VPLC系列機器視覺運動控制一體機在五軸聯(lián)動點膠上的應(yīng)用

市場應(yīng)用背景

在各類手機中框、VR/AR邊框、異形屏/曲面屏、智能手表手環(huán)等3C消費電子產(chǎn)品的復(fù)雜型面點膠加工過程中，市面上常見的直角坐標型點膠機已無法滿足工件在被其他部件遮擋的傾斜、彎曲或邊緣表面位置進行精準點膠操作，導(dǎo)致點膠頭無法到達固定加工區(qū)域或難以一次完成點膠任務(wù)，進而影響產(chǎn)品的整體點膠質(zhì)量。

為解決復(fù)雜型面點膠路徑中膠閥與工件的干涉問題，膠閥須與產(chǎn)品表面形成特定夾角，保證與點膠路徑切線垂直且相對線速度恒定。適應(yīng)異型工件需多維度調(diào)整膠閥相對姿態(tài)。

五軸聯(lián)動點膠機結(jié)合直線軸X、Y、Z及旋轉(zhuǎn)軸A、B，實現(xiàn)點膠閥到達復(fù)雜型面加工的空間控制，執(zhí)行高精度的點膠任務(wù)，成為對于存在點膠路徑復(fù)雜型面的產(chǎn)品的最佳選擇。

三軸、四軸點膠機方案局限性：

這類點膠機的移動方式是基于直角坐標系統(tǒng)，適合執(zhí)行直線或輕微曲面任務(wù)的點膠任務(wù)。不適合加工具有狹窄腔內(nèi)、斜面等復(fù)雜型面工件。

靈活性和適應(yīng)性：在點膠加工過程中，點膠閥與工件的位姿和角度不能動態(tài)調(diào)整，因此通常僅適用于處理基本形狀和幾何形狀的加工路徑任務(wù)。但對于具有復(fù)雜型面的工件，其靈活性和適應(yīng)性受到限制。

精度和效率：當(dāng)遇到需要在多個空間曲線或復(fù)雜型面上進行點膠的任務(wù)時，可能需要使用多臺設(shè)備并進行多次定位安裝。這不僅增加了生產(chǎn)成本，加工工序多，也降低了整體點膠加工效率，同時多次參數(shù)設(shè)定和校準可能導(dǎo)致丟失部分點膠精度。

正運動技術(shù)解決方案:

正運動技術(shù)針對現(xiàn)有市場需求，開發(fā)了一種基于VPLC系列機器視覺運動控制一體機的五軸聯(lián)動點膠解決方案，適用于各種復(fù)雜型面工件的高精度點膠和各種膠水。

方案方案采用RTCP刀具中心點跟隨技術(shù)算法，可實現(xiàn)各類空間軌跡的追隨控制，實現(xiàn)點膠閥或工件邊點膠邊傾斜調(diào)整角度，點膠軌跡路徑始終與產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)姿態(tài)保持一致，確保了點膠加工過程的連續(xù)性和平滑性，還顯著提高了空間曲面點膠加工的精度、質(zhì)量和效率。

方案同時減少了復(fù)雜型面工件的點膠加工工序，可通過集中處理多個工序，實現(xiàn)高速高精的點膠加工，簡化了生產(chǎn)流程，更好地靈活適應(yīng)復(fù)雜型面工件的點膠生產(chǎn)需求。

一、機器視覺運動控制一體機在五軸聯(lián)動點膠上的應(yīng)用

正運動五軸聯(lián)動點膠解決方案設(shè)計

24DI：接原點、限位、測高等傳感器，以及開關(guān)信號、編碼器等；

12DO：高速輸出口接工業(yè)相機的硬觸發(fā)輸入和點膠閥；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動器，控制其它軸運動；

6路差分脈沖輸出：接脈沖驅(qū)動器，控制X、Y、Z、A、C軸；

RS232通訊接口：接光源控制器；

EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相機，實現(xiàn)視覺定位應(yīng)用。

運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程

（1）機器視覺

機器視覺系統(tǒng)負責(zé)自動檢測工件的點膠位置，流程包括圖像采集、視覺定位和位置坐標輸出?？刂破魈幚硭杉降膱D像，擬合出點膠區(qū)域輪廓的模板特征。根據(jù)膠點中心與點膠區(qū)域輪廓的相對位置，系統(tǒng)自動計算并補償旋轉(zhuǎn)軸引起的點膠頭偏移的坐標數(shù)值，確保點膠頭準確移至預(yù)定的點膠位置。

（2）運動控制

系統(tǒng)具備RTCP（旋轉(zhuǎn)刀具中心點控制）功能，確保在多軸聯(lián)動操作中，點膠頭始終精確對準工件的特定位置，即使在工件或工具自身旋轉(zhuǎn)時也能保持恒定的相對姿態(tài)和角度。

在運動控制過程確保C軸在校準時保持零點位置。通過機械平臺的水平方向角度校準來標定A軸，并進行旋轉(zhuǎn)中心標定。手動示教三點坐標，并記錄不同姿態(tài)的角度，之后計算并執(zhí)行聯(lián)動路徑。

在建立正運動機械手的五軸聯(lián)動指令時，首先配置機械結(jié)構(gòu)參數(shù)。完成運動點位編程后，通過相機中心或針頭示教點膠路徑，并在XYZ三軸點位的基礎(chǔ)上調(diào)整空間角度和姿態(tài)。同時通過激光測高傳感器測定作業(yè)區(qū)域高度，以Z軸坐標補償?shù)姆绞奖３贮c膠頭與作業(yè)區(qū)域表面距離的相對恒定。

五軸聯(lián)動點膠工藝流程

方案核心優(yōu)勢

RTCP刀具中心點跟隨技術(shù)算法，可實現(xiàn)各類空間軌跡的追隨控制；

具備五軸應(yīng)用相機標定、針頭補償及各姿態(tài)下的位置拾取功能；

結(jié)合視覺與運動控制，無需額外配置工控機，從而節(jié)約硬件成本并減少安裝空間；

可分段設(shè)定加工速度，來滿足不同膠水類型和加工需求的平順點膠；

支持雙旋轉(zhuǎn)臺水平校準和偏移校準；

小線段平滑控制，滿足插補軌跡精度同時保證效率；

提前開/關(guān)膠控制、位置比較觸發(fā)和空間軌跡的坐標轉(zhuǎn)換功能，優(yōu)化點膠過程，減少膠水浪費；

集成小型化組態(tài)平臺，可支持用戶自定義人機交互界面的開發(fā)編程，提高用戶友好性和操作便利性。

解決方案硬件配置

二、機器視覺運動控制一體機VPLC532E

正運動技術(shù)VPLC系列機器視覺運動控制一體機是一款基于Linux系統(tǒng)的EtherCAT總線視覺運動控制器，可脫機運行，內(nèi)置了豐富的視覺和運動控制功能，大幅簡化視覺與運控項目的配置流程，核內(nèi)數(shù)據(jù)交互快，可顯著降低時間和成本投入。

VPLC系列機器視覺運動控制一體機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)動器、傳感器、編碼器、控制閥等）無縫集成，提供一個完整端到端的視覺運動控制解決方案。

VPLC532E機器視覺運動控制一體機，本身最多支持32軸，支持24+6數(shù)字輸入，12+6數(shù)字輸出，4路高速鎖存輸入，4路高速PWM和PSO硬件輸出，自帶6路高速脈沖軸+編碼器反饋，速度可達10M。

三、提供易用的可視化視覺點膠開發(fā)調(diào)試軟件

正運動技術(shù)通過不斷深化擴展VPLC系列視覺運動控制一體機在點膠行業(yè)的應(yīng)用，為用戶提供了簡單易用的視覺點膠開發(fā)調(diào)試軟件。該軟件結(jié)合可視化界面和豐富的視覺、運動控制功能，只需進行簡單的參數(shù)設(shè)置，即可構(gòu)建視覺點膠項目程序，可大幅縮短項目開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

視覺點膠開發(fā)調(diào)試軟件功能介紹

1.功能齊全

支持點膠軌跡打點、線、圓、弧、連續(xù)線段、陣列、提前開關(guān)膠、手動示教、相機示教、點膠工藝功能。

2.機器視覺糾偏

產(chǎn)品任意位置和角度擺放，視覺自動識別并完成點膠、噴膠作業(yè)。

3.操作界面友好功能齊全

調(diào)試編程操作簡單便捷，支持在視覺圖像上進行示教和點動運動。

審核編輯 黃宇