一、VPLC516E產(chǎn)品功能介紹

圖1 正運(yùn)動技術(shù)推出的國內(nèi)首款機(jī)器視覺+運(yùn)動控制一體機(jī)VPLC516E

　　1.VPLC516E的機(jī)器視覺功能

　　l 支持視覺定位

　　l 支持視覺測量

　　l 支持檢測識別

　　l 支持Blob分析。

　　2.VPLC516E的運(yùn)動控制功能

　　l 支持16軸EtherCAT總線運(yùn)動控制，EtherCAT刷新周期 1ms;

　　l 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)動控制;

　　l 可支持Delta、SCARA、6關(guān)節(jié)、協(xié)作機(jī)器人等30+ 機(jī)械手模型算法;

　　l 支持視覺飛拍功能;

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

　　l 支持手輪高速編碼器輸入接口。

　　二、VPLC516E在SCARA視覺上下料的方案

　　在很多行業(yè)，由于人工成本、生產(chǎn)效率以及精確性等各方面的因素，用機(jī)械手取代人工來搬運(yùn)、加工和檢測是大勢所趨。

　　SCARA 機(jī)械手具有占地空間小，精度高，速度快等特點(diǎn)，特別適用于3C電子組裝、涂膠、鎖螺絲、焊錫、插件、上下料等應(yīng)用場合。

　　SCARA視覺上下料系統(tǒng)主要由視覺系統(tǒng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)、SCARA四軸機(jī)械手、傳送帶或者振動盤等構(gòu)成。當(dāng)傳送帶或者振動盤上的工件通過工業(yè)相鏡視野覆蓋范圍時(shí)，相機(jī)自動拍照采集圖像，通過VPLC516E視覺運(yùn)動一體機(jī)對圖像進(jìn)行模板匹配和定位處理，獲取工件的位置數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)等，并發(fā)送給運(yùn)動控制處理單元。結(jié)合視覺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)以及視覺處理完成信號，來調(diào)整SCARA機(jī)械手的姿態(tài)抓取工件，并在放料途中SCARA末端旋轉(zhuǎn)軸對工件進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)糾偏，精準(zhǔn)的放入料盤中。

圖2 工作現(xiàn)場示意圖

圖3 工位流程圖

　　正運(yùn)動技術(shù)的VPLC516E視覺運(yùn)動控制一體機(jī)，既可以通過GigE接相機(jī)，做視覺定位、形狀匹配、視覺檢測處理，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，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制+機(jī)械手控制+機(jī)器視覺+高清顯示的高集成、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(圖4)

圖4系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D

　　VPLC516E視覺運(yùn)動控制一體機(jī)的SCARA視覺上下料硬件配置如表1所示。

表1 SCARA視覺上下料硬件配置表

　　2.系統(tǒng)動作流程

　　(1)上料

　　將待加工或其他物料產(chǎn)品輸送到振動盤或者流水線皮帶上，等待視覺拍照處理。

　　(2)視覺拍照

　　視覺運(yùn)動控制一體機(jī)的輸出OUT端接相機(jī)的IO控制端，待接收到拍照信號時(shí)，對工件物料進(jìn)行拍照。

　　(3)模板匹配，視覺定位

　　對獲取到的圖像進(jìn)行模版匹配、視覺定位，根據(jù)有效產(chǎn)品圖像信息，對同一時(shí)間段的多個工件進(jìn)行最優(yōu)抓取排序，并同時(shí)輸出各工件X、Y位置信息以及角度信息。

　　(4)數(shù)據(jù)計(jì)算

　　將視覺處理的位置和角度數(shù)據(jù)，在視覺運(yùn)動控制一體機(jī)內(nèi)部換算處理。

　　(5)SCARA機(jī)械手抓取

　　SCARA機(jī)械手根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果，調(diào)整姿態(tài)并進(jìn)行抓取，并在運(yùn)輸工件到料盤的過程中，末端旋轉(zhuǎn)軸對工件進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)糾偏。

　　(6)返回待機(jī)位

　　抓取完成后，機(jī)械手返回待機(jī)位，等待下一次抓取信號。

　　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、視覺定位等;

表2 視覺相關(guān)指令說明

圖5視覺功能相關(guān)Basic指令模板參數(shù)設(shè)置

　　2.運(yùn)動控制功能Basic相關(guān)指令

　　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，虛擬軸會自動計(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，關(guān)節(jié)軸會自動計(jì)算在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中如何聯(lián)合運(yùn)動。

圖6 SCARA機(jī)械手正逆解模擬演示

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

　　同一套開發(fā)軟件即可完成運(yùn)動控制+機(jī)器視覺+HMI的編程，運(yùn)動和視覺均可采用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)。

　　在沒有視覺運(yùn)動控制一體機(jī)和工業(yè)相機(jī)的情況下，亦可采用讀取本地圖片的方式，進(jìn)行前期的仿真調(diào)試，直觀簡單，操作方便。

圖7 ZDevelop V3.10編程界面

　　五、方案和產(chǎn)品優(yōu)勢

　　正運(yùn)動技術(shù)VPLC516E視覺運(yùn)動控制一體機(jī)在SCARA機(jī)械手視覺跟蹤點(diǎn)膠應(yīng)用方案的優(yōu)勢如下：

　　l 將視覺與運(yùn)動控制結(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;

　　l 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;

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

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

　　l 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。