VPLC516E 機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在 SCARA 視覺(jué)上下料的應(yīng)用
文:深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司2021年第6期
VPLC516E 系列是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的國(guó)內(nèi)首款機(jī)器視覺(jué) + 運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī),集成了機(jī)器視覺(jué)和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制等功能, 全方位替換“PC+Windows+ 機(jī)器視覺(jué)+ 運(yùn)動(dòng)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(guò) VPLC516E 視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在 SCARA 視覺(jué)上下料的方案,來(lái)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(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)別和支持Blob 分析。
1.2 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接口
2 VPLC516E 在 SCARA 視覺(jué)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(lái)搬運(yùn)、加工和檢測(cè)是大勢(shì)所趨。
SCARA 機(jī)械手具有占地空間小,精度高,速度快等特點(diǎn), 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(chǎng)合。
SCARA 視覺(jué)上下料系統(tǒng)主要由視覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、SCARA 四軸機(jī)械手、傳送帶或者振動(dòng)盤等構(gòu)成。當(dāng)傳送帶或者振動(dòng)盤上的工件通過(guò)工業(yè)相鏡視野覆蓋范圍時(shí),相機(jī)自動(dòng)拍照采集圖像,通過(guò) VPLC516E 視覺(jué)運(yùn)動(dòng)一體機(jī)對(duì)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(yùn)動(dòng)控制處理單元。結(jié)合視覺(jué)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)以及視覺(jué)處理完成信號(hào),來(lái)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(duì)工件進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)糾偏, 精準(zhǔn)的放入料盤中。
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。
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3.1 系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D
VPLC516E 視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的 SCARA 視覺(jué)上下料硬件配置如下:
3.2 系統(tǒng)動(dòng)作流程
1)上料
將待加工或其他物料產(chǎn)品輸送到振動(dòng)盤或者流水線皮帶上,等待視覺(jué)拍照處理。
2)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)工件物料進(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,根據(jù)有效產(chǎn)品圖像信息,對(duì)同一時(shí)間段的多個(gè)工件進(jìn)行最優(yōu)抓取排序, 并同時(shí)輸出各工件 X、Y 位置信息以及角度信息。
4)數(shù)據(jù)計(jì)算
將視覺(jué)處理的位置和角度數(shù)據(jù),在視覺(jué)運(yùn)動(dòng)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(jì)算的結(jié)果,調(diào)整姿態(tài)并進(jìn)行抓取,并在運(yùn)輸工件到料盤的過(guò)程中,末端旋轉(zhuǎn)軸對(duì)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(hào)。
4 主要功能和特點(diǎn)
4.1 視覺(jué)功能相關(guān) Basic 指令:圖像抓取、模板匹配、視覺(jué)定位等;
4.2 運(yùn)動(dòng)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(shí)只能操作關(guān)節(jié)軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng),虛擬軸會(huì)自動(dòng)計(jì)算末端工作點(diǎn)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(shí)只能操作虛擬軸在直角坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng),關(guān)節(jié)軸會(huì)自動(dòng)計(jì)算在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中如何聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。
4.3 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。
5 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 SCARA機(jī)械手視覺(jué)跟蹤點(diǎn)膠應(yīng)用方案的優(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,縮短了開發(fā)周期。
30+ 機(jī)械手模型的控制,無(wú)需專有的機(jī)器人控制器,節(jié)省了硬件成本。
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