《黑神话：悟空》的问世引起了“全民狂欢”，从瑞幸联名到山西文旅，各界人士与媒体都在讨论此部游戏大作，也创下了国产3A游戏的高光时刻。

　　在各位天命人热血打怪、屡战屡胜的同时，也有不少玩家直呼：“太难了!”。的确，这款历经六年精心打造的魂类游戏《黑悟空》，不仅挑战难度高，对其配置也有一定要求。正如孙悟空斩妖除魔使用的金箍棒，各位玩家在游戏中激战时同样需要一件得心应手的“神器”。但你们知道吗?在各式各样的鼠标、手柄等游戏电子设备生产的背后，也是有着漫漫“取经路”……

　　文/研华科技

　　1 五轴联动，空间异形加工自此不难矣

　　在消费电子产品制造过程中，点胶和外观瑕疵检测等都是重要的加工工序。然而由于这类产品越来越多的三维异形化设计，让这些工序变得更为复杂，譬如在对智能穿戴类产品/游戏设备，像鼠标/手柄/手机等进行侧边点胶时，直角坐标型的点胶机械臂已经无法满足需求，因此需要机械臂在不同的姿态下将胶水精准的点涂于产品的空间轨迹上。

　　简单来说，如果采用传统的二维加工和检测控制方式，要应对这些空间异形产品，就不得不多次调整和装夹工件，才能在不同的角度上进行加工，显然这样做的结果是费时费力，容易导致误差的累计影响加工质量。

　　面向三维空间的五轴联动技术，即在原来的XYZ三轴平台的基础上，还加入了其中任意两个方向的旋转运动，通过这五个轴联动，从而达到任意位置及姿态角的运动(图1)。显然，这种三维五轴技术可以实现一次装夹，多个角度的加工，具有更高的加工自由度，从而大大提高产品的加工精度和加工效率，真正突破了复杂产品造型设计的加工“瓶颈”。

　　然而，五轴虽好，其控制难度同样呈“指数级”增长，核心问题是如何进行3D运动轨迹规划解决轨迹来源的问题，以及如何根据轨迹进行空间五轴联动控制的问题(图2)。作为致力于软硬件一体化专案的领先自动化提供商，研华科技专门针对三维五轴应用打造了一套创新易用的解决方案，大大降低了这一技术的实现门槛。

　　2 创新之策，令五轴联动轻松致之

　　事实上从运动控制应用的角度来看，目前硬件部分已经趋同，而能够给客户带来差异化竞争优势的恰恰在于软件，尤其是能够降低客户的使用“门槛”，并具有一定专用属性的平台。那么相较于常见的运动控制卡加伺服驱动器的方案，研华带来的创新方案主要核心不但包括工业计算机、运动控制卡、驱动器和电机等硬件，同时还加入了研华独有的3D CAM软件、五轴空间算法、空间标定系统等软件，根据应用需求还可接入工业相机、传感器和点胶阀等。研华三维五轴控制方案的架构如图如图3所示。

　　在解决五轴控制核心关键的两大挑战方面，研华的这一方案首先是通过3D CAM软件进行三维运动轨迹规划，大大解决了轨迹来源的问题(图4)。也就是说，在该3D CAM软件中，客户导入加工产品的原始3D图纸，选择加工曲面和轨迹线，便可快速生成加工轨迹和姿态数据，从而为五轴联动运动控制卡提供精确的运动数据。相比手动示校轨迹的方式，大大提升了精度和效率，这在市面上已有的各种五轴联动控制方案中具有一定的开创性。

　　其次，根据轨迹进行空间五轴联动控制这方面，研华的8轴运动控制卡加载了五轴控制算法进行复杂轨迹控制，包括线速度恒速控制、轨迹段间平滑的速度交接等，‌不仅提高了轨迹控制的效率和灵活性，‌还允许客户根据具体需求调整参数，‌通过合理地设置位置、‌速度和时间参数，实现高度灵活和精确的三维空间运动控制。‌

　　而为了解决五轴加工工件旋转所造成的的直线轴坐标变化，该运动控制卡还采用了先进的RTCP(旋转刀尖跟随)控制算法，从而自动补偿工件偏移，保证刀尖点沿目标轨迹运动，大大减少调整加工姿态的辅助时间，同时提高加工精度。

　　此外，众多不同的三维五轴应用场景，也要求这类运动控制方案必须是一个相对开放和灵活的平台。研华为此提供五轴控制的完整 API 供客户进行应用开发，同时其 PC-Based 架构，可弹性的整合机器视觉、激光测高传感器或高精密的标定治具夹，实现五轴应用中所需的旋转轴旋转中心标定、图纸坐标系与机台机械坐标系之间的位置标定、补偿及各姿态下的位置拾取。

　　目前，这一创新的解决方案已经在多个空间异形轨迹加工应用中得以落地，并赢得了客户的一致认可，这些应用广泛覆盖了诸如PCB高元器件加固点胶、手机中框内腔密封点胶、LCD/OLED屏孔内壁点胶、手机充电器内腔密封点胶、手机/智能穿戴类产品侧边点胶，手机、平板电脑、智能手表、充电器等3C产品曲面外观瑕疵检测等等。

　　事实上，从点胶、检测到打磨、切割乃至激光打标、激光焊接和激光雕刻等更广泛的应用场景，研华结合3D CAM软件提取3D加工轨迹的三维五轴解决方案，都能够解决其中的各种复杂曲面和多面加工难题，真正让三维五轴技术助力现代科技产品顺利取到“真经”。

　　图1 五轴联动示意图

　　图2 五轴联动控制

　　图3 研华三维五轴控制方案架构图

　　图4 研华方案通过3D CAM软件进行三维运动轨迹规划