摘要：本文主要介紹了研拓自動化采用高端ACS運動控制器、Euresys Harmony視覺采集卡，結(jié)合eVision軟件開發(fā)的PCB焊點光學檢測設(shè)備。充分發(fā)揮ACS運動控制在多軸空間高精度運動，平面位置比較輸出，精確定位等功能，結(jié)合Euresys Harmony 視覺整體解決方案，精確檢測PCB的焊點，研拓發(fā)揮本地快速客制化軟件的能力。為客戶的新機型開發(fā)大大縮短了開發(fā)周期，提高了設(shè)備精度。

項目介紹:

      隨著現(xiàn)今電子設(shè)備的高端化，小型化，對印刷電路板（PCB）的性能提出了更高的要求，特別是到移動電話、個人計算機到工業(yè)與醫(yī)療設(shè)備以及工業(yè)品的制造更是如此。而在組裝電路板過程中，最不可或缺的步驟之一就是焊接定位?？蛻粼跈z測高精度的電路板組件的錯位和虛焊點上遇到了很大的障礙。在此過程中，必須采用高端運動控制結(jié)合配合機器視覺系統(tǒng)進行3維焊點檢測，并且需要高速，以提高生產(chǎn)效率。

系統(tǒng)要求:

      PCB設(shè)備制造行業(yè)的客戶之前一直采用2臺PC-BASED作為視覺運動集成控制系統(tǒng)。其中一臺負責運作所有集成控制系統(tǒng)，另外一臺負責機器視覺檢測系統(tǒng)。這兩臺工控機之間只能通過以太網(wǎng)通訊達來協(xié)同工作，所以此聯(lián)合工作過程中需高度重視兩系統(tǒng)之間的同步通訊控制機制。

      這套微米等級焊點視覺檢測系統(tǒng)是基于四軸高速同動點焊工藝呈現(xiàn)在三維空間，并運用第五、六軸做封裝、卸載程序作業(yè)。其三維空間急速運動需具備高精度的性能，所以在判斷更高精度的地址旋轉(zhuǎn)與微寸運動上，需要一定等級的精密控制系統(tǒng)。否則會造成運動偏差，故障板的虛焊及潛在的短路問題無法檢測出來。

所以用戶希望有一套全新的系統(tǒng)來實現(xiàn)：

（1）由于窗口系統(tǒng)易被干擾，用戶期望能將運動控制剝離出視覺系統(tǒng)，以避免視覺系統(tǒng)當機或是崩潰所造成生產(chǎn)損失的嚴重風險；

（2）期望用一臺設(shè)備來完成機器視覺和數(shù)字量監(jiān)控，大幅減小設(shè)備成本；

（3）一個基于嵌入式系統(tǒng)具有雙核高性能處理器、無風扇與連接線的控制器；

（4）運動集成系統(tǒng)需具備獨立智能思考運作功能以達到高精度、高速檢測能力和高平穩(wěn)度平臺移動運動控制能力；

（5）希望視覺系統(tǒng)可以隨著PC的高速成長來提升快速、高分辨率的檢測能力。

研拓自動化解決方案:

主要產(chǎn)品規(guī)格介紹：

1. SPiiPlus SAR：ACS 6軸單獨運行高端運動控制卡；
2. Domino Harmony視覺采集卡:Euresys兩信道 PCI/PCIe總線高端數(shù)字視覺采集卡；
3. eVision：Euresys 公司高端圖像處理軟件算法平臺；
4. FPM-5151G: 15" XGA TFT LCD,分辨率可達1024×768；
5. UNO-3282:研華嵌入式雙核心控制器；
6. PCI-1756:64信道帶隔離數(shù)字量控制卡片。

系統(tǒng)說明：

      該系統(tǒng)由一臺能夠檢查PCB板表面的視覺檢測機器組成。在這個機器架構(gòu)中有2個子系統(tǒng)：一個用于高速移動定位PCB板件，另一個用于高速視覺圖像檢測。
      目前大家都習慣將運動控制卡的運動運算處理與圖像采集比對集中在同一臺PC上，但由于圖像采集是大量圖像處理，要消耗不少的系統(tǒng)資源，給系統(tǒng)機器造成了負擔，影響了高精度和復雜的運動控制，所以此應用的關(guān)鍵點取決于運動控制芯片的精密運動控制性能。同時其無法執(zhí)行復雜的運動算法，且一般運動控制卡只能做二維的位置比較，難以實現(xiàn)平面定位高速輸出精度控制，增加了程序開發(fā)的復雜性、降低了機器的運作效率。視覺檢測會占用處理器的工作量與內(nèi)存儲容量，把整個系統(tǒng)拖慢下來。
      在此系統(tǒng)中，運動控制命令由PC發(fā)起給ACS的運動控制器做軌跡擬合，從而驅(qū)動伺服電機或是直線電機， ACS運動控制器同時監(jiān)控運動軌跡。
      通過3D的位置比較高速觸發(fā)視覺影像的采集，由Euresys系統(tǒng)進行圖像處理，將原先檢測品的單一單張原圖照片，切割成一張多區(qū)塊及高精度的有效區(qū)域，利用eVision軟件豐富的圖像處算法軟件包應用，達到高精度高效率的視覺比對檢測。

      在此視覺系統(tǒng)中集成了研華PCI-1756 64信道帶隔離數(shù)字量卡片來彌補運動控制系統(tǒng)內(nèi)建數(shù)字量訊號采集的不足，此卡將周圍工作區(qū)的傳感器與控制運動部分銜接起來，透過UNO嵌入式主機內(nèi)部的PCI總線來實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制。

總結(jié)：

      結(jié)合ACS的SPiiPlus SAR的運動控制器，研華的工業(yè)IO卡與高性能計算平臺，Euresys的Harmony PCI/PCIe總線高端數(shù)字視覺采集卡和開放而強大的eVision圖像處理演算軟件，我們找到了一個更高性能更可靠的解決方案。現(xiàn)在用戶使用一臺設(shè)備就可實現(xiàn)機器視覺與運動控制功能，并且具有三維焊點檢測功能。此外系統(tǒng)還具有：

（1）高實時性的多軸運動之PCB點焊與檢測系統(tǒng)；

（2）超高速的平面觸發(fā)驅(qū)動視覺拍攝檢測；

（3）高精度、高速的運動控制；

（4）通過研華提供的DiagAnywhere遠程監(jiān)控軟件來是實現(xiàn)故障模式實時診斷；

（5）通過UNO嵌入式控制器上的DVI+VGA雙顯示接口來豐富系統(tǒng)人機界面的顯示；

（6）統(tǒng)計過程控制（SPC）系統(tǒng)提供在線的故障Pareto列表，SPC系統(tǒng)的目的是統(tǒng)計生產(chǎn)過程中與質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便進一步的統(tǒng)計來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常情況。

      研拓自動化專注于行業(yè)設(shè)備自動化系統(tǒng)的開發(fā)及整合，并提供全套的設(shè)備自動化解決方案，以其自身的優(yōu)勢充分融合滲透到各個設(shè)備自動化領(lǐng)域。

系統(tǒng)框架