市場應用背景

隨著消費升級，產(chǎn)品形態(tài)正在朝著多樣性和精細化方向迅速發(fā)展。這導致了對于復雜曲面軌跡加工的需求，包括外觀檢測、打磨拋光和點膠工藝控制，要求更高的精密度。企業(yè)必須主動滿足市場需求，不斷改進工藝，以在競爭激烈的市場中立足。

XYR運動控制在曲面外觀質(zhì)量檢測中的關(guān)鍵作用:

XYR運動控制在生產(chǎn)制造中扮演著至關(guān)重要的角色。它廣泛應用于手機、平板、方殼電池等多個領(lǐng)域，包括外觀缺陷檢測、中框拋光打磨、曲面點膠、方殼電池外觀檢測、電池頂蓋激光焊接等應用場景。

傳統(tǒng)曲面外觀檢測解決方案的問題:

在曲面加工過程中，可能會引發(fā)一系列品質(zhì)問題，如劃痕、缺陷、臟污等。市面上現(xiàn)有的視覺缺陷檢測解決方案是采用多個2D面陣相機與運動控制卡相結(jié)合的方式進行多位置視覺檢測，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)復雜、調(diào)試難度較高。此外，3D視覺檢測的批量復制成本也相對較高。

正運動技術(shù)在典型的XYR結(jié)構(gòu)應用方面發(fā)揮重要作用：

采用XYR（XY+R）聯(lián)動運動控制算法，可實現(xiàn)在R軸旋轉(zhuǎn)過程中，隨著待加工產(chǎn)品位置和角度的變化，XY運動軸也會跟隨產(chǎn)品的位置和角度進行實時調(diào)整，從而保證XY末端加工點始終與被加工物體表面位置和姿態(tài)保持一致，實現(xiàn)了XYR的同步運動，可滿足XYR結(jié)構(gòu)加工規(guī)模化生產(chǎn)的速度需求。

正運動技術(shù)在曲面外觀XYR檢測的運動控制解決方案:

正運動技術(shù)提供了一種基于VPLC711的XYR運動控制+線掃相機的曲面外觀檢測解決方案，以解決傳統(tǒng)曲面外觀方案存在的問題。

該解決方案采用了高精度單旋轉(zhuǎn)臺XYR聯(lián)動算法與快速路徑規(guī)劃功能，實時調(diào)整XY位置以彌補位置偏差，確保線掃相機聚焦點到被測樣品的表面物距一致，從而實現(xiàn)XYR的同步運動與獲取高質(zhì)量圖像，方便后期進行全面檢測產(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)。

整個檢測過程中：

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

（2）相機到被檢測產(chǎn)品的距離保持一致，任何位置L1=L2

VPLC711機器視覺運動控制一體機將機器視覺和運動控制功能整合在一個控制平臺上，這不僅減少了方案的總體成本，還提高了交互速率。此外，用戶能夠迅速構(gòu)建視覺和運動控制相關(guān)的項目程序，簡化了整個項目開發(fā)過程。

一、基于VPLC711在曲面外觀檢測XYR的應用

1、正運動技術(shù)方案設(shè)計

●20DI：接原點、限位等傳感器，以及開關(guān)信號等；

●20D0：高速輸出口接線掃相機的硬觸發(fā)輸入；

●EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動器，控制XYR軸運動；

●EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相機和線掃相機，實現(xiàn)視覺定位、旋轉(zhuǎn)中心點確定、軌跡糾偏、曲面連續(xù)采圖等應用。

2、解決方案硬件配置

3、運動控制與圖像采集實現(xiàn)過程

（1）運動控制

在XYR曲面外觀檢測過程中，XYR軸帶動產(chǎn)品連續(xù)運動，同時線掃相機被固定在側(cè)方位置，對金屬邊框進行拍攝采圖。

通過二維硬件位置比較輸出PSO，精確控制圖像采集的時間間隔，保證圖像在曲面處等間距采圖，再通過多軸聯(lián)動實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整線掃相機與物料成像物距，并保持相機與產(chǎn)品表面垂直相切，以確保成像清晰且高質(zhì)量。以下是整個檢測過程的示意圖：

（2）視覺處理

首先，使用2D面陣相機確定產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)中心點并進行位置校正。接著，通過線掃相機捕獲產(chǎn)品的一周圖像（長、寬和4個曲面角），最后進行外觀缺陷檢測。

4、方案應用優(yōu)勢

●統(tǒng)一的API函數(shù)接口，適用各種PC上位機語言開發(fā)；

●集成視覺和運控于一體，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)，運動控制更平滑；

●高精度XYR單旋轉(zhuǎn)臺聯(lián)動算法，輕松實現(xiàn)XYR聯(lián)動運動控制；

●硬件位置比較輸出PSO，高速等間距觸發(fā)采集圖像，曲面場合同樣適；

●運動控制實時內(nèi)核，核內(nèi)交互，指令調(diào)用速度快至us級，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XYR聯(lián)動算法，在被檢或加工的產(chǎn)品在旋轉(zhuǎn)過程中，XY軸能夠?qū)崟r跟隨加工軌跡的旋轉(zhuǎn)位置和角度變化，同步自動追隨進行X和Y方向的位置調(diào)整，始終保證線掃相機或刀具到產(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)量的檢測和加工。

順時針方向

逆時針方向

（2）硬件比較輸出PSO：

二維硬件位置比較輸出PSO,控制線掃相機進行高速等間距采圖,讓視覺拍照與產(chǎn)品的運動軌跡精準同步，保證被檢物體在圓弧和拐角處也能進行恒速拍攝，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)品圖紙坐標系與機械坐標系的位置糾偏，可適應快速換型的應用場合。

a.支持二維CAD導圖，支持DXF/PLT/AI等格式導入。

b.支持長、寬和倒角半徑等尺寸參數(shù)設(shè)置輸入。

二、x86平臺Windows實時視覺運動控制器VPLC711介紹

VPLC711機器視覺運動控制一體機集成視覺和運動于一體，替代傳統(tǒng)的PC工控機+視覺軟件+運動控制方案，硬件接線更方便，成本更低。搭載正運動技術(shù)運動控制實時內(nèi)核MotionRT7，核內(nèi)交互，指令調(diào)用速度快至us級，提升加工和檢測效率。

●可選6-64軸運動控制(脈沖+EtherCAT總線)；

●內(nèi)置實時內(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；

●多核并行運算，能夠高效處理運動控制，機器視覺等自動化設(shè)備核心任務(wù)；

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

●開放式IPC形態(tài)實時軟控制器/軟PLC，可靈活集成運動控制+視覺一體化解決方案。

審核編輯 黃宇