VPLC516E 系列是正運動技術(shù)推出的國內(nèi)首款機(jī)器視覺 + 運動控制一體機(jī)，集成了機(jī)器視覺和復(fù)雜的運動控制等功能， 全方位替換“PC+Windows+ 機(jī)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 VPLC516E 視覺運動控制一體機(jī)在 SCARA 視覺上下料的方案，來更深入了解此產(chǎn)品的功能及其應(yīng)用。

　　1 VPLC516E 產(chǎn)品功能介紹

　　1.1 VPLC516E 的機(jī)器視覺功能支持視覺定位，支持視覺測量，支持檢測識別和支持Blob 分析。

　　1.2 VPLC516E 的運動控制功能

　　支持 16 軸 EtherCAT 總線運動控制，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)雜的運動控制

　　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

　　支持視覺飛拍功能

　　支持精準(zhǔn)輸出，實現(xiàn)位置同步輸出 PSO 支持手輪高速編碼器輸入接口

　　2 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、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， 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，相機(jī)自動拍照采集圖像，通過 VPLC516E 視覺運動一體機(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。

　　正運動技術(shù)的 VPLC516E 視覺運動控制一體機(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行，實現(xiàn)運動控制 + 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。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計方案

　　3.1 系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D

　　VPLC516E 視覺運動控制一體機(jī)的 SCARA 視覺上下料硬件配置如下：

　　3.2 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，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，對同一時間段的多個工件進(jìn)行最優(yōu)抓取排序， 并同時輸出各工件 X、Y 位置信息以及角度信息。

　　4)數(shù)據(jù)計算

　　將視覺處理的位置和角度數(shù)據(jù)，在視覺運動控制一體機(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)計算的結(jié)果，調(diào)整姿態(tài)并進(jìn)行抓取，并在運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。

　　4 主要功能和特點

　　4.1 視覺功能相關(guān) Basic 指令：圖像抓取、模板匹配、視覺定位等;

　　4.2 運動控制功能 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。此時只能操作關(guān)節(jié)軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中運動，虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標(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。此時只能操作虛擬軸在直角坐標(biāo)系中運動，關(guān)節(jié)軸會自動計算在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中如何聯(lián)合運動。

      4.3 簡單易用的機(jī)器視覺 + 運動控制 ZDevelop V3.10 編程　

     同一套開發(fā)軟件即可完成運動控制 + 機(jī)器視覺 +HMI 的編程，運動和視覺均可采用 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 功能來實現(xiàn)。

      在沒有視覺運動控制一體機(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。

　　5 方案和產(chǎn)品優(yōu)勢

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

　　將視覺與運動控制結(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。

　　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。

　　一套 IDE 集成環(huán)境，即可解決運動控制 + 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。