VPLC7機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)在三軸SCARA機(jī)械手螺絲鎖付的應(yīng)用

市場應(yīng)用背景

近年來，螺絲鎖付市場需求持續(xù)增長，特別是在3C消費(fèi)電子、汽車組裝及家電等領(lǐng)域裝配生產(chǎn)線上。產(chǎn)品設(shè)計的多樣化、精細(xì)化，推動制造型企業(yè)對螺絲鎖付的精度、效率和產(chǎn)線柔性化等提出了更高要求，促進(jìn)了SCARA機(jī)械手螺絲鎖付技術(shù)的廣泛應(yīng)用，顯著提升螺絲擰緊效率和精度，減少了對人工的依賴，并有效實(shí)現(xiàn)了批量組裝及靈活換料換線生產(chǎn)。

市面上常見的螺絲鎖付方案局限性：

市面上常見的螺絲鎖付方案，包括手持電批和多軸模組臺式螺絲鎖付設(shè)備，雖然廣泛應(yīng)用于多種緊固場景，但它們在滿足高或特定扭矩精度需求，同一工位擰緊多種類型螺絲，以及快速產(chǎn)品切換和混料生產(chǎn)等方面需求存在一定的局限，都可直接影響鎖付工藝流程的效率和質(zhì)量管控。

正運(yùn)動技術(shù)解決方案：

正運(yùn)動針對以上市場需求，特此開發(fā)了一款基于VPLC7機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)的三軸SCARA機(jī)械手螺絲鎖付應(yīng)用解決方案，易于集成至客戶現(xiàn)有裝配線，提供獨(dú)立操作站點(diǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)需求自動切換工藝配方或工位調(diào)整，同時支持間歇性或連續(xù)大批量生產(chǎn)，適用于平面、沉孔和側(cè)邊的螺絲鎖付，配合視覺采集系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)高速高精的螺絲鎖付應(yīng)用。

方案支持機(jī)械手執(zhí)行單個/多個批頭鎖付任務(wù)，可靈活更換批頭以適配不同類型的螺絲，可設(shè)置不同的鎖附工藝（如扭力、轉(zhuǎn)速、鎖附高度、退釘?shù)龋?strong>提供鎖付全程實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括鎖螺絲的扭力、圈數(shù)、鎖付狀態(tài)、鎖付結(jié)果、浮高高度、鎖付高度、鎖付時間等，做到每鎖一顆螺絲即可生成鎖付結(jié)果。

機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)通過直接控制機(jī)器人來縮短循環(huán)時間，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理，并提高鎖付良率至99.6%。

01 VPLC7機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)在三軸SCARA機(jī)械手螺絲鎖付的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)的機(jī)械手螺絲鎖付方案

傳統(tǒng)的機(jī)械手螺絲鎖付方案通常采用機(jī)器人驅(qū)動控制一體機(jī)+PLC+視覺系統(tǒng)的組合方案，存在以下問題：

配件多、接線繁瑣、故障排查麻煩、開發(fā)周期長；

視覺與運(yùn)動控制之間的數(shù)據(jù)交互效率不高；

軟硬集成度不高，功能整合度低；

多套硬件初始成本和維護(hù)成本高。

2、正運(yùn)動技術(shù)SCARA螺絲鎖付方案設(shè)計

20DI：接倍數(shù)鏈工作站阻擋位、來料傳感器信號，以及電批、供料器報警信號；

20DO：接螺絲供料器，高速輸出口接工業(yè)相機(jī)的硬觸發(fā)輸入；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動器，控制SCARA機(jī)械手；

4路單端脈沖輸出：接步進(jìn)/脈沖驅(qū)動器，可控制其他附加軸；

RS232通訊接口：接電批、測微計、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(jī)，實(shí)現(xiàn)視覺定位糾偏應(yīng)用。

3、運(yùn)動控制與機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)過程

（1）機(jī)器視覺

在三軸SCARA機(jī)械手螺絲鎖付過程中，機(jī)器視覺系統(tǒng)首先獲取當(dāng)前來料產(chǎn)品的位置，隨后通過對批頭、相機(jī)中心標(biāo)定，得出標(biāo)定系數(shù)，進(jìn)行雙Mark點(diǎn)定位糾偏，當(dāng)產(chǎn)品的位置和角度發(fā)生變化時，可以自動計算出糾偏螺絲鎖付工件的螺絲緊固點(diǎn)位所需的偏移量，以確保機(jī)械手能夠準(zhǔn)確移至螺絲鎖付點(diǎn)位，從而實(shí)現(xiàn)螺絲鎖付操作的精準(zhǔn)定位。

（2）運(yùn)動控制

通過預(yù)設(shè)規(guī)劃的SCARA機(jī)械手路徑，機(jī)械手執(zhí)行拱形運(yùn)動和點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動控制。控制系統(tǒng)會精確調(diào)整機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)速度，確保其按照預(yù)定軌跡準(zhǔn)時到達(dá)目標(biāo)位置。

一旦產(chǎn)品到達(dá)緩存位，機(jī)械手首先檢查本工位是否有料。如無產(chǎn)品，機(jī)械手則將產(chǎn)品放行至該工位。產(chǎn)品到位后，進(jìn)行雙Mark拍照定位，并計算坐標(biāo)偏移，以便SCARA機(jī)械手能夠根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時動態(tài)調(diào)整目標(biāo)螺絲緊固位置，完成鎖付操作。

鎖付完成后，機(jī)械手等待下一工位的放行信號。一旦接收到放行信號，機(jī)械手便控制傳送帶將產(chǎn)品送至下一工位，并再次檢查緩存位是否有料，繼續(xù)執(zhí)行上述流程。

4、SCARA機(jī)械手螺絲鎖付工藝流程

5、方案核心優(yōu)勢

集成了機(jī)器視覺、運(yùn)動控制、IO控制和機(jī)械手控制于一體，接線更方便，成本更低；

運(yùn)動控制實(shí)時內(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30+機(jī)械手類型算法，客戶使用更方便，提升工程師開發(fā)效率；

提供可視化機(jī)械手螺絲鎖付軟件，程序調(diào)試工藝步驟更簡單更快，鎖付過程實(shí)時監(jiān)測，提供滑牙、浮高等檢測，良率高達(dá)99.6%，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的“打螺絲”；

解決不同產(chǎn)品角度來料，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率與精度的大幅度提升，提高生產(chǎn)線的柔性與自動化水平；

提供一鍵自動標(biāo)定功能，即可快速實(shí)現(xiàn)工件鎖付位置的視覺糾偏，提高生產(chǎn)效率。

6、解決方案硬件配置

02 VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)

正運(yùn)動技術(shù)VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(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)動控制功能，大幅簡化視覺與運(yùn)動控制項目的配置流程。

VPLC7系列機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(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)動器、傳感器、編碼器、控制閥等）和MES系統(tǒng)無縫集成，提供一個完整端到端的視覺運(yùn)動控制解決方案。

可選6-64軸運(yùn)動控制（脈沖+EtherCAT總線）

內(nèi)置實(shí)時內(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)時軟控制器/軟PLC集成的視覺+運(yùn)動控制解決方案

多核并行運(yùn)算，能夠高效處理運(yùn)動控制，機(jī)器視覺等自動化設(shè)備核心任務(wù)

03 提供易用的可視化RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺

RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)是一款面向機(jī)械手市場推出的系統(tǒng)級軟件，支持市面上主流的Scara、Delta、六關(guān)節(jié)、協(xié)助、直角坐標(biāo)等多種機(jī)械手類型。

軟件整合了可視化的運(yùn)動控制、IO邏輯控制、通訊交互、機(jī)器視覺等功能，用戶可在示教器上通過系統(tǒng)內(nèi)豐富的工具進(jìn)行純圖形化編程，無需編寫代碼即可輕松實(shí)現(xiàn)中文示教一站式編程開發(fā)。

RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺產(chǎn)品優(yōu)勢

技術(shù)門檻低

拖拽式中文組態(tài)系統(tǒng)編程，經(jīng)過簡單培訓(xùn)，應(yīng)用工程師可輕松上手。從上至下執(zhí)行項目控制流程，機(jī)械手位置手動示教。

系統(tǒng)開放性強(qiáng)

支持多線程控制，除機(jī)械手控制外，也可以控制其它附加軸、IO邏輯控制、通訊交互等，一個控制器即可完成。

軟硬件集成性強(qiáng)

集成EtherCAT總線、脈沖混合控制，機(jī)器視覺、運(yùn)動控制，集軟硬于一體易于設(shè)備調(diào)試與排除問題。

企業(yè)用人成本低

一人即可調(diào)試設(shè)備的運(yùn)動控制、視覺、IO邏輯控制等，解決工程人員流失、用人成本高等問題。

審核編輯 黃宇