時間:2025-02-14 14:16:15來源:深圳市正運動技術(shù)有限公司
市場應(yīng)用背景
隨著制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的深入,3C電子、PCB、食品包裝、醫(yī)藥、化妝品及汽車零部件等領(lǐng)域的微小物料處理正經(jīng)歷著生產(chǎn)模式的變革。傳統(tǒng)的機械振動盤上料及單一擺盤/貼標方式已難以滿足當(dāng)前市場對高精度、高效率及柔性化生產(chǎn)的需求,行業(yè)正從大批量單一品種生產(chǎn)向多品種小批量定制化生產(chǎn)模式快速轉(zhuǎn)型。
多吸嘴視覺飛拍上下料工藝介紹:
將物料放至柔振盤中振動散開,配合第三方視覺對柔振盤中的物料進行初步識別匹配并生成OK物料坐標。機臺同步運行至OK物料坐標處,由多吸嘴對物料進行吸附。在將物料放至在料盤的過程中會進行視覺飛拍來實現(xiàn)位置糾偏,最終物料被放置在料盤中。目前上下料系統(tǒng)需要處理的物料類型日趨復(fù)雜,既包括帶有二維碼、條形碼、防偽碼等智能標識的包裝材料,也涵蓋各類精密電子元器件和微型五金配件。這種多元化物料處理需求對視覺識別精度、機械定位準確度和系統(tǒng)柔性化程度提出了更高要求。
▲ 常見的上下料材料圖 ▲
市面上常見的視覺上下料傳統(tǒng)方案:
通常在物料拾取過程中,機械臂的夾具或吸盤在抓取時會使物料產(chǎn)生細小的位置偏移,這種誤差會影響整體的放料精度。為了避免這種問題,通常使用工業(yè)相機拍攝工件移動過程中抓取或吸取的物料位置,并且進行位置糾偏。目前,市面上不帶視覺飛拍的上下料大多采用“工控機+機器視覺+PLC+觸摸屏”的方案,并且在進行位置糾偏時也只采用定拍的方式,即設(shè)備在拍照點停止讓相機拍照后再繼續(xù)運行。這種方案使運動中等待的時間增加,降低了上下料工藝的效率,嚴重影響了產(chǎn)能。
▲ 采用傳統(tǒng)定拍方案時設(shè)備的V/t圖 ▲
正運動技術(shù)多吸嘴視覺上下料方案:
針對傳統(tǒng)方案的痛點,正運動技術(shù)推出基于超高速PCIe EtherCAT運動控制卡PCIE464M的多吸嘴視覺上下料方案。
當(dāng)運動機構(gòu)抵達預(yù)設(shè)拍照區(qū)域時,運動控制卡通過高速數(shù)字IO口精確觸發(fā)工業(yè)相機執(zhí)行多位置飛拍作業(yè)。結(jié)合第三方視覺,在短時間內(nèi)完成多吸嘴工位的并行圖像采集與特征識別,并將亞像素級定位數(shù)據(jù)實時反饋至運動控制器。系統(tǒng)可同步完成多軸位置補償和角度校正,實現(xiàn)高速連續(xù)飛拍作業(yè)。該方案較傳統(tǒng)定拍可提升綜合效率12%以上。
▲ 采用正運動方案飛行拍攝時設(shè)備的V/t圖 ▲
01、PCIE464M運動控制卡在多吸嘴上下料的解決方案
正運動多吸嘴視覺上下料解決方案設(shè)計
1、16DI:接原點、限位等傳感器,以及開關(guān)信號、編碼器等;
2、16DO:高速輸出口接工業(yè)相機的硬觸發(fā)輸入和點膠閥;
3、EtherCAT接口:接EtherCAT總線驅(qū)動器,控制其它軸運動;同時擴展EtherCAT IO模塊,EtherCAT周期快至125us;
4、8路單端脈沖輸出:接脈沖驅(qū)動器;
5、RS232通訊接口:接光源控制器;
6、EtherNET接口:千兆網(wǎng)口,接支持Gige協(xié)議的面陣相機,實現(xiàn)視覺定位、糾偏應(yīng)用。
運動控制工藝實現(xiàn)
PCIE464M運動控制卡通過EtherCAT總線向驅(qū)動器發(fā)送指令,驅(qū)動電機執(zhí)行運動控制任務(wù)。系統(tǒng)通過編碼器或光柵尺實時反饋電機位置(MPOS),結(jié)合運動控制算法實現(xiàn)精準位置控制。觸發(fā)相機在目標位置精準拍攝,確保高速運動下的圖像采集精度與同步性,滿足高速飛拍場景下的精準定位需求。
方案應(yīng)用動作流程
01、料盤視覺定位
相機對振動盤里的物料進行拍照粗定位,結(jié)合第三方視覺計算出抓取位置坐標和規(guī)劃抓取路徑;
02、機構(gòu)上料抓取
根據(jù)計算出的位置,運動軸的吸嘴運動到正確的位置,分別進行多個吸嘴抓取物料;
03、下相機多位置視覺飛拍
抓取到的物料運動到下相機拍照點區(qū)域,由運動控制卡內(nèi)部精準輸出/硬件位置比較輸出觸發(fā)相機進行多個吸嘴來料的視覺飛拍;
▲ 多位置飛拍參數(shù)設(shè)置 ▲
04、多位置定位和糾偏
結(jié)合第三方視覺對拍照的物料圖片進行視覺分析處理,進行位置糾偏和修正;
05、放料
運動到放料位置過程中,進行角度和位置補償糾偏,然后到達正確目標位置并進行多個位置放料;
06、返回上料位
放料完成后,返回上料位置并準備下一次的抓取,依次往復(fù)循環(huán)。
多吸嘴上下料應(yīng)用工藝流程
解決方案應(yīng)用優(yōu)勢
1、適用于支持WindowsXP/7/10/11,Linux等操作系統(tǒng),適用性廣;
2、統(tǒng)一開放的API函數(shù)接口,讓用戶開發(fā)靈活高效;
3、PCIe接口相較于PCI接口傳輸效率更快,更適用于高速高精的應(yīng)用場景;
4、PCIE464M板載16進16出,無需轉(zhuǎn)接板,接線方便;
5、支持上位機+RTBasic腳本語言混合開發(fā),極大提高指令的實時執(zhí)行效率;
6、EtherCAT同步周期可快至125us,提升設(shè)備產(chǎn)能;
7、物料在機器視覺定位糾偏過程中,使用飛拍技術(shù),縮短機臺CT;
8、12路獨立的硬件位置比較輸出,可實現(xiàn)多點多位置同時視覺飛拍,整體生產(chǎn)效率可提升10%以上;
9、進一步提升精度,現(xiàn)場實測上下料取放精度可達±0.02mm。
解決方案硬件配置
02、超高速PCIe EtherCAT運動控制卡
面向高速高精智能裝備在“PC+運動控制卡”的模式下,實現(xiàn)多軸同步控制和高速高精運動控制!
1、可選6-64軸運動控制,支持EtherCAT總線/脈沖/步進伺服驅(qū)動器;
2、聯(lián)動軸數(shù)最高可達16軸,控制周期最小為125us;
3、標配16進16出,其中4路高速鎖存輸入、4路高速PWM和12路高速硬件比較輸出PSO;
4、支持PWM輸出、1D/2D/3D PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍、連續(xù)軌跡插補等;
5、支持掉電存儲和掉電中斷,多重加密,提供程序更安全機制;
6、具有一維、二維螺距補償控制,實現(xiàn)更高的加工精度;
7、8路單端脈沖軸、4路單端編碼器軸;
8、支持30+機械手模型正逆解模型算法,比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
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