機器視覺運動控制一體機 VPLC711在智能磁驅(qū)輸送線的應(yīng)用

　　1 市場應(yīng)用背景

　　傳統(tǒng)輸送帶系統(tǒng)(如滾輪、皮帶、鏈條、轉(zhuǎn)盤等)通常 是同步運行，在運動過程中容易產(chǎn)生震動、噪聲、打滑等現(xiàn) 象，無法保證輸送過程當中的精度、速度和承載能力等，易 導(dǎo)致設(shè)備損壞等問題，需定期對設(shè)備進行檢查維護。

　　同時每個工位只能執(zhí)行固定操作，整體處理時間受限于 最長的工位。適用于產(chǎn)能較低或簡單的制造流程，但在需要 更高產(chǎn)能的復(fù)雜工藝中會出現(xiàn)周期長、靈活性不足等問題。

　　客戶為縮減循環(huán)時間，通常會采取增設(shè)新的重復(fù)工位。 盡管方案能在一定程度上減少循環(huán)時間，但會增加占地面積 和運營成本，無法滿足高速、高柔裝配線的生產(chǎn)需求。

       為滿足市場對產(chǎn)品個性化和快速交付需求，制造企業(yè) 需更新產(chǎn)線，實施柔性智造，降低成本，使單一產(chǎn)線能生產(chǎn) 多種產(chǎn)品，并能根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍靈活調(diào)整動子，提升效率和產(chǎn) 能。智能磁驅(qū)輸送線正是為適應(yīng)這一需求應(yīng)運而生的智能輸 送線解決方案。

　　(1)智能磁驅(qū)輸送線

　　智能磁驅(qū)輸送線以直線電機技術(shù)為核心，利用電磁力實 現(xiàn)工件或載具的高速高精運輸和定位，適用于頻繁更改的生 產(chǎn)線布局或產(chǎn)品類型，主要用于產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品間距調(diào)整、 多工位協(xié)同作業(yè)、提升運輸速度等傳輸和裝配環(huán)節(jié)中。

　　在技術(shù)原理上，主要通過調(diào)節(jié)電磁線圈的電流，控制動 子的加、減速和停止運動。動子本身為無源組件，沒有復(fù)雜 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低了維護成本，可移除不必要的重復(fù)工位， 減少占地面積，簡化系統(tǒng)設(shè)計，集成方便。

　　智能磁驅(qū)輸送線是由多個動子組成的模塊，可以在直 線、環(huán)形或接駁型等多種運輸軌道上進行輸送運動。每個動 子的移動可根據(jù)項目需求自由編程，實現(xiàn)同步或異步控制， 滿足柔性智能生產(chǎn)線的要求。

　　(2)正運動技術(shù)解決方案

　　基于智能磁驅(qū)輸送線系統(tǒng)的廣闊市場應(yīng)用前景，正運動 適時推出了基于VPLC711視覺運動控制一體機的智能磁驅(qū)多 動子輸送線運動控制解決方案，協(xié)助客戶部署“磁驅(qū)柔性生 產(chǎn)線”和“磁懸浮輸送線”。

　　支持多達254個動子在單一導(dǎo)軌上獨立快速移載和靈活 組合， 自由調(diào)節(jié)站點節(jié)拍。方案可控制動子與機械手等外部 執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)動，配合視覺系統(tǒng)和高精度位置傳感器、驅(qū)動器 等組件，助力客戶實現(xiàn)輸送與加工一體化集成，具備高速高 精、低噪音、高柔性生產(chǎn)的特性，可大幅提升產(chǎn)線利用率、 調(diào)度能力、生產(chǎn)效率和定位精度。

　　集成動子防撞規(guī)劃、多工位協(xié)同、視覺識別功能，支持 低代碼開發(fā)和冗余功能，滿足提升生產(chǎn)效率、系統(tǒng)靈活性、 穩(wěn)定性、降低維護成本和兼容性需求，快速部署工藝流程， 減少機器停機時間，提升吞吐效率。

　　2 VPLC711在智能磁驅(qū)輸送線的應(yīng)用

　　正運動智能磁驅(qū)輸送線解決方案應(yīng)用如圖5所示，系統(tǒng) 硬件主要構(gòu)成如圖6所示:

　　? 20DI：接啟動/復(fù)位/停止按鈕、氣壓檢測、編碼器等;

　　? 20DO：高速輸出口接工業(yè)相機的硬件觸發(fā)、供料器、 破/吸真空等;

　　? EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動器，控制機械 手、磁驅(qū)輸送線上的多動子;

　　? 4路單端脈沖輸出：接脈沖/步進驅(qū)動器、控制其它運 動軸;

　　? RS232通訊接口：接光源控制器;

　　? EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相 機，實現(xiàn)視覺定位糾偏或與網(wǎng)口設(shè)備通訊。

　　(1)運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程

　?、贆C器視覺

　　機器視覺定位主要用到形狀匹配功能，通過預(yù)先設(shè)定的 特征，如形狀、尺寸、Mark點等來實現(xiàn)目標匹配定位，以 此來獲取柔振盤上等上料位的物料位置，然后通過坐標系數(shù) 校準，將物料的世界坐標輸送給執(zhí)行機構(gòu)，進行上下料、點 膠、固化、鎖付、激光焊接、裝載和卸載等應(yīng)用。

　?、谶\動控制

　　在磁驅(qū)多動子過程中，控制器實時獲取多個動子的位置 信息和速度。通過正運動技術(shù)內(nèi)置的磁驅(qū)多動子運動控制算 法和多動子防撞算法，精準計算每個動子所需的電磁力大小 和方向，協(xié)調(diào)控制多個動子，有序地按照預(yù)定軌跡運行。然 后再通過多軸聯(lián)動控制，控制動子和機械手協(xié)同作業(yè)，有效 避免碰撞，提高運行效率。圖8a、8b、8c是正運動解決方案 控制多個動子運動示意圖。

　　(3)方案應(yīng)用優(yōu)勢

　　? 靈活度高

　　每個動子均能獨立操控，以完成復(fù)雜的輸送、排序及 加工任務(wù)。用戶可根據(jù)需求靈活配置工藝增減，可滿足多品 種、小批量生產(chǎn)的需求;

　　? 節(jié)約成本

　　能夠減少機械設(shè)備部件的磨損程度，降低維護費用，進 而延長設(shè)備的使用壽命;

　　? 高精度同步控制

　　通過EtherCAT總線多軸同步控制和冗余控制，可確保系 統(tǒng)高精度、高可靠性地運行，顯著提升生產(chǎn)效率，滿足嚴格 的工業(yè)控制要求，同步周期最小可達125us;

　　? 算法集成優(yōu)勢

　　集成動子防撞與機器人控制算法，內(nèi)部可實現(xiàn)動子與機 器人數(shù)據(jù)高效交互;

　　? 開發(fā)與定制化

　　提供代碼開發(fā)平臺，兼容多種運行環(huán)境與高級語言編 程，支持二次開發(fā)，用戶可使用C語言自定義，同時支持與客 戶共同開發(fā)指定控制方式的多動子環(huán)形線函數(shù);

　　? 功能豐富

　　具備豐富的運動控制功能、動子專用運動控制API接口，兼容多種編碼器協(xié)議及類型;

　　? 測試與監(jiān)控

　　支持純國產(chǎn)RTSys IDE開發(fā)調(diào)試軟件仿真測試，可實時監(jiān) 控動子位置并校準;

　　? 系統(tǒng)集成方便

　　支持多種通訊協(xié)議和接口，能夠無縫集成到各類磁驅(qū)輸 送系統(tǒng)中，簡化了系統(tǒng)集成過程;

　　? 多樣化線體布局

　　后續(xù)會支持多種線體布局方式：圓弧段/岔道/分流處理， 可結(jié)合客戶的工藝、空間等需求規(guī)劃出最合理的線體布局。

　　3 VPLC711機器視覺運動控制一體機

　　VPLC711是一款基于x86平臺和Windows操作系統(tǒng)的高 性能機器視覺EtherCAT運動控制器，可脫機運行，支持豐富 的視覺和運動控制功能，大幅簡化視覺與運動控制項目的配 置流程。

　　同時內(nèi)置了運動控制實時內(nèi)核MotionRT7，形成一種開 放式IPC形態(tài)實時軟控制器/軟PLC，為用戶提供靈活集成的運 動控制+視覺一體化解決方案。

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機的安裝與拆卸過程 便捷， 占地空間小，還能與其它控制單元部件(如伺服驅(qū)動 器、傳感器、編碼器、控制閥等)無縫集成，提供一個完整 端到端的視覺運動控制解決方案。

　　? 可選6-64軸運動控制(脈沖+EtherCAT總線);

　　? 內(nèi)置實時內(nèi)核MotionRT7，支持第三方視覺軟件;

　　? 板載20路通用輸入(其中IO路為高速輸入) ，20路高 速輸出;

　　? 多核并行運算，能夠高效處理運動控制，機器視覺等自 動化設(shè)備核心任務(wù);

　　? 支持EtherCAT冗余功能，解決單點故障停機，自動診 斷并持續(xù)運行，增強系統(tǒng)可靠性，簡化維護工作。