點膠是將產(chǎn)品工藝中的膠水或者其他液體精準地點滴、灌注、涂抹、噴射到精準位置的過程。從五金零件封裝、PCB電路板、3C電子加工，到汽車電子、新能源鋰電和光伏等行業(yè)，點膠的應(yīng)用非常廣泛，點膠工藝也從傳統(tǒng)的人工點膠、半自動點膠，發(fā)展到后來的離線式點膠、在線式點膠等，點膠的精度和效率也是越來越高。

　　文/深圳市正運動技術(shù)有限公司

　　1傳統(tǒng)點膠解決方案在揚聲器行業(yè)中存在的問題

　　點膠是喇叭生產(chǎn)過程中必不可少一道工藝，音圈是揚聲器的重要部件，點膠質(zhì)量直接影響揚聲器的質(zhì)量。在保質(zhì)保量的喇叭點膠市場高需求下，傳統(tǒng)的手工點膠或中小型半自動點膠機已經(jīng)無法適應(yīng)工廠靈活批量生產(chǎn)作業(yè)的需求。

　　傳統(tǒng)點膠解決方案是采用人工或中小型半自動點膠機，進行手動點膠或上下料等操作，無法適應(yīng)工廠批量生產(chǎn)作業(yè)。同時，針對不同規(guī)格的產(chǎn)品，需頻繁停機更換治具等一系列問題，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，精度不高等問題。

　　圖1 喇叭揚聲器

　　2 正運動技術(shù)視覺點膠整體解決方案

　　正運動技術(shù)的視覺點膠整體解決方案基于VPLC系列機器視覺運動控制一體機而開發(fā)，適用于皮帶線跟隨點膠作業(yè)的視覺點膠解決方案。

　　正運動技術(shù)的視覺點膠整體解決方案可應(yīng)用于不同規(guī)格喇叭的外圈、中管、內(nèi)部等填充環(huán)節(jié)中，使點膠位置更加準確，可實現(xiàn)點膠路徑規(guī)劃、適用于大批量生產(chǎn)、無需夾具固定、高效穩(wěn)定的場景應(yīng)用。

　　系統(tǒng)支持高速PSO、PWM、速度前瞻等功能，可確保點膠加工軌跡平滑，控制膠點穩(wěn)定輸出大小，提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能，可規(guī)避傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的問題;同時支持點膠軌跡打點、線、圓、弧、連續(xù)線段提前開關(guān)膠、手動示教、相機示教、點膠等工藝功能(圖2)。

　　圖2 點膠工藝流程

　　3 VPLC系列機器視覺運動控制一體機產(chǎn)品介紹

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機是正運動技術(shù)推出的國內(nèi)首款機器視覺+運動控制一體機，集成了機器視覺和復(fù)雜的運動控制等功能，全方位替換“PC+Windows+機器視覺+運動控制卡”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VPLC系列視覺運動一體機在流水線視覺隨動同步點膠方案，來更深入地了解此產(chǎn)品的功能及其應(yīng)用。

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機是一款基于Linux系統(tǒng)的EtherCAT總線視覺運動控制器，可脫機運行，內(nèi)置了豐富的視覺和運動控制功能，大幅簡化視覺與運控項目的配置流程，核內(nèi)數(shù)據(jù)交互快，可顯著降低時間和成本投入。

　　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，提供一套完整端到端的視覺運動控制解決方案。

　　圖3 VPLC516E機器視覺運動控制一體機

　　VPLC516E機器視覺運動控制一體機(圖3)，可選16-32軸運動控制，支持16數(shù)字輸入，16數(shù)字輸出，2路高速鎖存輸入，2路高速PWM和PSO硬件輸出，4路單端脈沖輸出，速度可達500KHz。

　　圖4 VPLC532E機器視覺運動控制一體機

　　VPLC532E機器視覺運動控制一體機(圖4)，本身最多支持32軸，支持24+6數(shù)字輸入，12+6數(shù)字輸出，4路高速鎖存輸入，4路高速PWM和PSO硬件輸出，自帶6路高速脈沖軸+編碼器反饋，速度可達10M。

　　4 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 喇叭跟隨點膠解決方案

　　流水線跟隨點膠解決方案主要由機器視覺系統(tǒng)、XYZ三軸結(jié)構(gòu)(或者XYZR四軸)、傳送帶、運動控制系統(tǒng)構(gòu)成。當傳送帶上的工件通過工業(yè)相鏡覆蓋視野范圍時，相機自動拍照采集圖像，通過VPLC系列視覺運動一體機對圖像分析處理，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)送給運動控制處理單元。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)劃運行X、Y、Z軸的點膠軌跡，對傳送帶上的工件動態(tài)跟蹤和高精度的隨動同步點膠(圖5)。

　　圖5 視覺隨動同步點膠示意圖

　　表1 解決方案硬件配置

　　5 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 喇叭跟隨點膠實現(xiàn)過程

　　(1)機器視覺的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)主要使用了模板匹配功能，通過視覺對皮帶線上拍攝范圍內(nèi)運動目標進行識別，這一過程主要通過預(yù)先設(shè)定的特征，如形狀、尺寸、Mark點等來實現(xiàn)目標識別，最后獲取識別出目標的運動輪廓軌跡，便于產(chǎn)品到達加工區(qū)域，點膠頭自動進行預(yù)設(shè)的輪廓逐個產(chǎn)品點膠加工(圖6)。

圖6

　　(2)運動控制的實現(xiàn)

　　通過計算分析編碼器位置，實時監(jiān)測產(chǎn)品在皮帶線上的運行速度，進行坐標偏移計算，以動態(tài)調(diào)整點膠頭的位置，這樣產(chǎn)品移動時也能確定點膠位置。再通過PSO和PWM功能精準控制點膠過程，PSO控制點膠等間距輸出周期，PWM調(diào)節(jié)膠水的流量，確保在拐角處不會出現(xiàn)膠水堆積現(xiàn)象，保證了點膠的均勻性。

　　最后，通過位置同步跟隨功能，系統(tǒng)能夠持續(xù)調(diào)整點膠頭的位置，以同步于皮帶線上產(chǎn)品的實時軌跡位置(圖7)。

圖7

　　(3)系統(tǒng)動作流程

　?、偕狭希簩⒋庸さ漠a(chǎn)品放置在流水線皮帶上以待點膠處理。

　?、谝曈X拍照：可選軟觸發(fā)或硬件觸發(fā)相機拍照，通過傳感器信號觸發(fā)相機拍照，另一路接至控制器鎖存輸入，實時監(jiān)測產(chǎn)品拍照時流水線的編碼器當前位置。

　?、勰０迤ヅ洌鴺诵?，排序加工：對拍攝的圖像進行模板匹配和坐標校準，確定實際加工坐標，并按照優(yōu)化的順序?qū)Ξa(chǎn)品進行排序加工。

　?、芄ぜ恢眉m偏：根據(jù)圖像識別結(jié)果進行位置糾偏，得到產(chǎn)品的點膠加工軌跡。

　?、蔹c膠模組加工：當產(chǎn)品到位時，點膠模組從待機位置出發(fā)，與皮帶線同步后，下降到加工位置并按預(yù)設(shè)軌跡進行點膠，完成后關(guān)閉點膠閥，并撤銷跟隨動作。

　?、薹祷卮龣C位：完成點膠后，點膠模組返回待機位置;若有下一個產(chǎn)品待加工，模組則直接調(diào)整返回路徑以進行下一產(chǎn)品的加工。

　　6 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 方案應(yīng)用優(yōu)勢

圖8

　　(1)成本效益與空間優(yōu)化：結(jié)合視覺與運動控制，無需額外配置工控機，從而節(jié)約成本并減少安裝空間;

　　(2)優(yōu)化傳統(tǒng)點膠工藝流程：具備提前開關(guān)膠、拐角減速和硬件位置比較輸出，確保膠水的精準噴涂，有效減少材料浪費，降低運營成本;

　　(3)靈活性與易安裝性：設(shè)備安裝簡便，具備高度的靈活性，可快速更換產(chǎn)線，無需復(fù)雜的拆裝過程;

　　(4)提高自動化程度：根據(jù)點膠速度自動調(diào)節(jié)皮帶線速度，實現(xiàn)多位置、高自由度的點膠作業(yè);

　　(5)生產(chǎn)效率提升：點膠過程中皮帶線持續(xù)運動，無需停頓，顯著提高整個產(chǎn)線的生產(chǎn)效率;

　　(6)可大批量進行點膠加工：減少對人工操作的依賴，節(jié)省時間和人力，適用于無人車間和高度自動化的生產(chǎn)環(huán)境。