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VPLC516E 机器视觉运动控制一体机在 SCARA 视觉上下料的应用

时间:2021-12-15 22:25:38来源:深圳市正运动技术有限公司

导语:​随着国内制造业的逐渐转型,工业生产对自动化的需求开始从单机设备转向全自动设备、全自动生产线,并提出了对全自动化生产线柔性化的需求。柔性化需求的出现使得调整能力差、智能化程度低的传统机器人逐渐不适应产线,并诞生了适应柔性制造的智能协作机器人。灵活、安全、小巧的智能协作机器人不仅能满足企业柔性化的生产需求,还解决了传统工业机器人投资规模大、投资回报期长、灵活度有限等问题,让不同规模的企业都能轻松实现智能自动化,加速“智能制造”的普及和落地。

  VPLC516E 系列是正运动技术推出的国内首款机器视觉 + 运动控制一体机,集成了机器视觉和复杂的运动控制等功能, 全方位替换“PC+Windows+ 机器视觉+ 运动控制卡的” 传统方案。另外,ZDevelop 低门槛的 IDE 开发环境,完善的开发工艺包, 满足了现代工业应用中集成化、模块化、智能化的需求。本文通过 VPLC516E 视觉运动控制一体机在 SCARA 视觉上下料的方案,来更深入了解此产品的功能及其应用。

  1 VPLC516E 产品功能介绍

VPLC516E.png

  1.1 VPLC516E 的机器视觉功能支持视觉定位,支持视觉测量,支持检测识别和支持Blob 分析。

  1.2 VPLC516E 的运动控制功能

  支持 16 轴 EtherCAT 总线运动控制,EtherCAT 刷新周期 1ms

  支持电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工等复杂的运动控制

  可支持 Delta、SCARA、6 关节、协作机器人等 30+ 机械手模型算法

  支持视觉飞拍功能

  支持精准输出,实现位置同步输出 PSO 支持手轮高速编码器输入接口

  2 VPLC516E 在 SCARA 视觉上下料的方案

  在很多行业,由于人工成本、生产效率以及精确性等各方面的因素,用机械手取代人工来搬运、加工和检测是大势所趋。

  SCARA 机械手具有占地空间小,精度高,速度快等特点, 特别适用于 3C 电子组装、涂胶、锁螺丝、焊锡、插件、上下料等应用场合。

  SCARA 视觉上下料系统主要由视觉系统、运动控制系统、SCARA 四轴机械手、传送带或者振动盘等构成。当传送带或者振动盘上的工件通过工业相镜视野覆盖范围时,相机自动拍照采集图像,通过 VPLC516E 视觉运动一体机对图像进行模板匹配和定位处理,获取工件的位置数据、角度数据等, 并发送给运动控制处理单元。结合视觉发送过来的数据以及视觉处理完成信号,来调整 SCARA 机械手的姿态抓取工件, 并在放料途中 SCARA 末端旋转轴对工件进行角度旋转纠偏, 精准的放入料盘中。

SCARA 视觉上下料系统.png

  正运动技术的 VPLC516E 视觉运动控制一体机,既可以通过 GigE 接相机,做视觉定位、形状匹配、视觉检测处理, 又可以通过底层的 30+ 种机械手的算法控制 SCARA 机械手高速高柔性的运行,实现运动控制 + 机械手控制 + 机器视觉+ 高清显示的高集成、高智能的一整套解决方案。

  3 系统设计方案

  3.1 系统电气拓扑图

  VPLC516E 视觉运动控制一体机的 SCARA 视觉上下料硬件配置如下:

  

上下料硬件配置.png

硬件明细表.jpg

  3.2 系统动作流程

  1)上料

  将待加工或其他物料产品输送到振动盘或者流水线皮带上,等待视觉拍照处理。

  2)视觉拍照

  视觉运动控制一体机的输出OUT 端接相机的IO 控制端, 待接收到拍照信号时,对工件物料进行拍照。

  3)模板匹配,视觉定位

  对获取到的图像进行模版匹配、视觉定位,根据有效产品图像信息,对同一时间段的多个工件进行最优抓取排序, 并同时输出各工件 X、Y 位置信息以及角度信息。

  4)数据计算

  将视觉处理的位置和角度数据,在视觉运动控制一体机内部换算处理。

  5)SCARA 机械手抓取

  SCARA 机械手根据数据计算的结果,调整姿态并进行抓取,并在运输工件到料盘的过程中,末端旋转轴对工件进行角度旋转纠偏。

  6)返回待机位

  抓取完成后,机械手返回待机位,等待下一次抓取信号。

  4 主要功能和特点

  4.1 视觉功能相关 Basic 指令:图像抓取、模板匹配、视觉定位等;

  视觉功能相关 Basic 指令.jpg

视觉功能相关 Basic 指令.png

  4.2 运动控制功能 Basic 相关指令:

  SCARA 机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,虚拟轴 MTYPE 将显示为 34,IDLE 显示为 0。此时只能操作关节轴在关节坐标系中运动,虚拟轴会自动计算末端工作点位于直角坐标系中的位置。

  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,关节轴 MTYPE 将显示为 33,IDLE 显示为 0。此时只能操作虚拟轴在直角坐标系中运动,关节轴会自动计算在关节坐标系中如何联合运动。

关节轴.png

      4.3 简单易用的机器视觉 + 运动控制 ZDevelop V3.10 编程 

     同一套开发软件即可完成运动控制 + 机器视觉 +HMI 的编程,运动和视觉均可采用 Basic 的编程方式,也可以用梯形图来编写程序,界面可以用同一套软件下的 HMI 功能来实现。

      在没有视觉运动控制一体机和工业相机的情况下,亦可采用读取本地图片的方式,进行前期的仿真调试,直观简单, 操作方便。


  开发软件.png

  5 方案和产品优势

  正运动技术 VPLC516E 视觉运动控制一体机在 SCARA机械手视觉跟踪点胶应用方案的优势:

  将视觉与运动控制结合,客户不需要另外配置工控机, 节约了成本,减小了安装空间。

  相机直接与控制器相连,简化了图片数据传递流程,提高了数据传输速度。

  使用简易的指令实现复杂的视觉处理,降低了工程师对视觉开发的难度。

  一套 IDE 集成环境,即可解决运动控制 + 机器视觉+HMI 显示,缩短了开发周期。

  30+ 机械手模型的控制,无需专有的机器人控制器,节省了硬件成本。


标签: 机器视觉运动控制机械手

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