基于VPLC711的曲面外觀檢測(cè)XYR運(yùn)動(dòng)控制解決方案

市場(chǎng)應(yīng)用背景

隨著消費(fèi)升級(jí)，產(chǎn)品形態(tài)正在朝著多樣性和精細(xì)化方向迅速發(fā)展。這導(dǎo)致了對(duì)于復(fù)雜曲面軌跡加工的需求，包括外觀檢測(cè)、打磨拋光和點(diǎn)膠工藝控制，要求更高的精密度。企業(yè)必須主動(dòng)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，不斷改進(jìn)工藝，以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中立足。

XYR運(yùn)動(dòng)控制在曲面外觀質(zhì)量檢測(cè)中的關(guān)鍵作用:

XYR運(yùn)動(dòng)控制在生產(chǎn)制造中扮演著至關(guān)重要的角色。它廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、方殼電池等多個(gè)領(lǐng)域，包括外觀缺陷檢測(cè)、中框拋光打磨、曲面點(diǎn)膠、方殼電池外觀檢測(cè)、電池頂蓋激光焊接等應(yīng)用場(chǎng)景。

傳統(tǒng)曲面外觀檢測(cè)解決方案的問(wèn)題:

在曲面加工過(guò)程中，可能會(huì)引發(fā)一系列品質(zhì)問(wèn)題，如劃痕、缺陷、臟污等。市面上現(xiàn)有的視覺(jué)缺陷檢測(cè)解決方案是采用多個(gè)2D面陣相機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡相結(jié)合的方式進(jìn)行多位置視覺(jué)檢測(cè)，此方案在效率、圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)交互速度方面存在挑戰(zhàn)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試難度較高。此外，3D視覺(jué)檢測(cè)的批量復(fù)制成本也相對(duì)較高。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)在典型的XYR結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用：

采用XYR（XY+R）聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制算法，可實(shí)現(xiàn)在R軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著待加工產(chǎn)品位置和角度的變化，XY運(yùn)動(dòng)軸也會(huì)跟隨產(chǎn)品的位置和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而保證XY末端加工點(diǎn)始終與被加工物體表面位置和姿態(tài)保持一致，實(shí)現(xiàn)了XYR的同步運(yùn)動(dòng)，可滿(mǎn)足XYR結(jié)構(gòu)加工規(guī)模化生產(chǎn)的速度需求。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)在曲面外觀XYR檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)控制解決方案:

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供了一種基于VPLC711的XYR運(yùn)動(dòng)控制+線掃相機(jī)的曲面外觀檢測(cè)解決方案，以解決傳統(tǒng)曲面外觀方案存在的問(wèn)題。

該解決方案采用了高精度單旋轉(zhuǎn)臺(tái)XYR聯(lián)動(dòng)算法與快速路徑規(guī)劃功能，實(shí)時(shí)調(diào)整XY位置以彌補(bǔ)位置偏差，確保線掃相機(jī)聚焦點(diǎn)到被測(cè)樣品的表面物距一致，從而實(shí)現(xiàn)XYR的同步運(yùn)動(dòng)與獲取高質(zhì)量圖像，方便后期進(jìn)行全面檢測(cè)產(chǎn)品的曲面和平面部分的外觀缺陷，可雙重提升生產(chǎn)效率和品質(zhì)。

整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中：

（1）相機(jī)中心線永遠(yuǎn)與產(chǎn)品表面垂直（曲面處相機(jī)中心線始終與切線方向垂直）。

（2）相機(jī)到被檢測(cè)產(chǎn)品的距離保持一致，任何位置L1=L2

VPLC711機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)將機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制功能整合在一個(gè)控制平臺(tái)上，這不僅減少了方案的總體成本，還提高了交互速率。此外，用戶(hù)能夠迅速構(gòu)建視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)的項(xiàng)目程序，簡(jiǎn)化了整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程。

一、基于VPLC711在曲面外觀檢測(cè)XYR的應(yīng)用

1、正運(yùn)動(dòng)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

●20DI：接原點(diǎn)、限位等傳感器，以及開(kāi)關(guān)信號(hào)等；

●20D0：高速輸出口接線掃相機(jī)的硬觸發(fā)輸入；

●EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制XYR軸運(yùn)動(dòng)；

●EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相機(jī)和線掃相機(jī)，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位、旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)確定、軌跡糾偏、曲面連續(xù)采圖等應(yīng)用。

2、解決方案硬件配置

3、運(yùn)動(dòng)控制與圖像采集實(shí)現(xiàn)過(guò)程

（1）運(yùn)動(dòng)控制

在XYR曲面外觀檢測(cè)過(guò)程中，XYR軸帶動(dòng)產(chǎn)品連續(xù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)線掃相機(jī)被固定在側(cè)方位置，對(duì)金屬邊框進(jìn)行拍攝采圖。

通過(guò)二維硬件位置比較輸出PSO，精確控制圖像采集的時(shí)間間隔，保證圖像在曲面處等間距采圖，再通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整線掃相機(jī)與物料成像物距，并保持相機(jī)與產(chǎn)品表面垂直相切，以確保成像清晰且高質(zhì)量。以下是整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的示意圖：

（2）視覺(jué)處理

首先，使用2D面陣相機(jī)確定產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)并進(jìn)行位置校正。接著，通過(guò)線掃相機(jī)捕獲產(chǎn)品的一周圖像（長(zhǎng)、寬和4個(gè)曲面角），最后進(jìn)行外觀缺陷檢測(cè)。

4、方案應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

●統(tǒng)一的API函數(shù)接口，適用各種PC上位機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)；

●集成視覺(jué)和運(yùn)控于一體，硬件接線更方便，成本更低；

●S曲線加速度/SS曲線加加速度連續(xù)，運(yùn)動(dòng)控制更平滑；

●高精度XYR單旋轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)動(dòng)算法，輕松實(shí)現(xiàn)XYR聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制；

●硬件位置比較輸出PSO，高速等間距觸發(fā)采集圖像，曲面場(chǎng)合同樣適；

●運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核，核內(nèi)交互，指令調(diào)用速度快至us級(jí)，提升加工效率。

5、方案核心工藝

（1）軌跡跟隨控制：

采用高精度單旋轉(zhuǎn)臺(tái)XYR聯(lián)動(dòng)算法，在被檢或加工的產(chǎn)品在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，XY軸能夠?qū)崟r(shí)跟隨加工軌跡的旋轉(zhuǎn)位置和角度變化，同步自動(dòng)追隨進(jìn)行X和Y方向的位置調(diào)整，始終保證線掃相機(jī)或刀具到產(chǎn)品任何位置都保持一致的垂直角度和距離，以確保高質(zhì)量的檢測(cè)和加工。

順時(shí)針?lè)较?/p>

逆時(shí)針?lè)较?/p>

（2）硬件比較輸出PSO：

二維硬件位置比較輸出PSO,控制線掃相機(jī)進(jìn)行高速等間距采圖,讓視覺(jué)拍照與產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)軌跡精準(zhǔn)同步，保證被檢物體在圓弧和拐角處也能進(jìn)行恒速拍攝，高質(zhì)量成像，避免圖像疊加和減少畸變。

（3）快速路徑規(guī)劃：

快速路徑規(guī)劃用于確定加工軌跡數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)品圖紙坐標(biāo)系與機(jī)械坐標(biāo)系的位置糾偏，可適應(yīng)快速換型的應(yīng)用場(chǎng)合。

a.支持二維CAD導(dǎo)圖，支持DXF/PLT/AI等格式導(dǎo)入。

b.支持長(zhǎng)、寬和倒角半徑等尺寸參數(shù)設(shè)置輸入。

二、x86平臺(tái)Windows實(shí)時(shí)視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器VPLC711介紹

VPLC711機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)集成視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)于一體，替代傳統(tǒng)的PC工控機(jī)+視覺(jué)軟件+運(yùn)動(dòng)控制方案，硬件接線更方便，成本更低。搭載正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7，核內(nèi)交互，指令調(diào)用速度快至us級(jí)，提升加工和檢測(cè)效率。

●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(jué)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；

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

●多維位置同步輸出PSO，可在連續(xù)加工過(guò)程中精準(zhǔn)控制點(diǎn)膠膠量和激光能量等參數(shù)；

●開(kāi)放式IPC形態(tài)實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC，可靈活集成運(yùn)動(dòng)控制+視覺(jué)一體化解決方案。

審核編輯 黃宇