VPLC516E 系列是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的國內(nèi)首款機(jī)器視覺 + 運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)，集成了機(jī)器視覺和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制等功能，全方位替換“PC+Windows+ 機(jī)器視覺 + 運(yùn)動(dòng)控制卡”的傳統(tǒng)方案。另外，ZDevelop 低門檻的 IDE 開發(fā)環(huán)境，完善的開發(fā)工藝包，滿足了現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中集成化、模塊化、智能化的需求。本文通過 VPLC516E 視覺運(yùn)動(dòng)一體機(jī)在流水線視覺隨動(dòng)同步點(diǎn)膠方案，來更深入了解此產(chǎn)品的功能及其應(yīng)用。

　　一、VPLC516E 產(chǎn)品功能介紹

　　1.VPLC516E的機(jī)器視覺功能

　　? 支持視覺定位

　　? 支持視覺測量

　　? 支持檢測識(shí)別

　　? 支持Blob分析

　　2.VPLC516E的運(yùn)動(dòng)控制功能

　　? 支持16軸EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制，EtherCAT刷新周期1ms

　　? 支持電子凸輪、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制

　　? 可支持Delta、SCARA、協(xié)作機(jī)器人、雙旋轉(zhuǎn)等30+ 機(jī)械手模型算法

　　? 支持視覺飛拍功能

　　? 支持精準(zhǔn)輸出，實(shí)現(xiàn)位置同步輸出PSO

　　? 支持手輪高速編碼器輸入接口

　　二、VPLC516E 在線式視覺隨動(dòng)同步點(diǎn)膠方案

　　點(diǎn)膠，是將產(chǎn)品工藝中的膠水或者其他液體精準(zhǔn)地灌注、涂抹、噴射到精準(zhǔn)位置的過程。一般的點(diǎn)膠機(jī)使用固定點(diǎn)膠機(jī)臺(tái)，產(chǎn)品位置需要放置準(zhǔn)確對(duì)位，生產(chǎn)時(shí)需要人工或者其它取、放料機(jī)構(gòu)進(jìn)行取放料。

　　在制造加工行業(yè)，生產(chǎn)力是企業(yè)生存發(fā)展的第一要素，其中產(chǎn)能效率又是企業(yè)生產(chǎn)力的重要組成部分。從五金零件封裝、PCB電路板、3C電子加工，到汽車電子、新能源鋰電等行業(yè)，點(diǎn)膠的應(yīng)用非常廣泛，從傳統(tǒng)的人工點(diǎn)膠、半自動(dòng)點(diǎn)膠，再到后來的離線式點(diǎn)膠，在線式點(diǎn)膠，點(diǎn)膠的精度和效率也是越來越高。在線式點(diǎn)膠之皮帶隨動(dòng)同步點(diǎn)膠具有效率快，精度高，性價(jià)比好等特點(diǎn)，應(yīng)用于很多行業(yè)。

　　VPLC516E在線式點(diǎn)膠之皮帶隨動(dòng)同步點(diǎn)膠有X、Y、Z三軸和SCARA機(jī)械手的兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案，配合流水線，實(shí)現(xiàn)流水線動(dòng)態(tài)跟蹤點(diǎn)膠，可提高產(chǎn)品的加工生產(chǎn)效率，也特別適用于3C電子組裝、涂膠 、鎖螺絲、焊錫、插件、上下料等其他應(yīng)用場合。

　　流水線動(dòng)態(tài)跟蹤點(diǎn)膠主要由機(jī)器視覺系統(tǒng)、XYZ三軸結(jié)構(gòu)(或者SCARA四軸機(jī)械手)、傳送帶、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)傳送帶上的工件通過工業(yè)相鏡覆蓋視野范圍時(shí)，相機(jī)自動(dòng)拍照采集圖像，通過VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)一體機(jī)對(duì)圖像分析處理，獲取此工件的姿態(tài)、輪廓、位置數(shù)據(jù)(或者通過視覺軟件的軌跡編輯、CAD導(dǎo)圖的方式亦可)等，并發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制處理單元。結(jié)合視覺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)以及傳送帶編碼器反饋的位置數(shù)據(jù)，來調(diào)整規(guī)劃運(yùn)行X、Y、Z軸的點(diǎn)膠軌跡(SCARA機(jī)械手點(diǎn)膠包含點(diǎn)膠軌跡和姿態(tài))，對(duì)傳送帶上的工件動(dòng)態(tài)跟蹤和高精度的隨動(dòng)同步點(diǎn)膠。

XYZ 視覺隨動(dòng)同步點(diǎn)膠示意圖

　　正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的VPLC516E視控一體機(jī)，既可以通過GigE接相機(jī)，做視覺飛行抓拍，加工工件的輪廓提取、視覺定位處理等，又可以通過底層的30+種機(jī)械手的算法控制SCARA機(jī)械手高速高柔性的運(yùn)行，圖形編輯、CAD導(dǎo)圖功能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)

　　控制+機(jī)械手控制+機(jī)器視覺的高集成、高智能的一整套解決方案。

　　三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　1.系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D

SCARA 隨動(dòng)同步點(diǎn)膠電氣拓?fù)?/p>

XYZ 軸隨動(dòng)同步點(diǎn)膠電氣拓?fù)?/p>

　　VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的視覺隨動(dòng)同步點(diǎn)膠硬件配置如下：

　　2.系統(tǒng)動(dòng)作流程

　　(1)上料

　　將待加工或點(diǎn)膠的物料產(chǎn)品上到流水線皮帶上。

　　(2)視覺拍照

　　可以選擇硬件觸發(fā)拍照，定時(shí)輸出一個(gè)DI信號(hào)，一路觸發(fā)相機(jī)拍照，另一路接至控制器鎖存輸入點(diǎn)，記錄有效產(chǎn)品拍照時(shí)流水線的編碼器當(dāng)前位置。

　　(3)模板匹配，篩選，排序

　　對(duì)獲取到的圖像進(jìn)行模版匹配、視覺定位，并進(jìn)行重復(fù)篩選，根據(jù)有效產(chǎn)品圖像信息，對(duì)同一時(shí)間段并行產(chǎn)品進(jìn)行最優(yōu)加工排序。

　　(4)工件位置糾偏、輪廓的提取

　　對(duì)篩選獲取到的圖片進(jìn)行位置糾偏、輪廓分割并提取，生成最優(yōu)加工軌跡。

　　(5)SCARA機(jī)械手加工

　　機(jī)械手返回待機(jī)位，當(dāng)有產(chǎn)品觸發(fā)時(shí)，機(jī)械手加速跟隨至與流水線同步后，再下降并打開點(diǎn)膠閥，對(duì)工件產(chǎn)品進(jìn)行軌跡點(diǎn)膠。動(dòng)態(tài)跟蹤點(diǎn)膠完成后，取消跟隨流水線，關(guān)閉點(diǎn)膠閥。

　　(6)返回待機(jī)位

　　加工完成后，機(jī)械手返回待機(jī)位，這里如果檢測到要跟隨下一個(gè)產(chǎn)品加工，改變返回路線，直接跟隨下個(gè)產(chǎn)品。

　　四、主要功能和特點(diǎn)

　　1.視覺功能相關(guān)Basic指令：

　　圖像抓取、模板匹配、輪廓提取(輪廓轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)軌跡)等，在某些特殊的場合，也可以采用軌跡編輯、CAD導(dǎo)圖的方式，進(jìn)行軌跡的生成;

　　視覺提取外輪廓圖形如下圖所示：

　　2.運(yùn)動(dòng)控制功能Basic相關(guān)指令：

　　(1)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用指令：提前/延時(shí)開關(guān)膠、視覺飛拍、皮帶跟蹤、硬件比較輸出等;

　　皮帶上的物料定位完成后的跟蹤點(diǎn)膠，可以使用專門的皮帶跟蹤加工指令MOVESYNC;

　　硬件精準(zhǔn)位置輸出MOVE_OP觸發(fā)拍照,實(shí)現(xiàn)飛拍功能，誤差1個(gè)脈沖;

　　小線段速度前瞻規(guī)劃CORNER_MODE，使運(yùn)動(dòng)更平滑、點(diǎn)膠更均勻。

　　(2)SCARA機(jī)械手正逆解模式

　　正解模式

　　BASE(Viraxis_x, Viraxis_y, [Viraxis_v] [,Viraxis_z])

　　CONNREFRAME(1,tablenum,Axis_a,Axis_b[,Axis_c][,Axis_d])

　　WAIT LOADED

　　建立成功后，虛擬軸 MTYPE 將顯示為 34，IDLE 顯示為 0。此時(shí)只能操作關(guān)節(jié)軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)，虛擬軸會(huì)自動(dòng)計(jì)算末端工作點(diǎn)位于直角坐標(biāo)系中的位置。

　　逆解模式

　　BASE(Axis_a,Axis_b[,Axis_c][,Axis_d])

　　CONNFRAME(1,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,[Viraxis_v] [,Viraxis_z])

　　WAIT LOADED

　　建立成功后，關(guān)節(jié)軸 MTYPE 將顯示為 33，IDLE 顯示為0。此時(shí)只能操作虛擬軸在直角坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)，關(guān)節(jié)軸會(huì)自動(dòng)計(jì)算在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中如何聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。

　　3.簡單易用的機(jī)器視覺+運(yùn)動(dòng)控制ZDevelop V3.10編程

　　同一套開發(fā)軟件即可完成運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺+HMI的編程，運(yùn)動(dòng)和視覺均可采用Basic的編程方式，也可以用梯形圖來編寫程序，界面可以用同一套軟件下的HMI功能來實(shí)現(xiàn)，直觀簡單，操作方便。

　　五、方案和產(chǎn)品優(yōu)勢

　　正運(yùn)動(dòng)技術(shù)VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在線式視覺隨動(dòng)同步點(diǎn)膠應(yīng)用方案的優(yōu)勢：

　　? 將視覺與運(yùn)動(dòng)控制結(jié)合，客戶不需要另外配置工控機(jī)，節(jié)約了成本，減小了安裝空間。

　　? 相機(jī)直接與控制器相連，簡化了圖片數(shù)據(jù)傳遞流程，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。

　　? 使用簡易的指令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的視覺處理，降低了工程師對(duì)視覺開發(fā)的難度。

　　? 一套IDE集成環(huán)境，即可解決運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺+HMI顯示，縮短了開發(fā)周期。

　　? 30+機(jī)械手模型的控制，無需專有的機(jī)器人控制器，節(jié)省了硬件成本。

　　? 具備提前開關(guān)膠、拐角減速、硬件位置比較輸出等點(diǎn)膠工藝功能。

　　? 支持CAD導(dǎo)圖和軌跡輪廓編輯功能，可應(yīng)對(duì)一些特殊場合的異形加工軌跡。