一、 VPLC516E產(chǎn)品功能介紹

圖 1 VPLC516E 視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)

　　1. VPLC516E的機(jī)器視覺(jué)功能

　　? 支持視覺(jué)定位

　　? 支持視覺(jué)測(cè)量

　　? 支持檢測(cè)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、6關(guān)節(jié)、協(xié)作機(jī)器人等30+機(jī)械手模型算法

　　? 支持視覺(jué)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

　　二、 VPLC516E在包裝紙盒掛扣檢測(cè)中的視覺(jué)檢測(cè)方案

　　制造行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致各種零部件尺寸、大小、瑕疵、外觀缺陷等方面的檢測(cè)也越來(lái)越嚴(yán)格，而傳統(tǒng)的人的肉眼檢測(cè)無(wú)法滿足高速、高精的檢測(cè)要求，因此具備高速、高精、智能化屬性的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種智能制造領(lǐng)域。

　　隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)日趨成熟，越來(lái)越多的智能制造行業(yè)考慮如何采用機(jī)器視覺(jué)來(lái)幫助生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)定位、檢查、測(cè)量和自動(dòng)識(shí)別等功能，以提高生產(chǎn)效率并降低人工成本，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。

　　在傳統(tǒng)的包裝行業(yè)中，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用也越來(lái)越多。比如：包裝的OCR和條形碼檢測(cè)、天地蓋貼合定位、外包裝的缺陷檢測(cè)等。

　　雙插口單邊封包裝紙盒的掛口視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)主要由視覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制部分、傳動(dòng)帶等組成。當(dāng)傳送帶上的紙盒通過(guò)工業(yè)相鏡視野覆蓋范圍，傳感器得到信號(hào)后，由VPLC516E視覺(jué)運(yùn)動(dòng)一體機(jī)的高速硬件輸出口，觸發(fā)相機(jī)對(duì)掛口區(qū)域進(jìn)行拍照并采集圖像。

圖 2 典型掛口式包裝紙盒模型

　　視覺(jué)檢測(cè)包括以下幾個(gè)方面：

　　(1)是否有掛口，無(wú)掛口為NG;

　　(2)掛口形狀是否標(biāo)準(zhǔn)，不標(biāo)準(zhǔn)為NG;

　　(3)掛口形狀標(biāo)準(zhǔn)，掛口中心點(diǎn)位置和插頁(yè)兩邊沿

　　交點(diǎn)位置的直線距離是否在要求范圍內(nèi)，超出設(shè)置范圍為NG。

圖 3 視覺(jué)檢測(cè)示意圖

　　紙盒掛口檢測(cè)的OK或者NG結(jié)果信息給到運(yùn)動(dòng)控制處理單元，檢測(cè)NG的紙盒由氣缸剔除或者不進(jìn)行后續(xù)加工，檢測(cè)OK的紙盒進(jìn)行封膠、裝盒、折左右耳、插頁(yè)、輸出成品等后續(xù)工序。

　　正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的VPLC516E視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)，既可以通過(guò)GigE接相機(jī)，做視覺(jué)定位、形狀匹配、視覺(jué)檢測(cè)處理，又可以通過(guò)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(dòng)控制+機(jī)械手控制+機(jī)器視覺(jué)+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(見(jiàn)圖4)

圖 4 系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D

　　VPLC516E視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在包裝盒掛扣視覺(jué)檢測(cè)的硬件配置如表1所示。

表 1 硬件明細(xì)表

　　2. 系統(tǒng)動(dòng)作流程

　?、偌埡心Ｇ小_壓成型

　　對(duì)原料紙盒進(jìn)行模切并沖壓成型，生成待檢測(cè)和封裝半成品紙盒。

　?、?視覺(jué)拍照

　　視覺(jué)運(yùn)動(dòng)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(hào)時(shí)，對(duì)紙盒掛口區(qū)域進(jìn)行拍照。

　　③ 模板匹配，視覺(jué)定位

　　對(duì)獲取到的圖像進(jìn)行模版匹配、視覺(jué)定位，獲取模板匹配的檢測(cè)結(jié)果OK或者NG，并定位出檢測(cè)OK的紙盒掛口中心點(diǎn)位置。

　?、?直線測(cè)量，生成兩直線交點(diǎn)

　　對(duì)獲取到的圖像插頁(yè)的兩條邊沿檢測(cè)，檢測(cè)出交點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

　?、?數(shù)據(jù)計(jì)算

　　計(jì)算紙盒掛口中心點(diǎn)坐標(biāo)和底部邊沿交點(diǎn)坐標(biāo)的兩點(diǎn)直線距離，在設(shè)置值范圍內(nèi)判定為檢測(cè)OK，否則為NG。

　?、?紙盒邊封、裝盒、折左右耳、插頁(yè)

　　運(yùn)動(dòng)控制部分對(duì)檢測(cè)OK的合格品進(jìn)行膠粘封側(cè)、待裝物料裝盒、紙盒頂部和底部折左右耳，并插頁(yè)，生成成品。

　　⑦ 輸出成品

　　對(duì)合格的成品輸出進(jìn)箱。

　　四、主要功能和特點(diǎn)

　　1. 視覺(jué)功能的實(shí)現(xiàn)

　?、傧嚓P(guān)Basic指令：圖像抓取、模板匹配、視覺(jué)定位、

　　直線測(cè)量、直線交點(diǎn)等。

表 2 視覺(jué)功能 Basic 指令

　?、谙鄼C(jī)和鏡頭選擇

　　130W全局快門(mén)相機(jī)，8mm鏡頭;

　　目標(biāo)距離：100-200mm;

　　視野范圍：115*86mm。

圖 5 相機(jī)檢測(cè)圖

　　③視覺(jué)實(shí)現(xiàn)效果(見(jiàn)圖6、7)

圖 6 檢測(cè)合格

圖 7 檢測(cè)不合格(超范圍)

　　2. 運(yùn)動(dòng)控制功能Basic相關(guān)指令

　　皮帶上的待檢測(cè)紙盒在持續(xù)傳送過(guò)程中，不停下來(lái)、持續(xù)地進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)飛拍的功能：

　?、倨系奈锪隙ㄎ煌瓿珊蟮母欁ト?，可以使用專門(mén)的皮帶跟蹤抓取指令MOVESYNC;

　?、谝曈X(jué)飛拍可采用硬件精準(zhǔn)位置輸出MOVE_OP觸發(fā)拍照,誤差1個(gè)脈沖;

　?、坻i存視覺(jué)飛拍相機(jī)觸發(fā)的位置，可采用REGIST編碼器鎖存指令。

表 3 運(yùn)動(dòng)控制功能 Basic 指令

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

　　同一套開(kāi)發(fā)軟件即可完成運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺(jué)+HMI的編程，運(yùn)動(dòng)和視覺(jué)均可采用Basic的編程方式，也可以用梯形圖來(lái)編寫(xiě)程序，界面可以用同一套軟件下的HMI功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　在沒(méi)有視覺(jué)運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單，操作方便。

圖 8 編程界面

　　五、 方案和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

　　正運(yùn)動(dòng)技術(shù)VPLC516E視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在包裝盒掛扣視覺(jué)檢測(cè)上的應(yīng)用方案優(yōu)勢(shì)：

　　? 將視覺(jué)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(jiǎn)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(jiǎn)易的指令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的視覺(jué)處理，降低了工程師對(duì)視覺(jué)開(kāi)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(jué)

　　+HMI顯示，縮短了開(kāi)發(fā)周期;

　　? 支持高速硬件位置比較輸出，高速位置鎖存，可快速實(shí)現(xiàn)視覺(jué)飛拍功能。