运动控制器多工位位置比较输出在转盘式视觉筛选设备中的应用

本文通过ZMC430N运动控制器在转盘式视觉筛选设备中的方案应用，来深入了解正运动技术运动控制器配合机器视觉进行视觉飞拍、PSO高速硬件位置比较输出等功能的应用优势。
 

一、应用背景

随着工业4.0时代的推进，各大制造型企业为推动制造业，以“智能制造”赋能高质量发展，对产品的品质、产能等提出了更高的标准。

市场面临的机遇与挑战

在生产过程中，时常因生产和运输环境中的不可控因素，易导致产品出现外观划痕、压伤、尺寸不一致等问题。

传统检测方案一般是采用人工检测，因人工检测易受主观因素的影响，而导致检测精度、效率、一致性不高等问题，直接影响产品品质和产能。

同时制造型企业也面临招人难、用人成本高等各因素驱动下，迫切希望将人工检测转向视觉智能化检测，提高产品品质和产能，进而增大了自动光学检测设备的市场需求。

开发更好的解决方案

随着智能制造市场需求的增长，正运动技术也为此推广部署致力于解决各领域制造型企业面临的主要挑战。

例如ZMC430N运动控制器应用在转盘式视觉筛选机上的解决方案，已被广泛应用，它能快速有效地为客户解决传统检测方案在品质方面存在的隐患，毅然成为制造业为确保产品品质的核心智能过程控制利器。

方案应用效果

转盘式视觉筛选机，是针对各种零件的尺寸、外观等缺陷而研发的自动化检测设备，采用振动盘等上料机构自动输送零件到玻璃转盘后，视觉检测工位对零件进行图像处理。运动控制器则完成玻璃转盘的恒速旋转以及物料位置的编码器反馈、硬件位置比较输出对多工位的CCD相机和吹气装置进行控制，实现全自动多面外观、尺寸等方面的检测筛选。

应用市场

转盘式视觉筛选机广泛应用于3C电子、锂电池、电子元器件、半导体、五金等工业制造领域。

二、ZMC430N运动控制器介绍

ZMC430N是一款高性能30轴EtherCAT、RTEX双总线+脉冲运动控制器。可实现直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工等复杂的运动控制功能，支持IO高速锁存输入/精准输出和位置同步输出PSO，非常适用于2-8个视觉检测工位的转盘式视觉筛选设备上。

1.ZMC430N运动控制器的性能

最大输出脉冲频率可达10MHz；

16轴以内EtherCAT最快刷新周期100μs；

EtherCAT/RTEX多总线轴+脉冲轴混合插补。

2.控制器在转盘视觉筛选机上的应用优势

可实时控制转盘，记录编码器的反馈位置；

高速输入口接传感器，感应并记录零件来料位置；

PSO硬件位置比较输出可接2-8个相机进行视觉飞拍、检测和测量；

PSO硬件位置比较输出可接吹气口，对视觉的检测结果进行相应筛选分类。

3.控制器支持多种高级编程

调用同一套API函数库即可开发多种运动控制需求。

三、玻璃转盘视觉筛选机原理 

1.工作原理

首先通过振动盘将零件输送到高透明玻璃转台，其次通过传感器去感应来料的零件，再通过ZMC430N的高速锁存输入口记录来料的实际位置。

当转盘转动到视觉检测工位时，控制器通过高速输出口触发相机拍照，然后进行图像处理运算，最后根据预设的检测标准进行自动检测筛选，并剔除不良品。

转盘式视觉筛选示意图

2.运动控制系统原理

基于ZMC430N运动控制器的转盘式视觉筛选系统，相比于传统的PLC+触摸屏方案，系统集成度、响应速度和效率更高。

在玻璃转盘飞速运动的时，通过硬件触发相机进行视觉飞拍拍摄物料进行图像处理,并实时输出对应的筛选分类结果，检测速度可大幅度提升。

3.视觉系统原理

根据转盘的旋转运动速度要求，需对相机的拍照响应、曝光时间和像素，以及光源控制方式等都有一定的要求，才能根据运动速度去完成不同零件的视觉飞拍、测量和检测等功能。

四、ZMC430N运动控制器配合视觉在转盘式视觉筛选设备中的应用 

1.系统动作流程

待检产品上料

根据物料的类型，选择相应的振动盘将零件输送到高透明玻璃转台上，其中旋转台是以某一设定的速度在恒速旋转；

感应物料并记录位置

当传感器感应到物料，基于FPGA的高速锁存口记录物料当前位置；

相机触发拍照

通过高速锁存口锁存的位置，计算出各个相机的位置，由运动控制器内部硬件位置比较输出触发相机，进行视觉飞拍；

视觉系统处理

对拍照的物料图片进行视觉检测、测量、识别等功能，并传输OK或者NG信号给到运动控制器；

吹气筛选

根据视觉系统反馈给运动控制器的结果，以及通过感应器锁存的物料的位置计算出吹气口的位置，由运动控制器内部的硬件位置比较输出控制吹气口，进行筛选良品/不良品。

2.方案优势

检测结果稳定、一致性高；

自动筛选分类不良品，并剔除，提高产品品质；

视觉飞拍相比静态拍摄，减少机台CT，提高效率；

一人操作一台机器可替代2-6人工作业，提高产能；

可在线监测每道生产检测工序是否在可靠、有效地进行；

相比于传统的PLC+触摸屏方案，集成化更高，性价比更好，响应更快，效率更高。

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正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位等等。

审核编辑 黄昊宇