C#之Delta并联机械手的视觉同步分拣

本文导读

前面两节课程我们介绍了怎么建立Delta并联机械手的正逆解以及如何通过视觉进行匹配定位。本节课程给大家分享如何通过C#语言开发正运动Delta并联机械手传送带同步的视觉分拣。

VPLC711硬件介绍

VPLC711是正运动推出的一款基于x86平台和Windows操作系统的高性能机器视觉EtherCAT运动控制器，具备强大的运算能力和灵活性。它具有出色的实时性能和多路高速硬件输入与多路高速PSO输出，能够精准控制多轴同步运动，并与外部设备实现多协议的高速通信。

VPLC711支持多种硬件接口和通信协议，方便与其他设备的连接和集成。除此之外，VPLC711还具备视觉处理功能，能够实时处理图像数据，实现视觉检测、测量和定位等应用。

VPLC711内置Windows运动控制实时内核MotionRT7，形成一种开放式IPC形态实时软控制器/软PLC，为用户提供灵活集成的运动控制+视觉一体化解决方案。

VPLC711硬件参数

1.采用x86高性能CPU，EtherCAT可支持1ms 64轴同步运行；

2.板载RS232，RS485，EtherNet*5，EtherCAT，USB3.0*4硬件接口；

3.板载20DI，其中4个高速色标锁存，2组高速单端编码器；

4.板载20DO，其中4个高速单端脉冲轴，4组高速PWM；

5.支持DVI-D，HDMI显示，支持双网口不同IP设置。

想要了解更多关于VPLC711的详情介绍，可以点击“x86平台实时Windows机器视觉EtherCAT运动控制器VPLC711”查看。

一、C#语言进行Delta并联械手的开发之运动库和视觉库的添加

1.在VS2010菜单“文件”→“新建”→“项目”，启动创建项目向导。

2.选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗体应用程序。

3.找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下（32位库为例）。

1）进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

2）选择“函数库2.1”文件夹。

3）选择“Windows平台”文件夹。

4）根据需要选择对应的函数库，这里选择32位库。

5）解压C#压缩包,里面有C#对应的函数库。

6）函数库具体路径如下。

4.将厂商提供的C#库文件以及相关文件复制到新建的项目中（注意这里面的PC函数库默认提供的是运动库，如果使用视觉功能还需要获取视觉库，视觉库可以找厂商的相关销售或技术人员获取）。

1）将Zmcaux.cs（运动库）和Zvision.cs（视觉库）文件复制到新建的项目里面中。

2）将zauxdll.dll、zmotion.dll和zvision.dll文件放入bindebug文件夹中。

5.用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有文件，然后鼠标右击Zmcaux.cs与 Zvision.cs文件，点击包括在项目中。

6.双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux，using ZVision并声明控制器句柄g_handle。

二、PC函数介绍

1.链接控制器，获取链接句柄。

2.皮带同步指令。

三、Basic脚本快速验证指令用法

1.编写Basic测试脚本进行MoveSync指令的用法测试。

 

'**************************************************************************************
'背景：假设有一对对射型的光电传感器固定在流水线的两端，来实时检测流水线上的产品到位情况
'MOVESYNC指令参数填写说明：
'syncposition：物体到感应点时皮带轴的位置，需要通过编码器锁存把产品的对应位置记录下来。
'pos1:跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置，对于每个产品都是固定的。
'**************************************************************************************
GLOBAL CONST BeltAxis=4  '皮带轴是轴4
GLOBAL CONST FollowAxis1=0  '跟随轴1是轴0
GLOBAL CONST InducPos1=30  '跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置
GLOBAL CONST StandbyPos1=50'跟随轴1的待机位
GLOBAL CONST EmptyPos1=400  '跟随轴1的放料位
'停止所有轴
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE     
'初始化相关轴的轴参数
BASE(FollowAxis1, BeltAxis)
ATYPE = 1,1
UNITS = 1000,1000
SPEED = 50,100
DPOS = 0,0
'触发示波器采集波形
TRIGGER
DELAY(1000)
'跟随轴先运动到待机位
BASE(FollowAxis1)
MOVEABS(StandbyPos1)
'皮带轴开始运动
VMOVE(1)  AXIS(BeltAxis)
'假设皮带运动到200的位置时，有一个产品被检测到
BASE(FollowAxis1)
Wait UNTIL MPOS(BeltAxis) > 200
MOVESYNC(0, 2000, 200, BeltAxis, InducPos1) '跟随轴加速同步段该指令执行完后将同步上产品
MOVE_OP(0, ON)                               '同步上后打开真空吸          
MOVESYNC(0, 1000, 200, BeltAxis, InducPos1)  '继续同步1s
MOVESYNC(-1, 0, 0, -1, EmptyPos1)            '走到放料位置
MOVE_OP(0, OFF)                              '到放料位后关闭真空吸  

 

2.通过RTSys软件的示波器观察波形，分析同步过程。

根据示波器的数据分析

1、产品刚刚被检测到时，皮带的位置是200，跟随轴的位置是50。

2、跟随轴追上产品，并保持速度和皮带轴同步时皮带的位置是400，跟随轴1的位置是230。

3、由1和2可知，产品在同步过程中前进了200（400-200）。

4、因为跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置InducPos1我们给的数据是30，所以在跟随轴1和皮带平行的情况下，皮带带着产品往前跑了200后，此时此刻跟随轴1原点到光产品的实际距离是230（200+30）。

5、那么第4点计算的结果和第2的同步完成后跟随轴1的实际位置是一致的，所以流水线同步指令测试正常。

四、C#例程建设之视觉流水线同步分拣

1.皮带同步指令关键参数详细介绍。

ZAux_Direct_MoveSync（ZMC_HANDLE handle，float imode，int synctime，float syncposition，int syncaxis，int imaxaxises，int *piAxislist，float *pfDisancelist）.

（1）参数imode：

imode = 0+angle，表示同步模式，如果皮带和X轴平行，填0即可。

imode = -1，表示结束同步模式,可运动到指定的绝对位置，一般同步上抓取完物料后运动到放料位使用。

（2）参数synctime: 同步时间，ms单位.运动在指定时间内完成，完成时轴跟皮带轴上物体保持速度一致。0表示根据运动轴的速度加速度来估计同步时间。

（3）参数syncposition: 视觉或传感器识别到皮带是的产品时，皮带此时此刻的位置信息MPOS。

（4）参数pfDisancelist：

如果是视觉定位产品时，这个参数直接填视觉识别到产品时产品的世界坐标。

如果用光电传感器检测产品时，这个参数是固定的，在传感器刚刚好感应到产品时，产品当前位置的绝对坐标。可以在此时此刻手动运动从轴来定位到产品处来获取位置信息。

2.视觉流水线同步分拣流程图。

（1）视觉匹配定位代码详情。

 

/************************************************************************************
'任务编号：     无
'函数功能：     视觉定位产品
'Input：        无
'Output：       无 
'返回值：       子线程---进行视觉定位             
**************************************************************************************/
public void RunSubTaskVisua()
{
   int TempArrid = 0;
   float TempVar = 0;
   WriteLog("视觉功能正常启动");
   while (SysRunFlag > 0)
   {
       //暂停按钮没有按下时
       while (SysRunFlag == 1) 
       {
           //采集图像
           VisuaOper.CameAcquisition();
           //进行模板匹配
           RTDisplay.Image = VisuaOper.ShapeFind();
           if (MainWindows.BeltMpos != 0)//如果采集照片的时候皮带编码器位置获取正常
           {
               //操作MoveSyncBuff数据先加锁
               while (true)
               {
                   if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                   {
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                       break;
                   }
               }
               //找到可以存储数据的数组起始下标
               int ArrId = 0;
               for (int i = 0; i < 50; i++)
               {
                   if (MainWindows.MoveSyncBuff[i, 0] == 0)
                   {
                       ArrId = i;
                       break;
                   }
               }
               //开始存储数据  一次匹配最多10个结果
               TempArrid = ArrId;
               for (int i = 0; i < 10; i++)
               {
                   //如果分数满足要求
                   if (MainWindows.VisionRst[i, 0] >= MainWindows.VisionScore)
                   {
                       int j;
                       //如果有重复的目标需要剔除
                       for (j = 0; j < TempArrid; j++)
                       {
                           TempVar = MainWindows.VisionRst[i, 1] - MainWindows.BeltMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[j, 1] + MainWindows.MoveSyncBuff[j, 4];
                           if (((TempVar) <= 10) && (TempVar >= -10))
                           {
                               j = -10;
                               break;
                           }
                       }
                       if (j >= 0)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 0] = 1;
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 1] = MainWindows.VisionRst[i, 1];   //存储匹配结果的X坐标
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 2] = MainWindows.VisionRst[i, 2];   //存储匹配结果的Y坐标
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 3] = MainWindows.VisionRst[i, 3];   //存储匹配结果的角度偏移
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 4] = MainWindows.BeltMpos;          //存储匹配到产品时，传送带的位置信息
                           ArrId = ArrId + 1;
                           IdentiNum.Text = (Convert.ToInt32(IdentiNum.Text) + 1).ToString();
                           WriteLog("视觉目标:" + "(" + MainWindows.VisionRst[i, 1].ToString("0,0") + "," + MainWindows.VisionRst[i, 2].ToString("0,0") + ")");
                       }
                   }
                   //分数清空
                   MainWindows.VisionRst[i, 0] = 0;
               }
               //解锁
               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
           }
       }
       Thread.Sleep(100);
   }
}

 

（2）流水线同步分拣代码详情。

 

/************************************************************************************
'任务编号：     无
'函数功能：     流水线同步分拣
'Input：        无
'Output：       无 
'返回值：       无             
**************************************************************************************/
public void RunSubTaskMotion()
{
   float[] MoveSyncTemp = new float[5];
   float TempMpos = 0;
   while (SysRunFlag > 0)
   {
       while (SysRunFlag == 1)
       {
           if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 1)
           {
               MainWindows.ZauxErr = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(MainWindows.g_Handle, MainWindows.ConveyorAxisId, ref TempMpos);
               //如果编码器位置抓取正确
               if (0 == MainWindows.ZauxErr) 
               {
                   //编码器往前运动了多少
                   TempMpos = TempMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];

                   //判断是否处于同步起始区
                   if (((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) >= MainWindows.SyncReX[0]) && ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) <= MainWindows.SyncReX[1]))
                   {
                       WriteLog("开始同步抓取");
                       //取一组数据
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] ;    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 2] ;    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.GetBinHigt;            //取料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 3];    //Aanle
                       MoveSyncTemp[4] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];    //Mpos
                      //下发同步运动的指令
                      //0、复位输出口
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 0);
                       //1、先同步上传送带
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 0, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //2、同步一段时间(关节轴有滞后) 50ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 50, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //3、打开真空吸嘴
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 1);
                       //4、同步一段时间 1500ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 700, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //5、同步段把Z轴提升到安全高度，选择轴到放料角度
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.StandPos[2];             //取料高度
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 100, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //4、解除同步去放料点
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.EmptPos[0];    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.EmptPos[1];    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.EmptPos[2];    //放料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.EmptPos[3];    //Aanle
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, -1, 0, 0, -1, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //5、关闭真空吸嘴放料,Delay100ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 0);
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveDelay(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], 100);
                       //6、去安全高度
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.EmptPos[0];    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.EmptPos[1];    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.StandPos[2];    //放料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.EmptPos[3];    //Aanle
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);

                       //操作MoveSyncBuff数据先加锁
                       while (true)
                       {
                           if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                           {
                               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                               break;
                           }
                       }
                       //视觉匹配缓冲区数据往前覆盖
                       for (int k = 0; k < 49; k++)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 0] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 0];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 1] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 1];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 2] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 2];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 3] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 3];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 4] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 4];
                       }
                       //解锁
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
                       //等待输出口打开
                       int TimeOut = 10000;
                       TimeOut = 100000;
                       //等待轴停止
                       int AxisIdle = 0;                 //轴停止状态
                       while (TimeOut > 0)
                       {
                           zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], ref AxisIdle);
                           if (AxisIdle == (-1))
                           {
                               break;
                           }
                           Thread.Sleep(10);
                           TimeOut = TimeOut - 10;
                       }
                       if (TimeOut <= 0)
                       {
                           //超时要报错，程序要停止
                           WriteLog("等待轴停止超时");
                           //Thread.Sleep(100);
                           SysRunFlag = 0;
                           break;
                       }
                       SortNum.Text = (Convert.ToInt32(SortNum.Text) + 1).ToString();
                       WriteLog("放料成功");
                       //退出while 单次循环
                       continue;
                   }
                   else if ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) > MainWindows.SyncReX[1])
                   {
                       //操作MoveSyncBuff数据先加锁
                       while (true)
                       {
                           if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                           {
                               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                               break;
                           }
                       }
                       //视觉匹配缓冲区数据往前覆盖
                       for (int k = 0; k < 49; k++)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 0] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 0];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 1] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 1];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 2] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 2];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 3] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 3];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 4] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 4];
                       }
                       //解锁
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
                       //如果视觉匹配缓冲区没有数据了
                       if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 0)
                       {
                           //Delta去待机位
                           zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);
                           WriteLog("去待机位");
                       }
                   }
               }
           }
           else
           {
               //Delta去待机位
               zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);
           }
           Thread.Sleep(50);
       }
       //停止传送带
       zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(MainWindows.g_Handle, MainWindows.ConveyorAxisId, 2);
   }
}

 

本次，正运动技术C#之Delta并联机械手的视觉同步分拣，就分享到这里。

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审核编辑 黄宇