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基于VPLC7機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的UVW視覺對位解決方案

時(shí)間:2024-08-02 13:38:16來源:深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司

導(dǎo)語:?隨著平板顯示器(包括TFT/LCD、PDP和OLED)等產(chǎn)品的尺寸增大,以及同時(shí)需要兼容小型化高精度產(chǎn)品的需求加劇,各大廠商對視覺對位工藝流程的負(fù)載能力、移動(dòng)平臺范圍、效率和精度提出了更高的要求。因此,UVW對位平臺成為滿足這些需求用戶的理想選擇。

  市場應(yīng)用背景

  隨著平板顯示器(包括TFT/LCD、PDP和OLED)等產(chǎn)品的尺寸增大,以及同時(shí)需要兼容小型化高精度產(chǎn)品的需求加劇,各大廠商對視覺對位工藝流程的負(fù)載能力、移動(dòng)平臺范圍、效率和精度提出了更高的要求。因此,UVW對位平臺成為滿足這些需求用戶的理想選擇。

  UVW對位平臺,也稱XXY對位平臺,屬于三軸并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),通過三個(gè)線性運(yùn)動(dòng)軸的協(xié)同控制,能夠?qū)崿F(xiàn)以平面上任意一點(diǎn)的中心旋轉(zhuǎn)和任意方向平移。配合CCD視覺系統(tǒng),平臺在X-Y平面和θ角度進(jìn)行精密微調(diào),從而達(dá)到高精度視覺對位功能,精度可達(dá)±0.001mm。

正運(yùn)動(dòng)

  UVW視覺對位平臺廣泛應(yīng)用于需要高速高精位置對齊的智能裝備,包括曝光機(jī)、邦定機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、晶圓對位、PCB鉆孔機(jī)、貼合機(jī)(LCD/FPC)、視覺模切機(jī)、鋰電池疊片等。

  傳統(tǒng)XYθ平臺方案存在的局限性:

  XYθ平臺的結(jié)構(gòu)相對簡單,主要由兩個(gè)X、Y直線軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸組成,主要進(jìn)行XY平面內(nèi)的位移和中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),無法根據(jù)任意一點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行中心旋轉(zhuǎn),影響其在高精度視覺對位場合中應(yīng)用,靈活性不高。

正運(yùn)動(dòng)

  XYθ平臺的垂直堆疊結(jié)構(gòu)使得工作臺較為笨重,不便于快速移動(dòng)或調(diào)整,不方便與其他運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行融合,降低了自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)的效率。XYθ平臺與UVW平臺相比,其在剛性、負(fù)載能力及重復(fù)定位精度方面也有所不足,限制了其在高速高精的視覺對位場合中的應(yīng)用。

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案:

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)針對現(xiàn)有市場需求,開發(fā)了一種基于VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的UVW視覺對位解決方案,用戶通過選擇對應(yīng)模型的軸列表,使用對應(yīng)指令建立機(jī)械手正逆解,轉(zhuǎn)換為各聯(lián)動(dòng)軸的移動(dòng)距離。配合高精度CCD視覺系統(tǒng),即可快速實(shí)現(xiàn)高速高精的雙目或四目UVW視覺對位應(yīng)用。

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的UVW平臺運(yùn)動(dòng)控制算法兼容三種常見模型:FRAME33、FRAME34、FRAME37分別對應(yīng)兩種機(jī)械結(jié)構(gòu)(PRP、PPR)跟兩個(gè)坐標(biāo)系方向(XYY、XXY),可以實(shí)現(xiàn)單軸直線運(yùn)動(dòng)、兩軸線性插補(bǔ)、兩軸圓弧插補(bǔ)、空間圓弧等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。

  VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)集成視覺和運(yùn)控于一體,替代傳統(tǒng)的PC工控機(jī)+視覺軟件+運(yùn)動(dòng)控制方案,硬件接線更方便,成本更低。搭載正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7,核內(nèi)交互,指令調(diào)用速度快至us級,提升加工和檢測效率。

正運(yùn)動(dòng)

  01、VPLC7機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在UVW視覺對位的應(yīng)用

正運(yùn)動(dòng)

  UVW視覺四目對位應(yīng)用示意圖

  傳統(tǒng)的UVW視覺對位方案

  工控機(jī)+視覺軟件+運(yùn)動(dòng)控制卡的組合方案,配件多,接線復(fù)雜,視覺與運(yùn)動(dòng)控制需要相互數(shù)據(jù)交互,故障排查麻煩,并且多套硬件成本和維護(hù)較高。

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)UVW視覺對位方案設(shè)計(jì)

正運(yùn)動(dòng)

  ·EtherNET接口:千兆網(wǎng)口,通過交換機(jī)最多可接8個(gè)相機(jī);

  ·EtherCAT接口:接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器,控制UVW驅(qū)動(dòng)電機(jī);

  ·20DI:接原點(diǎn)、限位等傳感器,以及開關(guān)信號等;

  ·20DO:接輸出開關(guān)信號,也可接單端脈沖輸出(500KHz);

  ·HDMI接口:接顯示屏;

  · USB接口:接鼠標(biāo)鍵盤等。

  運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)過程

  (1)機(jī)器視覺

  根據(jù)具體應(yīng)用需求,使用2個(gè)或4個(gè)面陣相機(jī)進(jìn)行拍攝對位標(biāo)記點(diǎn)。通過配置相機(jī)參數(shù)和選擇Mark點(diǎn)創(chuàng)建目標(biāo)區(qū)域即可一步完成標(biāo)定,獲取標(biāo)定系數(shù),簡化視覺操作步驟,降低了現(xiàn)場應(yīng)用的難度。

  系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出目標(biāo)位置與實(shí)際位置之間的偏差(包括U、V、W軸的位置偏移及θ軸的角度偏移),實(shí)現(xiàn)UVW視覺對位功能。

正運(yùn)動(dòng)

  (2)運(yùn)動(dòng)控制

  選擇對應(yīng)模型的軸列表,設(shè)置關(guān)節(jié)軸參數(shù)及虛擬軸參數(shù),確定機(jī)械手零點(diǎn)位置(RAME33需要保證VW軸是水平的。平臺上任意一點(diǎn)可作為零點(diǎn),保證結(jié)構(gòu)參數(shù)正確即可),之后使用對應(yīng)指令建立機(jī)械手正逆解,計(jì)算出UVW平臺的三軸原始位置與2個(gè)或4個(gè)面陣相機(jī)獲得的相對坐標(biāo)之間的關(guān)系。

  在確定 ΔU、ΔV和ΔW后,最后UVW平臺便能沿三個(gè)軸線性地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和平移動(dòng)作,以補(bǔ)償位置和角度的偏差,實(shí)現(xiàn)高速高精的視覺對位應(yīng)用。

正運(yùn)動(dòng)

正運(yùn)動(dòng)

  UVW視覺對位工藝流程

正運(yùn)動(dòng)

  方案核心優(yōu)勢

  ·集成機(jī)器視覺、UVW控制和運(yùn)動(dòng)控制于一體,硬件接線更方便,成本更低;

  ·運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核,核內(nèi)交互,指令調(diào)用速度快至us級,提升加工效率;

  ·內(nèi)置UVW平臺算法,客戶使用更方便,提升工程師開發(fā)效率;

  ·通過自動(dòng)校準(zhǔn)確定相機(jī)和工作臺之間的位置關(guān)系,提高節(jié)拍;

  ·內(nèi)置視覺算法,精度高,雙相機(jī)定位精度在2個(gè)像素以內(nèi);

  ·統(tǒng)一的API函數(shù)接口,適用各種PC上位機(jī)語言開發(fā),易于客戶集成到配備現(xiàn)有系統(tǒng)中,創(chuàng)建高速、高精的視覺對位系統(tǒng)。

正運(yùn)動(dòng)

  解決方案硬件配置

正運(yùn)動(dòng)

  02、VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)

  正運(yùn)動(dòng)技術(shù)VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)是一款基于x86平臺和Windows操作系統(tǒng)的高性能機(jī)器視覺EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器,可脫機(jī)運(yùn)行,支持豐富的IO控制,30+機(jī)器人算法,以及視覺和運(yùn)動(dòng)控制功能,大幅簡化視覺與運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目的配置流程。

  VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的安裝與拆卸過程便捷,占地空間小,還能與其它控制單元部件(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,提供一個(gè)完整端到端的視覺運(yùn)動(dòng)控制解決方案。

正運(yùn)動(dòng)

  ·可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制(脈沖+EtherCAT總線)

  ·內(nèi)置實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7,支持第三方視覺軟件

  ·板載20路通用輸入(其中10路為高速輸入),20路高速輸出

  ·提供一體化開放式IPC形態(tài)的實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC集成的視覺+運(yùn)動(dòng)控制解決方案

  ·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)

正運(yùn)動(dòng)

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