VPLC516E 機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī) 在包裝行業(yè)視覺檢測應(yīng)用
文:深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司2021年第三期
一、 VPLC516E產(chǎn)品功能介紹
圖 1 VPLC516E 視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)
1. VPLC516E的機(jī)器視覺功能
? 支持視覺定位
? 支持視覺測量
? 支持檢測識別
? 支持Blob分析。
2. VPLC516E的運(yùn)動(dòng)控制功能
? 支持16軸EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制,EtherCAT刷新周期 1ms
? 支持電子凸輪、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
? 可支持Delta、SCARA、6關(guān)節(jié)、協(xié)作機(jī)器人等30+機(jī)械手模型算法
? 支持視覺飛拍功能
? 支持精準(zhǔn)輸出,實(shí)現(xiàn)位置同步輸出PSO
? 支持手輪高速編碼器輸入
二、 VPLC516E在包裝紙盒掛扣檢測中的視覺檢測方案
制造行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的加快,導(dǎo)致各種零部件尺寸、大小、瑕疵、外觀缺陷等方面的檢測也越來越嚴(yán)格,而傳統(tǒng)的人的肉眼檢測無法滿足高速、高精的檢測要求,因此具備高速、高精、智能化屬性的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種智能制造領(lǐng)域。
隨著機(jī)器視覺技術(shù)日趨成熟,越來越多的智能制造行業(yè)考慮如何采用機(jī)器視覺來幫助生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)定位、檢查、測量和自動(dòng)識別等功能,以提高生產(chǎn)效率并降低人工成本,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。
在傳統(tǒng)的包裝行業(yè)中,機(jī)器視覺的應(yīng)用也越來越多。比如:包裝的OCR和條形碼檢測、天地蓋貼合定位、外包裝的缺陷檢測等。
雙插口單邊封包裝紙盒的掛口視覺檢測系統(tǒng)主要由視覺系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制部分、傳動(dòng)帶等組成。當(dāng)傳送帶上的紙盒通過工業(yè)相鏡視野覆蓋范圍,傳感器得到信號后,由VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)一體機(jī)的高速硬件輸出口,觸發(fā)相機(jī)對掛口區(qū)域進(jìn)行拍照并采集圖像。
圖 2 典型掛口式包裝紙盒模型
視覺檢測包括以下幾個(gè)方面:
(1)是否有掛口,無掛口為NG;
(2)掛口形狀是否標(biāo)準(zhǔn),不標(biāo)準(zhǔn)為NG;
(3)掛口形狀標(biāo)準(zhǔn),掛口中心點(diǎn)位置和插頁兩邊沿
交點(diǎn)位置的直線距離是否在要求范圍內(nèi),超出設(shè)置范圍為NG。
圖 3 視覺檢測示意圖
紙盒掛口檢測的OK或者NG結(jié)果信息給到運(yùn)動(dòng)控制處理單元,檢測NG的紙盒由氣缸剔除或者不進(jìn)行后續(xù)加工,檢測OK的紙盒進(jìn)行封膠、裝盒、折左右耳、插頁、輸出成品等后續(xù)工序。
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī),既可以通過GigE接相機(jī),做視覺定位、形狀匹配、視覺檢測處理,又可以通過底層的30+種機(jī)械手的算法控制SCARA機(jī)械手高速高柔性的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)械手控制+機(jī)器視覺+高清顯示的高集成、高智能的一整套解決方案。
三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1. 系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D(見圖4)
圖 4 系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D
VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在包裝盒掛扣視覺檢測的硬件配置如表1所示。
表 1 硬件明細(xì)表
2. 系統(tǒng)動(dòng)作流程
?、偌埡心G小_壓成型
對原料紙盒進(jìn)行模切并沖壓成型,生成待檢測和封裝半成品紙盒。
?、?視覺拍照
視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的輸出OUT端接相機(jī)的IO控制端,待接收到拍照信號時(shí),對紙盒掛口區(qū)域進(jìn)行拍照。
?、?模板匹配,視覺定位
對獲取到的圖像進(jìn)行模版匹配、視覺定位,獲取模板匹配的檢測結(jié)果OK或者NG,并定位出檢測OK的紙盒掛口中心點(diǎn)位置。
?、?直線測量,生成兩直線交點(diǎn)
對獲取到的圖像插頁的兩條邊沿檢測,檢測出交點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
?、?數(shù)據(jù)計(jì)算
計(jì)算紙盒掛口中心點(diǎn)坐標(biāo)和底部邊沿交點(diǎn)坐標(biāo)的兩點(diǎn)直線距離,在設(shè)置值范圍內(nèi)判定為檢測OK,否則為NG。
?、?紙盒邊封、裝盒、折左右耳、插頁
運(yùn)動(dòng)控制部分對檢測OK的合格品進(jìn)行膠粘封側(cè)、待裝物料裝盒、紙盒頂部和底部折左右耳,并插頁,生成成品。
?、?輸出成品
對合格的成品輸出進(jìn)箱。
四、主要功能和特點(diǎn)
1. 視覺功能的實(shí)現(xiàn)
?、傧嚓P(guān)Basic指令:圖像抓取、模板匹配、視覺定位、
直線測量、直線交點(diǎn)等。
表 2 視覺功能 Basic 指令
②相機(jī)和鏡頭選擇
130W全局快門相機(jī),8mm鏡頭;
目標(biāo)距離:100-200mm;
視野范圍:115*86mm。
圖 5 相機(jī)檢測圖
?、垡曈X實(shí)現(xiàn)效果(見圖6、7)
圖 6 檢測合格
圖 7 檢測不合格(超范圍)
2. 運(yùn)動(dòng)控制功能Basic相關(guān)指令
皮帶上的待檢測紙盒在持續(xù)傳送過程中,不停下來、持續(xù)地進(jìn)行視覺檢測,實(shí)現(xiàn)視覺飛拍的功能:
?、倨系奈锪隙ㄎ煌瓿珊蟮母欁ト?,可以使用專門的皮帶跟蹤抓取指令MOVESYNC;
?、谝曈X飛拍可采用硬件精準(zhǔn)位置輸出MOVE_OP觸發(fā)拍照,誤差1個(gè)脈沖;
③鎖存視覺飛拍相機(jī)觸發(fā)的位置,可采用REGIST編碼器鎖存指令。
表 3 運(yùn)動(dòng)控制功能 Basic 指令
3. 簡單易用的機(jī)器視覺+運(yùn)動(dòng)控制 ZDevelop V3.10編程
同一套開發(fā)軟件即可完成運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺+HMI的編程,運(yùn)動(dòng)和視覺均可采用Basic的編程方式,也可以用梯形圖來編寫程序,界面可以用同一套軟件下的HMI功能來實(shí)現(xiàn)。
在沒有視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)和工業(yè)相機(jī)的情況下,亦可采用讀取本地圖片的方式,進(jìn)行前期的仿真調(diào)試,直觀簡單,操作方便。
圖 8 編程界面
五、 方案和產(chǎn)品優(yōu)勢
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)VPLC516E視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在包裝盒掛扣視覺檢測上的應(yīng)用方案優(yōu)勢:
? 將視覺與運(yùn)動(dòng)控制結(jié)合,客戶不需要另外配置工控機(jī),節(jié)約了成本,減小了安裝空間;
? 相機(jī)直接與控制器相連,簡化了圖片數(shù)據(jù)傳遞流程,提高了數(shù)據(jù)傳輸速度;
? 使用簡易的指令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的視覺處理,降低了工程師對視覺開發(fā)的難度;
? 一套IDE集成環(huán)境,即可解決運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺
+HMI顯示,縮短了開發(fā)周期;
? 支持高速硬件位置比較輸出,高速位置鎖存,可快速實(shí)現(xiàn)視覺飛拍功能。
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