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本文通過ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器在轉(zhuǎn)盤式視覺篩選設(shè)備中的方案應(yīng)用，來深入了解正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制器配合機(jī)器視覺進(jìn)行視覺飛拍、PSO高速硬件位置比較輸出等功能的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
一、應(yīng)用背景
隨著工業(yè)4.0時(shí)代的推進(jìn)，各大制造型企業(yè)為推動(dòng)制造業(yè)，以“智能制造”賦能高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)、產(chǎn)能等提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。
1.市場(chǎng)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
在生產(chǎn)過程中，時(shí)常因生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)境中的不可控因素，易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)外觀劃痕、壓傷、尺寸不一致等問題。
傳統(tǒng)檢測(cè)方案一般是采用人工檢測(cè)，因人工檢測(cè)易受主觀因素的影響，而導(dǎo)致檢測(cè)精度、效率、一致性不高等問題，直接影響產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能。
同時(shí)制造型企業(yè)也面臨招人難、用人成本高等各因素驅(qū)動(dòng)下，迫切希望將人工檢測(cè)轉(zhuǎn)向視覺智能化檢測(cè)，提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能，進(jìn)而增大了自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)需求。
2.開發(fā)更好的解決方案
隨著智能制造市場(chǎng)需求的增長，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)也為此推廣部署致力于解決各領(lǐng)域制造型企業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。
例如ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用在轉(zhuǎn)盤式視覺篩選機(jī)上的解決方案，已被廣泛應(yīng)用，它能快速有效地為客戶解決傳統(tǒng)檢測(cè)方案在品質(zhì)方面存在的隱患，毅然成為制造業(yè)為確保產(chǎn)品品質(zhì)的核心智能過程控制利器。
3.方案應(yīng)用效果
轉(zhuǎn)盤式視覺篩選機(jī)，是針對(duì)各種零件的尺寸、外觀等缺陷而研發(fā)的自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，采用振動(dòng)盤等上料機(jī)構(gòu)自動(dòng)輸送零件到玻璃轉(zhuǎn)盤后，視覺檢測(cè)工位對(duì)零件進(jìn)行圖像處理。運(yùn)動(dòng)控制器則完成玻璃轉(zhuǎn)盤的恒速旋轉(zhuǎn)以及物料位置的編碼器反饋、硬件位置比較輸出對(duì)多工位的CCD相機(jī)和吹氣裝置進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)多面外觀、尺寸等方面的檢測(cè)篩選。
4.應(yīng)用市場(chǎng)
轉(zhuǎn)盤式視覺篩選機(jī)廣泛應(yīng)用于3C電子、鋰電池、電子元器件、半導(dǎo)體、五金等工業(yè)制造領(lǐng)域。
二、ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器介紹
ZMC430N是一款高性能30軸EtherCAT、RTEX雙總線+脈沖運(yùn)動(dòng)控制器�？蓪�(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制功能，支持IO高速鎖存輸入/精準(zhǔn)輸出和位置同步輸出PSO，非常適用于2-8個(gè)視覺檢測(cè)工位的轉(zhuǎn)盤式視覺篩選設(shè)備上。
1.ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器的性能
- 最大輸出脈沖頻率可達(dá)10MHz；
- 16軸以內(nèi)EtherCAT最快刷新周期100μs；
- EtherCAT/RTEX多總線軸+脈沖軸混合插補(bǔ)。
2.控制器在轉(zhuǎn)盤視覺篩選機(jī)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
- 可實(shí)時(shí)控制轉(zhuǎn)盤，記錄編碼器的反饋位置；
- 高速輸入口接傳感器，感應(yīng)并記錄零件來料位置；
- PSO硬件位置比較輸出可接2-8個(gè)相機(jī)進(jìn)行視覺飛拍、檢測(cè)和測(cè)量；
- PSO硬件位置比較輸出可接吹氣口，對(duì)視覺的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)篩選分類。
3.控制器支持多種高級(jí)編程
調(diào)用同一套API函數(shù)庫即可開發(fā)多種運(yùn)動(dòng)控制需求。
三、玻璃轉(zhuǎn)盤視覺篩選機(jī)原理
1.工作原理
首先通過振動(dòng)盤將零件輸送到高透明玻璃轉(zhuǎn)臺(tái)，其次通過傳感器去感應(yīng)來料的零件，再通過ZMC430N的高速鎖存輸入口記錄來料的實(shí)際位置。
當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到視覺檢測(cè)工位時(shí)，控制器通過高速輸出口觸發(fā)相機(jī)拍照，然后進(jìn)行圖像處理運(yùn)算，最后根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)篩選，并剔除不良品。
2.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理
基于ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器的轉(zhuǎn)盤式視覺篩選系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的PLC+觸摸屏方案，系統(tǒng)集成度、響應(yīng)速度和效率更高。
在玻璃轉(zhuǎn)盤飛速運(yùn)動(dòng)的時(shí)，通過硬件觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行視覺飛拍拍攝物料進(jìn)行圖像處理,并實(shí)時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的篩選分類結(jié)果，檢測(cè)速度可大幅度提升。
3.視覺系統(tǒng)原理
根據(jù)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度要求，需對(duì)相機(jī)的拍照響應(yīng)、曝光時(shí)間和像素，以及光源控制方式等都有一定的要求，才能根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度去完成不同零件的視覺飛拍、測(cè)量和檢測(cè)等功能。
四、ZMC430N運(yùn)動(dòng)控制器配合視覺在轉(zhuǎn)盤式視覺篩選設(shè)備中的應(yīng)用
1.系統(tǒng)動(dòng)作流程
根據(jù)物料的類型，選擇相應(yīng)的振動(dòng)盤將零件輸送到高透明玻璃轉(zhuǎn)臺(tái)上，其中旋轉(zhuǎn)臺(tái)是以某一設(shè)定的速度在恒速旋轉(zhuǎn)；
當(dāng)傳感器感應(yīng)到物料，基于FPGA的高速鎖存口記錄物料當(dāng)前位置；
通過高速鎖存口鎖存的位置，計(jì)算出各個(gè)相機(jī)的位置，由運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部硬件位置比較輸出觸發(fā)相機(jī)，進(jìn)行視覺飛拍；
對(duì)拍照的物料圖片進(jìn)行視覺檢測(cè)、測(cè)量、識(shí)別等功能，并傳輸OK或者NG信號(hào)給到運(yùn)動(dòng)控制器；
根據(jù)視覺系統(tǒng)反饋給運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)果，以及通過感應(yīng)器鎖存的物料的位置計(jì)算出吹氣口的位置，由運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部的硬件位置比較輸出控制吹氣口，進(jìn)行篩選良品/不良品。
2.方案優(yōu)勢(shì)
- 檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定、一致性高；
- 自動(dòng)篩選分類不良品，并剔除，提高產(chǎn)品品質(zhì)；
- 視覺飛拍相比靜態(tài)拍攝，減少機(jī)臺(tái)CT，提高效率；
- 一人操作一臺(tái)機(jī)器可替代2-6人工作業(yè)，提高產(chǎn)能；
- 可在線監(jiān)測(cè)每道生產(chǎn)檢測(cè)工序是否在可靠、有效地進(jìn)行；
- 相比于傳統(tǒng)的PLC+觸摸屏方案，集成化更高，性價(jià)比更好，響應(yīng)更快，效率更高。
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