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市場(chǎng)應(yīng)用背景
紙盒天地蓋是一種常見的包裝形式，它是一種由更耐用、更厚的紙板或紙板材料制成的包裝硬盒，經(jīng)過預(yù)組裝，因此結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、穩(wěn)定，不易折疊或凹陷，通常用于高端包裝領(lǐng)域，如消費(fèi)電子產(chǎn)品、食品禮盒、奢侈品、化妝品等產(chǎn)品硬盒包裝。
包裝行業(yè)近年來迅速發(fā)展，下游產(chǎn)業(yè)對(duì)紙盒天地蓋品質(zhì)和產(chǎn)能的需求不斷增加。客戶對(duì)產(chǎn)品外包裝有多樣化和高度定制化的需求，并同時(shí)面臨勞動(dòng)力成本上升帶來的壓力。
▲多類紙盒天地蓋示意圖▲
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，紙盒天地蓋生產(chǎn)商通過部署自動(dòng)化控制解決方案來降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化流程，加速生產(chǎn)，提高效率，滿足客戶多樣化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)需求，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)持續(xù)盈利能力。
紙盒天地蓋成型的制作工序主要包括上料、折邊、上膠、定位貼合和盒體成型等。其中，“天地蓋定位貼合”最考驗(yàn)精度與速度，是最關(guān)鍵的一步，對(duì)最終產(chǎn)出的產(chǎn)品外觀一致性和成型的品質(zhì)起決定性作用。
▲紙盒天地蓋成型工藝流程示意圖▲
市面上常見紙盒天地蓋貼合方案：
早期傳統(tǒng)的紙盒天地蓋組裝作業(yè)模式，主要依賴人工進(jìn)行加工，工人操作強(qiáng)度大，工序繁瑣，生產(chǎn)效率低，一致性和穩(wěn)定性難以保證。
隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)能要求的提高，市面上普遍使用全自動(dòng)紙盒天地蓋成型設(shè)備。通常采用“機(jī)械手本體+機(jī)械手電柜+機(jī)器視覺”的組合方案，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位貼合操作。
受限于傳統(tǒng)多組件集成方式，往往會(huì)面臨以下問題：
▲傳統(tǒng)方案機(jī)械手組合▲
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案：
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)根據(jù)市場(chǎng)需求，開發(fā)了基于VPLC系列視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)和RTFuse開放式視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案所拓展的視覺SCARA天地蓋貼合解決方案，實(shí)現(xiàn)即插即用一站式解決方案，貼合精度可達(dá)±0.15mm。
可簡(jiǎn)化SCARA天地蓋貼合的“視覺+運(yùn)動(dòng)控制+SCARA機(jī)械手控制”項(xiàng)目實(shí)施過程，同時(shí)有效提升生產(chǎn)效率和良率，靈活應(yīng)對(duì)多樣化、定制化的包裝需求，并降低對(duì)人工的依賴。
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支持單物料定位與雙物料定位，多種天地蓋貼合的模式；
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易學(xué)，易懂，易操作，專機(jī)專用細(xì)分行業(yè)視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案；
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支持靜態(tài)視覺定位與動(dòng)態(tài)視覺跟隨定位貼合，貼合速度更快、精度更高；
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一鍵式視覺標(biāo)定，即可快速進(jìn)行等待位、取料位、貼合位等，簡(jiǎn)易示教式操作；
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軟硬件集成度高,VPLC7系列控制器集成SCARA機(jī)械手控制、機(jī)器視覺、工控機(jī)、輸入輸出控制與編碼器軸控制于一體，替代傳統(tǒng)的機(jī)械人“電柜箱+工控機(jī)+PLC”等，可降低軟硬件初始采購和維護(hù)成本，提高數(shù)據(jù)交互速率。
01 機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在視覺SCARA天地蓋貼合的解決方案
▲ 視覺SCARA天地蓋貼合運(yùn)行視頻▲
正運(yùn)動(dòng)視覺SCARA天地蓋貼合解決方案設(shè)計(jì)
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20DI：來料傳感器、相機(jī)拍照信號(hào)、負(fù)壓表、拍盒傳感器等；
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20DO：吸氣、吹氣、鏟刀、壓盒、夾盒，三色燈蜂鳴器等；
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EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制SCRAR機(jī)械手，等其它控制軸；
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4路單端脈沖輸出、2路本地差分脈沖軸：接步進(jìn)/脈沖驅(qū)動(dòng)器；
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RS232通訊接口：第三方產(chǎn)品通訊；
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EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接Gige面陣相機(jī)，實(shí)現(xiàn)視覺定位貼合應(yīng)用。
機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)過程
▌ 機(jī)器視覺
經(jīng)過上膠的面紙隨著傳送帶輸送至相機(jī)下方，觸發(fā)相機(jī)拍照，進(jìn)行視覺拍照定位，獲取面紙位置坐標(biāo)和角度信息，并在坐標(biāo)系數(shù)校準(zhǔn)完成后，向SCARA機(jī)械手輸出面紙的實(shí)際坐標(biāo)信息。隨后，機(jī)械手從固定的紙盒上料位抓取紙盒，并引導(dǎo)機(jī)械手執(zhí)行高精度的紙盒天地蓋定位貼合作業(yè)。
▌ 運(yùn)動(dòng)控制
上膠后的面紙經(jīng)傳送帶輸送至指定天地蓋定位貼合工位時(shí)，控制器通過IO信號(hào)觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行拍攝，相機(jī)完成面紙的拍攝和處理后，SCARA機(jī)械手根據(jù)視覺坐標(biāo)數(shù)據(jù)，沿預(yù)設(shè)加工軌跡移動(dòng)。
在整個(gè)過程中，控制器對(duì)SCARA機(jī)械手各關(guān)節(jié)軸進(jìn)行實(shí)時(shí)位置、速度、加速度、吸力等參數(shù)的同步控制，防止抓取過程中產(chǎn)生滑移或偏移，并實(shí)現(xiàn)更平滑的運(yùn)動(dòng)軌跡，完成高精度貼合動(dòng)作。
視覺SCARA天地蓋貼合工藝流程
方案應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
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成本效益與空間優(yōu)化：高度集成機(jī)械手、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺、IO控制等，無需額外配置工控機(jī)，節(jié)約成本并減少安裝空間，縮短項(xiàng)目周期與提高技術(shù)難度處理速度；
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高精度貼合：配合高精度視覺采集系統(tǒng)，貼合精度可達(dá)±0.15mm，避免因人工操作導(dǎo)致的貼合偏差或返工，提高效率和良品率；
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自動(dòng)化程度高，降低用人成本：人機(jī)交互界面簡(jiǎn)單易用，拖拽式編程和可視化設(shè)置降低培訓(xùn)難度，減少對(duì)操作人員的依賴；
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柔性生產(chǎn)，快速換線：可覆蓋不同紙盒或面紙尺寸規(guī)格的貼合作業(yè)，滿足多樣化、定制化生產(chǎn)。當(dāng)工藝要求變化時(shí)，僅需調(diào)整參數(shù)程序，無需更換硬件等。
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)
基于x86架構(gòu)的EtherCAT總線視覺運(yùn)動(dòng)控制器，跨平臺(tái)部署，支持脫機(jī)運(yùn)行，內(nèi)置豐富的視覺和運(yùn)動(dòng)控制功能，大幅簡(jiǎn)化配置流程。核內(nèi)數(shù)據(jù)交互速度快，顯著降低時(shí)間和成本投入，提高項(xiàng)目實(shí)施效率。
安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，能與其他控制單元部件（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。提供一體化開放式IPC形態(tài)的實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC集成的機(jī)器視覺+運(yùn)動(dòng)控制解決方案。
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可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制（脈沖+EtherCAT總線），EtherCAT周期最快可達(dá)250us；
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支持多種通訊接口，方便客戶集成現(xiàn)有系統(tǒng)中；
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搭載MotionRT7，內(nèi)核交互，指令調(diào)用快至us級(jí)，支持第三方視覺軟件；
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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)；
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板載20路通用輸入（其中10路為高速輸入），20路高速輸出；
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支持EtherCAT冗余功能，解決單點(diǎn)故障停機(jī)，自動(dòng)診斷并持續(xù)運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)化維護(hù)工作。
03 RTFuse開放式視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案
RTFuse開放式視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案是一款基于VPLC視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)為基礎(chǔ)，所研發(fā)的可拖拽式視覺運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)易編程平臺(tái)與各細(xì)分行業(yè)所拓展相應(yīng)的視覺運(yùn)動(dòng)控制工藝包。
在降低用戶使用門檻的同時(shí)，也能夠滿足技術(shù)要求較高的行業(yè)應(yīng)用工藝需求，為客戶提供一站式的視覺運(yùn)動(dòng)控制的解決方案。
▌技術(shù)門檻低
可視化界面，拖拉拽中文組態(tài)編程，經(jīng)培訓(xùn)輕松上手可視化界面。
▌項(xiàng)目開發(fā)周期快
流程圖化編程，無需編寫大量代碼，從上至下執(zhí)行項(xiàng)目控制流程。
▌軟硬件集成度高
集成EtherCAT總線、脈沖混合控制，機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、集軟硬于一體易于設(shè)備調(diào)試與排除問題，同時(shí)支持工具功能拓展。
▌支持30+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(guó)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(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)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。
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