摘要：本文主要介紹了研拓自動(dòng)化采用高端ACS運(yùn)動(dòng)控制器、Euresys Harmony視覺采集卡，結(jié)合eVision軟件開發(fā)的PCB焊點(diǎn)光學(xué)檢測設(shè)備。充分發(fā)揮ACS運(yùn)動(dòng)控制在多軸空間高精度運(yùn)動(dòng)，平面位置比較輸出，精確定位等功能，結(jié)合Euresys Harmony 視覺整體解決方案，精確檢測PCB的焊點(diǎn)，研拓發(fā)揮本地快速客制化軟件的能力。為客戶的新機(jī)型開發(fā)大大縮短了開發(fā)周期，提高了設(shè)備精度。

項(xiàng)目介紹:

      隨著現(xiàn)今電子設(shè)備的高端化，小型化，對印刷電路板（PCB）的性能提出了更高的要求，特別是到移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)到工業(yè)與醫(yī)療設(shè)備以及工業(yè)品的制造更是如此。而在組裝電路板過程中，最不可或缺的步驟之一就是焊接定位?？蛻粼跈z測高精度的電路板組件的錯(cuò)位和虛焊點(diǎn)上遇到了很大的障礙。在此過程中，必須采用高端運(yùn)動(dòng)控制結(jié)合配合機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行3維焊點(diǎn)檢測，并且需要高速，以提高生產(chǎn)效率。

系統(tǒng)要求:

      PCB設(shè)備制造行業(yè)的客戶之前一直采用2臺(tái)PC-BASED作為視覺運(yùn)動(dòng)集成控制系統(tǒng)。其中一臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)作所有集成控制系統(tǒng)，另外一臺(tái)負(fù)責(zé)機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)。這兩臺(tái)工控機(jī)之間只能通過以太網(wǎng)通訊達(dá)來協(xié)同工作，所以此聯(lián)合工作過程中需高度重視兩系統(tǒng)之間的同步通訊控制機(jī)制。

      這套微米等級焊點(diǎn)視覺檢測系統(tǒng)是基于四軸高速同動(dòng)點(diǎn)焊工藝呈現(xiàn)在三維空間，并運(yùn)用第五、六軸做封裝、卸載程序作業(yè)。其三維空間急速運(yùn)動(dòng)需具備高精度的性能，所以在判斷更高精度的地址旋轉(zhuǎn)與微寸運(yùn)動(dòng)上，需要一定等級的精密控制系統(tǒng)。否則會(huì)造成運(yùn)動(dòng)偏差，故障板的虛焊及潛在的短路問題無法檢測出來。

所以用戶希望有一套全新的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)：

（1）由于窗口系統(tǒng)易被干擾，用戶期望能將運(yùn)動(dòng)控制剝離出視覺系統(tǒng)，以避免視覺系統(tǒng)當(dāng)機(jī)或是崩潰所造成生產(chǎn)損失的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；

（2）期望用一臺(tái)設(shè)備來完成機(jī)器視覺和數(shù)字量監(jiān)控，大幅減小設(shè)備成本；

（3）一個(gè)基于嵌入式系統(tǒng)具有雙核高性能處理器、無風(fēng)扇與連接線的控制器；

（4）運(yùn)動(dòng)集成系統(tǒng)需具備獨(dú)立智能思考運(yùn)作功能以達(dá)到高精度、高速檢測能力和高平穩(wěn)度平臺(tái)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制能力；

（5）希望視覺系統(tǒng)可以隨著PC的高速成長來提升快速、高分辨率的檢測能力。

研拓自動(dòng)化解決方案:

主要產(chǎn)品規(guī)格介紹：

1. SPiiPlus SAR：ACS 6軸單獨(dú)運(yùn)行高端運(yùn)動(dòng)控制卡；
2. Domino Harmony視覺采集卡:Euresys兩信道 PCI/PCIe總線高端數(shù)字視覺采集卡；
3. eVision：Euresys 公司高端圖像處理軟件算法平臺(tái)；
4. FPM-5151G: 15" XGA TFT LCD,分辨率可達(dá)1024×768；
5. UNO-3282:研華嵌入式雙核心控制器；
6. PCI-1756:64信道帶隔離數(shù)字量控制卡片。

系統(tǒng)說明：

      該系統(tǒng)由一臺(tái)能夠檢查PCB板表面的視覺檢測機(jī)器組成。在這個(gè)機(jī)器架構(gòu)中有2個(gè)子系統(tǒng)：一個(gè)用于高速移動(dòng)定位PCB板件，另一個(gè)用于高速視覺圖像檢測。
      目前大家都習(xí)慣將運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)運(yùn)算處理與圖像采集比對集中在同一臺(tái)PC上，但由于圖像采集是大量圖像處理，要消耗不少的系統(tǒng)資源，給系統(tǒng)機(jī)器造成了負(fù)擔(dān)，影響了高精度和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，所以此應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)控制芯片的精密運(yùn)動(dòng)控制性能。同時(shí)其無法執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)算法，且一般運(yùn)動(dòng)控制卡只能做二維的位置比較，難以實(shí)現(xiàn)平面定位高速輸出精度控制，增加了程序開發(fā)的復(fù)雜性、降低了機(jī)器的運(yùn)作效率。視覺檢測會(huì)占用處理器的工作量與內(nèi)存儲(chǔ)容量，把整個(gè)系統(tǒng)拖慢下來。
      在此系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)控制命令由PC發(fā)起給ACS的運(yùn)動(dòng)控制器做軌跡擬合，從而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)或是直線電機(jī)， ACS運(yùn)動(dòng)控制器同時(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)軌跡。
      通過3D的位置比較高速觸發(fā)視覺影像的采集，由Euresys系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，將原先檢測品的單一單張?jiān)瓐D照片，切割成一張多區(qū)塊及高精度的有效區(qū)域，利用eVision軟件豐富的圖像處算法軟件包應(yīng)用，達(dá)到高精度高效率的視覺比對檢測。

      在此視覺系統(tǒng)中集成了研華PCI-1756 64信道帶隔離數(shù)字量卡片來彌補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)建數(shù)字量訊號采集的不足，此卡將周圍工作區(qū)的傳感器與控制運(yùn)動(dòng)部分銜接起來，透過UNO嵌入式主機(jī)內(nèi)部的PCI總線來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。

總結(jié)：

      結(jié)合ACS的SPiiPlus SAR的運(yùn)動(dòng)控制器，研華的工業(yè)IO卡與高性能計(jì)算平臺(tái)，Euresys的Harmony PCI/PCIe總線高端數(shù)字視覺采集卡和開放而強(qiáng)大的eVision圖像處理演算軟件，我們找到了一個(gè)更高性能更可靠的解決方案。現(xiàn)在用戶使用一臺(tái)設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制功能，并且具有三維焊點(diǎn)檢測功能。此外系統(tǒng)還具有：

（1）高實(shí)時(shí)性的多軸運(yùn)動(dòng)之PCB點(diǎn)焊與檢測系統(tǒng)；

（2）超高速的平面觸發(fā)驅(qū)動(dòng)視覺拍攝檢測；

（3）高精度、高速的運(yùn)動(dòng)控制；

（4）通過研華提供的DiagAnywhere遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件來是實(shí)現(xiàn)故障模式實(shí)時(shí)診斷；

（5）通過UNO嵌入式控制器上的DVI+VGA雙顯示接口來豐富系統(tǒng)人機(jī)界面的顯示；

（6）統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）系統(tǒng)提供在線的故障Pareto列表，SPC系統(tǒng)的目的是統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)過程中與質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常情況。

      研拓自動(dòng)化專注于行業(yè)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)及整合，并提供全套的設(shè)備自動(dòng)化解決方案，以其自身的優(yōu)勢充分融合滲透到各個(gè)設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域。

系統(tǒng)框架