市場應(yīng)用背景

SCARA機(jī)械手柔性上下料系統(tǒng)在3C電子、半導(dǎo)體、鋰電、光伏、食品及醫(yī)療等領(lǐng)域受益于自動(dòng)化需求的持續(xù)增長。該系統(tǒng)提高生產(chǎn)效率和精度，降低運(yùn)營成本，具有良好的尺寸和材質(zhì)適應(yīng)性，能快速完成物料轉(zhuǎn)換，優(yōu)化生產(chǎn)流程，因此推動(dòng)其在這些領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)自動(dòng)上下料的局限性：

• 靈活度不高：采用碗式振動(dòng)盤通常針對(duì)特定產(chǎn)品，對(duì)尺寸、形狀變化適應(yīng)性差，易卡料。

• 速度和效率限制：在需要高速生產(chǎn)的場景中，易受機(jī)械設(shè)計(jì)、視覺處理與運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)交互的速度、效率等問題限制，無法滿足生產(chǎn)線的高產(chǎn)量或快速換料生產(chǎn)的需求。

• 系統(tǒng)集成復(fù)雜：涉及如機(jī)器人、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供料系統(tǒng)等多種組件，設(shè)備間協(xié)議和數(shù)據(jù)格式可能存在差異導(dǎo)致兼容性等問題，增長調(diào)試周期。

• 數(shù)據(jù)流通性差：舊系統(tǒng)可能存在不支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理或遠(yuǎn)程監(jiān)控，形成信息孤島，限制了企業(yè)智能制造的實(shí)施，無法與MES系統(tǒng)無縫集成。

• 高成本問題：需要購買多套硬件，同時(shí)市場用人和維護(hù)成本居高不下，增加企業(yè)運(yùn)營成本。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案：

正運(yùn)動(dòng)針對(duì)市場需求，特此開發(fā)了基于VPLC系列的視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)和RTFuse快組態(tài)軟件的SCARA機(jī)械手柔性上下料解決方案，通過點(diǎn)位示教與RTFuse快組態(tài)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一站式、快速開發(fā)上下料設(shè)備， 有效縮短項(xiàng)目周期，降低運(yùn)維與人力成本，提升企業(yè)營收 及生產(chǎn)線自動(dòng)化水平。

方案可靈活適應(yīng)各種尺寸規(guī)格和材質(zhì)的物料。操作員通過簡單調(diào)整視覺、運(yùn)動(dòng)控制功能模塊參數(shù)，即可在最短時(shí)間內(nèi)完成物料轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)高速高精的機(jī)械手柔性上下料，有效消除卡料的問題，顯著提高數(shù)據(jù)處理速度，簡化生產(chǎn)流程，減少人工干預(yù) 。

適用于開發(fā)擺盤機(jī)、貼合機(jī)、食品醫(yī)療包裝、裝配及分揀等多種需要柔性供料的場景。

01  機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在SCARA機(jī)械手柔性上下料的解決方案

SCARA機(jī)械手柔性上下料加工示意圖

正運(yùn)動(dòng)SCARA機(jī)械手柔性上下料解決方案設(shè)計(jì)

• 20DI：接原點(diǎn)、限位等傳感器，以及開關(guān)信號(hào)、編碼器等

• 20DO：高速輸出口接工業(yè)相機(jī)的硬觸發(fā)輸入和點(diǎn)膠閥

• EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制其它軸運(yùn)動(dòng)

• 4路單端脈沖輸出：接脈沖驅(qū)動(dòng)器，控制傳送帶

• RS232通訊接口：接光源控制器

• EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相機(jī)，實(shí)現(xiàn)視覺定位、檢測應(yīng)用

與柔性振動(dòng)盤通訊

正運(yùn)動(dòng)SCARA機(jī)械手柔性上下料解決方案支持多種柔性振動(dòng)盤通訊協(xié)議。

振動(dòng)盤本體上配備有網(wǎng)口、RS232/485接口和I/O信號(hào)接口，支持Modbus-TCP和Modbus-RTU通訊。

在此次方案中采用的柔性振動(dòng)盤I/O信號(hào)觸發(fā)來通訊操作。操作員可根據(jù)廠家的提供的調(diào)參軟件，可調(diào)試柔性振動(dòng)盤達(dá)到理想的震動(dòng)效果。

1、運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)過程

（1）運(yùn)動(dòng)控制

首先通過I/O觸發(fā)振動(dòng)盤快速振動(dòng)，使物料在物料盤內(nèi)均勻分布。上相機(jī)完成物料的拍攝和處理后，SCARA機(jī)械手根據(jù)視覺處理數(shù)據(jù)沿預(yù)設(shè)路徑移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)械手依次執(zhí)行以下操作：物料抓取、二次拍攝和下料。在整個(gè)過程中，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)械手各關(guān)節(jié)速度，以實(shí)現(xiàn)更平滑的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（2）機(jī)器視覺

在SCARA機(jī)械手執(zhí)行柔性上下料的過程中，機(jī)器視覺系統(tǒng)首先通過形狀匹配工具對(duì)料盤上的多個(gè)物料進(jìn)行粗定位，然后通過坐標(biāo)系數(shù)校準(zhǔn)，將物料的世界坐標(biāo)輸送給機(jī)械手進(jìn)行抓取。隨后物料依次被移至下相機(jī)拍照位進(jìn)行視覺飛拍，進(jìn)行二次定位實(shí)現(xiàn)位置糾偏，便于SCARA機(jī)械手到達(dá)下料區(qū)完成精準(zhǔn)位置下料，提高定位精度滿足客戶需求。

2、SCARA機(jī)械手柔性上下料配置流程

3、方案核心應(yīng)用優(yōu)勢

• 高度集成：集成豐富的IO控制、30+機(jī)器人算法、機(jī)器視覺和運(yùn)動(dòng)控制、通訊等功能模塊，可靈活構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制+視覺一體化的機(jī)械手柔振上下料解決方案

• 調(diào)試方便、交付快：工程師無需編程，通過工具調(diào)參即可快速開發(fā)，縮短項(xiàng)目周期與提高數(shù)據(jù)處理速度，以及快速評(píng)估新項(xiàng)目潛在風(fēng)險(xiǎn)，效率更高

• 提高系統(tǒng)靈活度：可快速換線/料，無需復(fù)雜的機(jī)械拆裝過程，可以輕松重新配置參數(shù)以適應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃變化，適用于各種小型零部件零散排列上料

• 精度高：通過視覺系統(tǒng)識(shí)別物料位置，無需固定治具來指定物料來料方向，能準(zhǔn)確定位振動(dòng)盤物料位置

• 減少人工和運(yùn)維成本：減少了對(duì)人工操作的需求，一人即可操作多臺(tái)設(shè)備，解決工程人員流失，減少人為失誤、返工、維修等費(fèi)用，以及時(shí)間成本

4、解決方案硬件配置

02  VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)

VPLC711是一款基于x86平臺(tái)和Windows操作系統(tǒng)的高性能機(jī)器視覺EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器，可脫機(jī)運(yùn)行，支持豐富的IO控制，30+機(jī)器人算法，以及視覺和運(yùn)動(dòng)控制功能，大幅簡化視覺與運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目的配置流程。

VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，還能與其它控制單元部件（如伺服驅(qū)動(dòng)器、傳感器、編碼器、控制閥等）和MES系統(tǒng)無縫集成，提供一個(gè)完整端到端的視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案。

• 可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制（脈沖+EtherCAT總線）

• 內(nèi)置實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7，支持第三方視覺軟件

• 板載20路通用輸入(其中10路為高速輸入)，20路高速輸出

• 提供一體化開放式IPC形態(tài)的實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC集成的視覺+運(yùn)動(dòng)控制解決方案

• 多核并行運(yùn)算，能夠高效處理運(yùn)動(dòng)控制，機(jī)器視覺等自動(dòng)化設(shè)備核心任務(wù)

03  RTFuse柔振上下料系統(tǒng)

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的RTFuse柔振上下料系統(tǒng)專為“視覺+運(yùn)動(dòng)控制”的柔振上下料應(yīng)用設(shè)計(jì)，提供一站式解決方案。該軟件簡化了參數(shù)設(shè)置，搭配圖像采集系統(tǒng)，可以大幅縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

▌ 相機(jī)支持

支持市面上大部分主流相機(jī)，支持4個(gè)相機(jī)并行采集、視覺飛拍。

▌ 快速配置

機(jī)械手、軸組、振動(dòng)盤、相機(jī)和矩陣料盤、工具參數(shù)。

▌ 示教功能

提供取料、飛拍及放料路徑等多個(gè)點(diǎn)位的一鍵示教功能。

▌ 坐標(biāo)校準(zhǔn)

支持相機(jī)標(biāo)定，包括修改XY坐標(biāo)方向和世界坐標(biāo)位置補(bǔ)正。

▌ 走位標(biāo)定

通過示教好的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位，一鍵即可完成自動(dòng)標(biāo)定。

▌ 系統(tǒng)切換

可切換至RTfuse快組態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視覺檢測流程。

▌ 可視化界面

界面友好，便于用戶數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示使能狀態(tài)、回原狀態(tài)、定位數(shù)量和擺放計(jì)數(shù)等。

▌ 支持機(jī)械手類型

4軸模組、SCARA機(jī)械手、Delta機(jī)械手、直角坐標(biāo)機(jī)械手、6關(guān)節(jié)等

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。