XPCIE1028實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡在六面外觀檢測(cè)測(cè)高速視覺(jué)篩選中的應(yīng)用，結(jié)合正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供的專(zhuān)用篩選機(jī)調(diào)試軟件，可實(shí)現(xiàn)15000+ pcs/分鐘的IO觸發(fā)檢測(cè)速度，只需簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)置，搭配圖像采集硬件和視覺(jué)處理軟件，即可快速實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)CCD視覺(jué)篩選。

　　文/深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司

　　XPCIE1028搭配MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核，具備多核并行運(yùn)算能力，能高效處理運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺(jué)等自動(dòng)化設(shè)備核心任務(wù)，可解決傳統(tǒng)方案中視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)據(jù)交互速度慢等問(wèn)題，顯著提升六面外觀檢測(cè)測(cè)設(shè)備的效率和精度，高度滿足設(shè)備CCD視覺(jué)篩選的高速需求。

　　適用于攝像頭零部件、鋰電池零部件、磁性材料、電子原件、塑料橡膠制品、螺絲螺母、電子元器件、精密五金件等領(lǐng)域。

圖1 常見(jiàn)檢測(cè)產(chǎn)品

　　1 XPCIE1028高速運(yùn)動(dòng)控制卡簡(jiǎn)介

　　XPCIE1028是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專(zhuān)為高速視覺(jué)篩選設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生的一款PCI Express?總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可控制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)，以及多個(gè)相機(jī)和吹氣口的控制，具備位置鎖存、多維高速硬件位置比較輸出PSO、同步跟隨、精準(zhǔn)觸發(fā)和I/O控制等功能。

　　XPCIE1028實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡的功能：

　　l 多路硬件位置比較觸發(fā)效率可達(dá)15000+pcs/min;

　　l 標(biāo)準(zhǔn)PCIe接口，核間交互，速率更快;

　　l 12進(jìn)16出，其中8路高速輸入和16路高速輸出;

　　l 1-16路高速輸出口，可自由分配相機(jī)和吹氣口;

　　l 專(zhuān)用脈沖輸出和編碼器輸入接口;

　　l 支持多種上位機(jī)編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。

　　2 XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡在六面外觀檢測(cè)設(shè)備上的應(yīng)用

　　(1)基于XPCE1028的六面外觀檢測(cè)解決方案

　　物料通過(guò)振動(dòng)盤(pán)自動(dòng)排列并輸送到勻速旋轉(zhuǎn)的高透明玻璃轉(zhuǎn)臺(tái)，光纖傳感器在入口處感應(yīng)工件物料，XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡的高速鎖存輸入口記錄來(lái)料位置，計(jì)算物料通過(guò)多個(gè)檢測(cè)相機(jī)和下料機(jī)構(gòu)的位置觸發(fā)節(jié)點(diǎn)，然后下發(fā)指令觸發(fā)檢測(cè)相機(jī)在對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行拍攝，并把相機(jī)觸發(fā)統(tǒng)計(jì)和觸發(fā)結(jié)果主動(dòng)上報(bào)，工控機(jī)最終統(tǒng)計(jì)物料狀態(tài)，跟據(jù)狀態(tài)下發(fā)排料數(shù)據(jù)，控制卡根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)排列并下發(fā)指令把物料吹入對(duì)應(yīng)下料料盒。

圖2 六面外觀檢測(cè)示意圖

　　機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD工業(yè)相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)。根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算，以提取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度等，再根據(jù)預(yù)設(shè)的容差范圍和其他條件生成輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無(wú)等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能。

　　圖3 XPCIE1028 在六面外觀檢測(cè)的硬件方案1 (8相機(jī)+8排料)

　　圖4 XPCIE1028 在六面外觀檢測(cè)的硬件方案2 (12相機(jī)+4排料)

　　(2)運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)

　　基于運(yùn)動(dòng)控制器/運(yùn)動(dòng)控制卡的六面外觀檢測(cè)系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的PLC+觸摸屏方案，更集成化，響應(yīng)更快，效率更高。在玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)也能通過(guò)視覺(jué)飛拍對(duì)物料進(jìn)行瞬時(shí)觸發(fā)拍攝、照明和圖像處理，從而在確保檢測(cè)精度的同時(shí)，還提升了檢測(cè)和分選的產(chǎn)能。

圖5 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)原理

　　(1) XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)專(zhuān)有的脈沖+編碼器反饋軸接口來(lái)控制伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)的勻速旋轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)記錄編碼器的反饋位置;

　　(2) XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡高速輸入口連接光纖傳感器，感應(yīng)并記錄物料的位置;

　　(3) XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡高速輸出口可接1-12個(gè)相機(jī)進(jìn)行視覺(jué)飛拍，檢測(cè)物料的合格與不合格;

　　(4) XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡高速輸出口可接1-8個(gè)吹氣裝置，及時(shí)對(duì)視覺(jué)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理分類(lèi)。

　　(2)視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)主要由相機(jī)、鏡頭、光源、光源控制器和圖像處理系統(tǒng)等核心組件構(gòu)成。根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度的不同，系統(tǒng)對(duì)相機(jī)的拍攝響應(yīng)時(shí)間、曝光時(shí)長(zhǎng)、鏡頭光圈、像素和光源等方面都有特定的技術(shù)要求。只有當(dāng)所有條件都符合當(dāng)前的項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)才能有效地完成產(chǎn)品的各項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)，包括前照檢測(cè)、下照檢測(cè)、右照檢測(cè)、左照檢測(cè)、后照檢測(cè)、上照檢測(cè)等。

　　3 XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡在六面外觀檢測(cè)的方案實(shí)現(xiàn)

　　(1)方案硬件配置

　　(2)系統(tǒng)動(dòng)作流程：

　?、俅龣z產(chǎn)品上料

　　根據(jù)物料的類(lèi)型，選擇相應(yīng)的振動(dòng)盤(pán)將各類(lèi)散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)。

　?、诟袘?yīng)物料并記錄位置

　　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。

　?、巯鄼C(jī)觸發(fā)拍照

　　通過(guò)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(jué)飛拍。

　?、芤曈X(jué)系統(tǒng)處理

　　對(duì)拍照的物料圖片進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)、測(cè)量、識(shí)別等功能，并傳輸OK 、NG或者待檢信號(hào)給到運(yùn)動(dòng)控制卡。

　　⑤吹氣篩選

　　根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)反饋給運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)果，以及通過(guò)感應(yīng)器鎖存的物料位置，計(jì)算出吹氣口的位置，由運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)部硬件位置比較輸出控制吹氣口，進(jìn)行OK、 NG或者待檢篩選。

　　4 六面外觀檢測(cè)自動(dòng)篩選機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制調(diào)試工具

　　完整易用的運(yùn)動(dòng)控制篩選調(diào)試全套工具：

　　針對(duì)XXPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡在六面外觀檢測(cè)測(cè)設(shè)備上的應(yīng)用，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供完整的專(zhuān)用六面外觀檢測(cè)調(diào)試軟件，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，搭配相機(jī)和視覺(jué)處理軟件，就可以快速實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)CCD六面外觀檢測(cè)視覺(jué)篩選，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。

圖6 調(diào)試軟件界面圖

　　(1)預(yù)留1-12個(gè)相機(jī)輸出口編號(hào)，每個(gè)相機(jī)可以單獨(dú)設(shè)置輸出口、觸發(fā)時(shí)間等參數(shù);

　　(2)預(yù)留1-8個(gè)吹氣輸出口編號(hào)，每個(gè)電磁閥可以單獨(dú)設(shè)置輸出口、觸發(fā)時(shí)間等參數(shù);

　　(3)來(lái)料物件感應(yīng)篩選，尺寸大小過(guò)濾;

　　(4)電機(jī)參數(shù)設(shè)置，方便客戶根據(jù)不同機(jī)型，自由配置參數(shù);

　　(5)智能數(shù)據(jù)檢測(cè)，合格件、不合格件、物料丟失、物料誤吹等計(jì)數(shù);

　　(6)IO狀態(tài)監(jiān)控;

　　(7)吹氣范圍和吹氣時(shí)間自由設(shè)置;

　　(8)心跳交互，更安全機(jī)制。

　　5 XPCIE1028在六面外觀檢測(cè)高速視覺(jué)篩選中的優(yōu)勢(shì)

　　(1)高速篩選，多路硬件位置比較觸發(fā)效率可達(dá)15000+pcs/min;

　　(2)運(yùn)動(dòng)控制免編程，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單;

　　(3)自動(dòng)尺寸過(guò)濾，降低批退率;

　　(4)心跳交互，設(shè)備操作更安全;

　　(5)可提供篩選機(jī)專(zhuān)用API函數(shù)接口。