超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡在高速異形插件機(jī)上的應(yīng)用

市場(chǎng)應(yīng)用背景

異形插件機(jī)主要應(yīng)用于電子制造業(yè)中，專門用于自動(dòng)化電子裝配過程。它能夠按照預(yù)設(shè)程序?qū)⒕帋Щ蛘吖┝掀鞯碾娮釉ㄟ^多工位多頭夾取，將電阻、電容、晶體管、連接器和按鍵等異形元件自動(dòng)插裝到PCB板的指定通孔上，極大地提高生產(chǎn)效率并降低成本。

廣泛應(yīng)用于3C消費(fèi)電子、汽車電子、醫(yī)療器械、工業(yè)控制、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

隨著電子產(chǎn)品的日益普及和快速更新?lián)Q代，對(duì)更小、更復(fù)雜的電子元件的需求持續(xù)增長(zhǎng)。這導(dǎo)致對(duì)高速高精度的異形插件機(jī)的需求也在增加，為了改善現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程，并消除生產(chǎn)中的不穩(wěn)定因素，自動(dòng)異形插件機(jī)行業(yè)面臨巨大的市場(chǎng)需求。

傳統(tǒng)PCB板電子元件插件方案局限性:

傳統(tǒng)的插件方案主要依賴人工操作或針對(duì)單一類型電子元件的自動(dòng)插件機(jī)等。

人工插件效率低，常出現(xiàn)錯(cuò)插、漏插的問題，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

專用的自動(dòng)插件機(jī)缺乏靈活性，難以快速適應(yīng)新型電子元件的生產(chǎn)需求。技術(shù)升級(jí)需要更換設(shè)備或進(jìn)行生產(chǎn)線改造，成本高昂且耗時(shí)長(zhǎng)，給生產(chǎn)廠家?guī)沓杀究刂坪蛽Q料操作的困擾。

傳統(tǒng)的異性插件機(jī)的設(shè)備控制主要由視覺系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和人機(jī)交互三大部分組成。它的控制系統(tǒng)方案配置是PC+機(jī)器視覺+PLC，PLC的網(wǎng)口交互效率并不高，導(dǎo)致產(chǎn)能不夠。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案:

正運(yùn)動(dòng)針對(duì)市場(chǎng)需求，特此開發(fā)了基于超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡PCIE464在高速異形插件機(jī)上的應(yīng)用解決方案。

方案采用PCIE464具有以下特點(diǎn)：

利用PC Windows的特性，可以簡(jiǎn)單快速對(duì)接到MES等數(shù)據(jù)中心。

提供更安全的程序機(jī)制，防止控制系統(tǒng)宕機(jī)。

高實(shí)時(shí)性、低延遲、易擴(kuò)展性、多軸同步控制、兼容性強(qiáng)、高速IO控制等優(yōu)勢(shì)，確保插件工藝中的路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)交互、電子元件插裝、夾持控制等關(guān)鍵步驟能夠高速高精度地完成。

配合第三方高精度視覺系統(tǒng)，能夠快速調(diào)整設(shè)備參數(shù)換料生產(chǎn)，靈活兼容各種新型元件，提高了設(shè)備的靈活性，滿足大、小批量生產(chǎn)的需求。

通過正運(yùn)動(dòng)提供的方案，自動(dòng)異形插件機(jī)能有效消除數(shù)據(jù)交互不及時(shí)的問題，顯著提高數(shù)據(jù)處理速度，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)了從異形插件機(jī)到高速異形插件機(jī)的跨越。助力客戶實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、效益化、智能化生產(chǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速高精度的生產(chǎn)目標(biāo)。

01 超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡在高速異形插件機(jī)上的應(yīng)用

正運(yùn)動(dòng)高速異形插件機(jī)解決方案設(shè)計(jì)

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡，EtherCAT周期控制最快125μs，高速的PCIe接口，視覺飛拍，SS曲線加加速度平滑等功能，特別適用于高速高柔的運(yùn)動(dòng)控制，應(yīng)用在高速異性插件機(jī)上，插件頭拾取元件后，XY直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到檢測(cè)相機(jī)上方進(jìn)行飛拍，對(duì)元件引腳進(jìn)行檢測(cè)和定位，從而保證插件更加精準(zhǔn)，優(yōu)化路徑、保證XY平臺(tái)運(yùn)行路徑最短，可實(shí)現(xiàn)0.6s/pcs的節(jié)拍，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01mm，滿足高速高精的市場(chǎng)需求。

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

（1）機(jī)器視覺

機(jī)器視覺主要用于檢測(cè)、定位和糾偏。首先，對(duì)電子元件的外輪廓和針腳進(jìn)行識(shí)別定位，以及檢測(cè)引腳有無缺失、變形等。最后，對(duì)PCB板上的圓孔、方孔和不規(guī)則點(diǎn)等進(jìn)行MARK定位，確保電子元件能準(zhǔn)確插裝到PCB板指定通孔上。

（2）運(yùn)動(dòng)控制

工業(yè)電腦PC與PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡通過EtherCAT高效協(xié)同控制18個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器，包括直線和旋轉(zhuǎn)電機(jī)及遠(yuǎn)程IO等。可實(shí)時(shí)切換驅(qū)動(dòng)器的位置、速度和力矩模式，同時(shí)配合視覺飛拍功能，快速觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行拍攝，確保異形插件機(jī)實(shí)現(xiàn)高速高精的運(yùn)動(dòng)控制。

2、高速異形插件機(jī)配置流程

3、方案核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 適用于支持WindowsXP/7/10/11、Linux等操作系統(tǒng)，適用性更廣
• 統(tǒng)一開放的API函數(shù)接口，讓用戶開發(fā)更靈活更高效
• PCIe接口相較于PCI接口，傳輸效率更快，更適用于高速高精的應(yīng)用場(chǎng)景
• 支持上位機(jī)+RTBasic腳本語言混合開發(fā)，極大提高指令的實(shí)時(shí)執(zhí)行效率
• 支持C語言編譯，程序執(zhí)行效率更快，提升設(shè)備運(yùn)行效率
• EtherCAT同步周期可快至125μs，提升設(shè)備產(chǎn)能
• 一維/二維/三維硬件位置比較輸出，可視覺飛拍，實(shí)現(xiàn)無停頓生產(chǎn)，縮短設(shè)備整體CT
• 更安全機(jī)制，內(nèi)置RTBasic程序執(zhí)行，確保Windows系統(tǒng)在藍(lán)屏的情況下程序不宕機(jī)

4、解決方案硬件配置

02 超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡 — PCIE464

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡，提供高效的工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制解決方案，用戶可將PCIE464嵌入標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)快速實(shí)現(xiàn)高性能的EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制功能。

在“PC+運(yùn)動(dòng)控制卡”的模式下，可充分利用PC的高效數(shù)據(jù)處理和開放性特性，以及控制卡高速PWM、多維位置比較輸出PSO等功能，實(shí)現(xiàn)出色的多軸同步控制和高速點(diǎn)位以及復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)控制等功能，確保了控制卡與上位機(jī)的無縫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，極大提升運(yùn)動(dòng)控制的效率和精度，同時(shí)利用PC Windows的特性，可簡(jiǎn)單快速對(duì)接到MES等數(shù)據(jù)中心，廣泛應(yīng)用于3C電子制造、半導(dǎo)體、裝配、精密加工、鋰電和光伏、機(jī)器人等領(lǐng)域。

▌PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡硬件特性

• 可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)器
• 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)最高可達(dá)16軸，EtherCAT周期最快125μs
• 標(biāo)配8進(jìn)8出，其中4路高速鎖存輸入和8路高速PWM、PSO輸出，更多IO請(qǐng)選配ACC37接線板擴(kuò)展板
• 支持PWM輸出、精準(zhǔn)輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等
• 支持30+機(jī)械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
• 支持掉電存儲(chǔ)和掉電中斷，提供程序更安全機(jī)制
• 具有螺距補(bǔ)償控制，在單軸/多軸上通過多個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行精確調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)更高的加工精度