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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)丨高精度硬件比較輸出在視覺飛拍上的應(yīng)用

時(shí)間:2020-11-27 16:00:11來源:正運(yùn)動(dòng)技術(shù)

導(dǎo)語(yǔ):?本文主要闡述了正運(yùn)動(dòng)技術(shù)控制器在視覺飛拍上的應(yīng)用,采用高性能ZMC432控制器和基于FPGA的硬件比較輸出、精準(zhǔn)輸出功能, 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制+視覺飛拍,適用于自動(dòng)化行業(yè)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的高速高精發(fā)展需求場(chǎng)合。

  摘要:本文主要闡述了正運(yùn)動(dòng)技術(shù)控制器在視覺飛拍上的應(yīng)用,采用高性能ZMC432控制器和基于FPGA的硬件比較輸出、精準(zhǔn)輸出功能, 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制+視覺飛拍,適用于自動(dòng)化行業(yè)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的高速高精發(fā)展需求場(chǎng)合。

  關(guān)鍵字:硬件比較輸出、精準(zhǔn)輸出、視覺飛拍

   正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制+視覺系統(tǒng)概述

  

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  ZMC432視覺飛拍應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)圖

   1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),主要由ZMC運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)和電機(jī)、絲桿(或者驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)和光柵尺)等組成。

  通過ZMC運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)脈沖或者EtherCAT總線方式發(fā)送命令控制器驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制;通過編碼器或者光柵尺的反饋位置MPOS,進(jìn)行位置比較輸出IO信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)相機(jī)的拍照。

  2、視覺系統(tǒng)

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的視覺系統(tǒng),主要由相機(jī)、鏡頭、光源、光源控制盒、視覺處理系統(tǒng)等組成。

  根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度的快慢不同,對(duì)相機(jī)響應(yīng)時(shí)間、曝光時(shí)間以及鏡頭光圈、像素和光源等都有一定的要求。

  機(jī)器視覺的定拍與飛拍對(duì)比

  1、視覺定拍

  傳統(tǒng)的視覺定位采取定拍的方式,即工件按照既定的軌跡運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)行到拍照點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)軸速度減為0停下來進(jìn)行拍照、圖像采集、運(yùn)算處理、糾偏,待視覺系統(tǒng)處理完成后,繼續(xù)完成接下來的軌跡運(yùn)動(dòng),v-t圖如下。

  

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  2、視覺飛拍

  針對(duì)傳統(tǒng)的視覺定拍,生產(chǎn)效率不夠高的問題,在一些應(yīng)用場(chǎng)合,越來越多的使用視覺飛拍來完成視覺拍照功能。即機(jī)構(gòu)按照既定的軌跡運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)行到拍照點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)軸不停下來,瞬間完成飛行抓拍的功能。

  整個(gè)過程中移動(dòng)機(jī)構(gòu)不停止,從而節(jié)省機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)間,滿足效率,并且能保證運(yùn)行精度。

  1)在精度保證的同時(shí),可以不減速,v-t圖如下。

  

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  2)在精度不足的情況下,可以略微降速,分段運(yùn)行,但速度不降為0,v-t圖如下。

  

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  控制器的視覺定拍和飛拍實(shí)現(xiàn)方式

  1、運(yùn)動(dòng)控制器的視覺定拍實(shí)現(xiàn)方式

  普通IO輸出即可實(shí)現(xiàn)。

  機(jī)器視覺系統(tǒng)中使用定拍的方式,會(huì)增加軸運(yùn)動(dòng)的啟停次數(shù),相應(yīng)增加整個(gè)工藝的Cycle time,生產(chǎn)效率不高,并且頻繁的軸運(yùn)動(dòng)啟停會(huì)帶來機(jī)臺(tái)的振動(dòng),在某些高速高精的場(chǎng)合甚至?xí)绊懼圃炀取?/p>

  

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  2、運(yùn)動(dòng)控制器視覺飛拍實(shí)現(xiàn)方式

  視覺飛拍需要支持硬件比較輸出或者精準(zhǔn)輸出功能的控制器。

  當(dāng)運(yùn)行到預(yù)定的拍照點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)軸不停下來,采用運(yùn)動(dòng)控制器的精準(zhǔn)輸出或者硬件比較輸出功能,瞬間完成飛行抓拍的功能。

  在運(yùn)動(dòng)過程中,根據(jù)視覺抓拍采集的產(chǎn)品像素位置變化,計(jì)算出機(jī)械坐標(biāo)偏移量,將偏移量發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器,及時(shí)修正處理,完整飛拍功能。

  軸運(yùn)動(dòng)時(shí)觸發(fā)IO拍照的實(shí)時(shí)性和圖像獲取、處理速度是整個(gè)飛拍過程中精度的保證。

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)Zmotion運(yùn)動(dòng)控制器基于FPGA的硬件比較輸出,從驅(qū)動(dòng)器到達(dá)拍照位置,到相機(jī)完成觸發(fā),整個(gè)精度可以控制在:

  脈沖輸出方式的最小誤差1個(gè)脈沖,總線控制方式的最小誤差1us以內(nèi)。

  當(dāng)電機(jī)帶編碼器或者光柵尺反饋時(shí),硬件比較輸出功能自動(dòng)使用反饋位置MPOS來進(jìn)行觸發(fā),當(dāng)不帶反饋時(shí),此功能自動(dòng)使用發(fā)送位置DPOS的比較觸發(fā);根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)器差異性效果,也可以使用MOVEOP_DELAY參數(shù)來調(diào)整IO輸出的準(zhǔn)確時(shí)刻。

  多種實(shí)現(xiàn)和調(diào)整方式,極大確保了運(yùn)動(dòng)控制器在高速高精場(chǎng)合視覺飛拍時(shí)的精度。

  

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  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)硬件位置比較輸出相關(guān)指令

  1、Basic編程指令相關(guān)

      1)HW_PSWITCH——硬件位置比較輸出

  HW_PSWITCH(mode, direction, reserve, tablestart, tableend)

      參數(shù):mode 1-啟動(dòng)比較器, 2- 停止并刪除沒完成的比較點(diǎn)

              Direction 0-坐標(biāo)負(fù)向,1- 坐標(biāo)正向,2-不判斷方向

              Reserve 預(yù)留

              Tablestart 第一個(gè)比較點(diǎn)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

              Tableend 最后一個(gè)比較點(diǎn)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

      2)HW_PSWITCH2——總線硬件位置比較輸出

  HW_PSWITCH2(1,opnum,opstate,tablestart,tableend[,direction])

      參數(shù):mode 1-啟動(dòng)比較器

              Opnum 對(duì)應(yīng)的輸出口

              Opstate 第一個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)

              Tablestart 第一個(gè)比較點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

              Tableend 最后一個(gè)比較點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

              Direction 第一個(gè)點(diǎn)判斷方向,0-坐標(biāo)負(fù)向,1- 坐標(biāo)正向,-1-不使用方向

  3)MOVE_OP——精準(zhǔn)輸出

      語(yǔ)法一:MOVE_OP ([ionum],value)

          參數(shù):ionum 輸出編號(hào),0-,沒有這個(gè)參數(shù)時(shí)輸出0-31

              Value 輸出狀態(tài),多個(gè)輸出口操作時(shí)按位來指明多個(gè)口狀態(tài)

      語(yǔ)法二:MOVE_OP (ionum1, ionum2,value[,mask])

          參數(shù):ionum1 要操作的第一個(gè)輸出通道

              ionum2 要操作的最后一個(gè)輸出通道

              value 輸出狀態(tài),多個(gè)輸出口操作時(shí)按位來指明多個(gè)口狀態(tài)

              mask 按位來設(shè)置值,指定哪些IO需要操作,不填時(shí)從第一個(gè)通道到最后一個(gè)通道都操作

  4)MOVEOP_DELAY——緩沖輸出延時(shí)

              MOVEOP_DELAY=timems參數(shù):timems 毫秒數(shù)

      設(shè)置在BASE主軸上, 當(dāng)MOVE_OP精準(zhǔn)功能使用時(shí), 可以提前或延后實(shí)際觸發(fā)OP操作的時(shí)間。

  2、PC上位機(jī)編程(C、C++、C#、Delphi、VB、.Net、LabVIEW、Python、matlab)的函數(shù)庫(kù)分別對(duì)應(yīng)的指令函數(shù)是:

              ZAux_Direct_HwPswitch

              ZAux_Direct_HwPswitch2

              ZAux_Direct_MoveOp

  機(jī)器視覺的定拍與飛拍對(duì)比總結(jié)

  機(jī)器視覺技術(shù)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備精密控制、智能化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化的有效途徑和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)性技術(shù)之一。機(jī)器視覺既可以替代人工肉眼的檢測(cè),又可以識(shí)別人工肉眼所看不到的檢測(cè)范圍。隨著對(duì)生產(chǎn)效益、產(chǎn)能需求的日益增強(qiáng),高速高精+機(jī)器視覺在自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展尤為重要。

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)多款運(yùn)動(dòng)控制器/運(yùn)動(dòng)控制卡,可根據(jù)系統(tǒng)需求搭配不同PC硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)2m/s的運(yùn)行速度下,高達(dá)10um的視覺飛拍精度,降低運(yùn)行速度可實(shí)現(xiàn)重復(fù)精度1um以內(nèi)的視覺飛拍精度,在越來越多的行業(yè)(比如3C、電子半導(dǎo)體、包裝、機(jī)器人應(yīng)用等)被廣泛使用。

  本文由正運(yùn)動(dòng)小助手原創(chuàng),歡迎大家轉(zhuǎn)載,共同學(xué)習(xí),一起提高中國(guó)智能制造水平。文章版權(quán)歸正運(yùn)動(dòng)技術(shù)所有,如有轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明文章來源。

  

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標(biāo)簽: 運(yùn)動(dòng)控制

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