，Aerotech 新增了一項功能，可將 PSO 輸出脈衝的啟動與雷射時脈訊號進行同步，此功能支援 XC6e、iXC6e、XC4e、iXC4e、XC4、iXC4、XL5e、iXL5e、XR3、iXR3、GL4、XL4s、GI4、XI4 和 iXI4 等 Automation1 驅動器，對於這些驅動器，時脈訊號需連接至一個專用的 PSO 外部同步 +/- 差動輸入 (PSO External Sync +/- differential input)。

啟用雷射時脈同步功能所需的指令如下所列：

  • PsoWaveformExternalSyncOn()
  • PsoWaveformExternalSyncOff()
  • PsoWaveformConfigureDelay()

PsoWaveformExternalSyncOn 指令可啟用外部時脈輸入模式，而 PsoWaveformConfigureDelay() 函式則用於指定輸出波形相對於雷射時脈上升緣的時序，PsoWaveformConfigureDelay() 函式為選用項目，使用此功能將導致光點佈局的位置精度下降，因為 PSO 輸出訊號會被延遲，直到下一個雷射時脈的上升緣為止，光點佈局精度的最大減損量，與軸的線速度（單位為 單位/秒）乘以雷射時脈週期與設定延遲時間（秒）的總和成正比，舉例來說，假設程式設定的速度為 100 mm/s，時脈頻率為 200 kHz，而延遲時間（DelayTime）為 2.5 µs，最大脈衝佈局誤差的計算方式如下： 100 mm/s⋅(1/200000+0.0000025)=100 mm/s⋅(0.0000075)=0.75 µm 脈衝佈局的精度變化範圍，將從由 DelayTime 設定所定義的最小值，到由 DelayTime 與時脈週期總和所計算出的最大值（如上所示）。



圖 1. 相對於雷射時脈的 PSO 輸出脈衝時序，以及 DelayTime 設定所產生的影響。

如果需要多個輸出脈衝，PsoWaveformConfigurePulseFixedOnTime() 函式的 $onTime 參數應增加，以跨越多個雷射時脈的取樣事件。

總結

透過使用 PsoWaveformExternalSyncOn() 函式，便能在多款 Automation1 驅動器上，將 PSO 輸出與一個外部時脈源進行同步，使用者應了解，由於雷射輸出相對於期望觸發位置的延遲，將會對光點佈局的精度產生影響，最後，來自雷射的時脈源可能需要修改，以符合所連接驅動器的輸入規格（請參閱相應的驅動器硬體手冊）。

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