市場(chǎng)應(yīng)用背景

SCARA機(jī)器人是一種高效、高精度的圓柱坐標(biāo)系工業(yè)機(jī)器人，專精于裝配任務(wù)。其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)賦予其在特定方向（通常是XY平面）高度順應(yīng)性，同時(shí)在垂直方向保持優(yōu)異剛性。 SCARA機(jī)器人本體通常包含三個(gè)軸線平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸，負(fù)責(zé)在平面內(nèi)進(jìn)行定位與定向，以及一個(gè)平移關(guān)節(jié)軸，驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器完成Z軸運(yùn)動(dòng)。 憑借其特性，SCARA機(jī)器人廣泛應(yīng)用于3C電子、包裝、汽車裝配、器械制造、藥品與食品生產(chǎn)及檢測(cè)等領(lǐng)域。

典型應(yīng)用場(chǎng)景：視覺引導(dǎo)柔性上下料

在此場(chǎng)景中，零散物料置于振動(dòng)盤中。機(jī)器視覺系統(tǒng)首先識(shí)別物料的姿態(tài)（包括正反面）并進(jìn)行精確定位，隨后將獲取的多個(gè)物料位姿信息引導(dǎo)SCARA機(jī)器人執(zhí)行抓取。機(jī)器人將物料精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移至預(yù)設(shè)目標(biāo)工位，完成擺盤、裝配或組裝。該方案有效解決了小批量、多品種產(chǎn)品的自動(dòng)化分揀難題，顯著提升了生產(chǎn)柔性及效率。

市場(chǎng)上傳統(tǒng)SCARA上下料的局限性：

● 系統(tǒng)集成復(fù)雜 需整合機(jī)器人、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供料單元等多類組件。設(shè)備間協(xié)議與數(shù)據(jù)格式差異易導(dǎo)致兼容性問題，顯著延長(zhǎng)調(diào)試周期。

● 速度與效率瓶頸 在高節(jié)拍生產(chǎn)場(chǎng)景下，其性能易受限于機(jī)械設(shè)計(jì)、視覺處理以及運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)交互速度和性能，難以滿足高產(chǎn)量或快速換料的生產(chǎn)需求。

● 數(shù)據(jù)孤島問題 系統(tǒng)往往缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，形成信息孤島，阻礙智能制造升級(jí)，且難以與上層MES等系統(tǒng)無縫集成。

● 高投入成本 需采購(gòu)多套獨(dú)立硬件，同時(shí)面臨高昂的人工與維護(hù)成本，導(dǎo)致企業(yè)總體運(yùn)營(yíng)成本居高不下。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)SCARA機(jī)器人視覺柔性上下料解決方案優(yōu)勢(shì)：

● 高度集成，即插即用 基于VPLC系列視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)與RTFuse視覺系統(tǒng)，單機(jī)融合機(jī)器人控制、視覺處理、振動(dòng)盤、IO以及附加軸驅(qū)動(dòng)，徹底替代傳統(tǒng)控制柜、工控機(jī)、PLC及獨(dú)立視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)即插即用。

● 場(chǎng)景覆蓋廣泛，精準(zhǔn)高效 支持單相機(jī)定位、雙相機(jī)飛拍二次糾偏、三相機(jī)料盤定位等先進(jìn)視覺方案，滿足各類物料在分揀、擺盤、編帶、裝配等環(huán)節(jié)的嚴(yán)苛需求。

● 降本增效顯著 硬件整合大幅降低初始投入與維護(hù)成本；即插即用特性顯著縮短部署調(diào)試周期，助力客戶快速提升產(chǎn)能與柔性。

01 機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在SCARA機(jī)器人柔振盤上料的應(yīng)用

▲ SCARA機(jī)械手柔性上下料加工示意圖 ▲

SCARA機(jī)械手柔性上下料視頻演示可點(diǎn)擊→“機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在SCARA機(jī)器人柔振盤上下料的應(yīng)用”查看。

正運(yùn)動(dòng)SCARA視覺多物料分揀解決方案架構(gòu)

20DI：啟動(dòng)/復(fù)位/停止按鈕、負(fù)壓檢測(cè)、原點(diǎn)信號(hào)等；

20DO：相機(jī)觸發(fā)、破/吸真空、三色燈蜂鳴器、機(jī)器人報(bào)警等；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制SCARA并聯(lián)機(jī)械手；

4路單端脈沖輸出：接步進(jìn)/脈沖驅(qū)動(dòng)器、編碼器軸；

RS232/RS485接口：光源控制器、柔振盤通訊等；

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。

柔性振動(dòng)盤多協(xié)議兼容

正運(yùn)動(dòng)SCARA機(jī)械手柔性上下料解決方案支持多種柔性振動(dòng)盤通訊協(xié)議，本方案采用I/O信號(hào)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)高效交互。 通過廠商調(diào)試軟件即可快速調(diào)節(jié)振動(dòng)參數(shù)，精準(zhǔn)適配物料輸送需求。

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

| 運(yùn)動(dòng)控制

方案通過I/O或通訊信號(hào)啟動(dòng)振動(dòng)盤高頻振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料均勻分布。上相機(jī)對(duì)物料進(jìn)行正反面識(shí)別與視覺定位?；诖硕ㄎ粩?shù)據(jù)，SCARA機(jī)器人沿預(yù)設(shè)路徑精確移動(dòng)，執(zhí)行抓取、二次拍攝和下料操作。整個(gè)過程中，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各關(guān)節(jié)速度，保障運(yùn)動(dòng)軌跡平滑。

▲ 運(yùn)行界面 ▲

▲ 工藝動(dòng)作類型選擇 ▲

| 機(jī)器視覺

當(dāng)SCARA機(jī)器人進(jìn)行柔性上下料作業(yè)時(shí)，機(jī)器視覺系統(tǒng)首先利用形狀匹配工具對(duì)料盤物料進(jìn)行粗定位。在通過視覺定位獲取物料的世界坐標(biāo)系后，該系統(tǒng)引導(dǎo)機(jī)器人完成抓取動(dòng)作。 隨后，抓取的物料在移動(dòng)過程中由下相機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)視覺定位（飛拍），實(shí)現(xiàn)二次精定位與實(shí)時(shí)位置糾偏。 最終，機(jī)器人依據(jù)糾偏數(shù)據(jù)精確運(yùn)動(dòng)至下料區(qū)完成放置，顯著提升定位精度。

▲ 相機(jī)柔振盤定位-視覺模板創(chuàng)建 ▲

▲ 下相機(jī)二次飛拍定位-視覺模板創(chuàng)建 ▲

▲ 柔振盤參數(shù)設(shè)置 ▲

▲ 簡(jiǎn)易調(diào)試界面 ▲

▲ 標(biāo)定與供料設(shè)置 ▲

SCARA機(jī)械手柔性上下料配置流程

方案核心應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1高度集成化：集成豐富的IO控制、機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制及通訊功能模塊，靈活構(gòu)建“運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺”一體化的機(jī)械手柔振上下料解決方案。

2調(diào)試方便、交付快：工程師無需編程，通過工具調(diào)參即可快速完成開發(fā)；可快速完成項(xiàng)目前期評(píng)估、縮短項(xiàng)目開發(fā)周期。

3系統(tǒng)靈活性強(qiáng)：支持快速換線/換料，無需復(fù)雜機(jī)械拆裝。通過軟件輕松重配置參數(shù)，靈活適應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃變更，尤其適用于各類小型零部件的零散排列上料。

4定位精度高：基于機(jī)器視覺系統(tǒng)精準(zhǔn)識(shí)別物料位置，無需依賴固定治具限定物料方向，可準(zhǔn)確定位振動(dòng)盤中的物料。

5顯著降本增效：大幅減少人工操作需求，實(shí)現(xiàn)一人操作多臺(tái)設(shè)備，有效緩解工程技術(shù)人員依賴。同時(shí)減少人為失誤、返工及設(shè)備維修，降低運(yùn)維成本與時(shí)間成本。

解決方案硬件配置

02 高集成機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)VPLC712

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)VPLC712機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)是一款基于x86架構(gòu)的EtherCAT總線視覺運(yùn)動(dòng)控制器，采用一體化設(shè)計(jì)，將實(shí)時(shí)機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、IO和監(jiān)控集成于一臺(tái)多核控制器上，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行實(shí)時(shí)處理自動(dòng)化設(shè)備任務(wù)，通過共享內(nèi)存機(jī)制，將PC部分硬件資源通過MotionRT750進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)核內(nèi)高速交互，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作，完成設(shè)備整體的控制。

VPLC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）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。

VPLC712機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)，本身最多支持64軸，EtherCAT最小通訊周期可達(dá)到250us；板載20數(shù)字輸入，20數(shù)字輸出以及4路高速鎖存輸入；板載2路本地差分脈沖軸、2路AD和2路DA。

03 RTFuse視覺柔振上下料應(yīng)用

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的RTFuse柔振上下料系統(tǒng)專為“視覺+運(yùn)動(dòng)控制”的柔振上下料應(yīng)用設(shè)計(jì)，提供一站式解決方案。該軟件簡(jiǎn)化了參數(shù)設(shè)置，搭配圖像采集系統(tǒng)，可以大幅縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

▌相機(jī)支持 支持市面上大部分主流相機(jī)，支持4個(gè)相機(jī)并行采集、視覺飛拍。

▌快速配置 機(jī)械手、軸組、飛達(dá)供料、相機(jī)和矩陣取料、工具參數(shù)。

▌示教功能 提供取料、飛拍及放料路徑等多個(gè)點(diǎn)位的一鍵示教功能。

▌坐標(biāo)校準(zhǔn) 支持相機(jī)標(biāo)定，包括修改XY坐標(biāo)方向和世界坐標(biāo)位置補(bǔ)正。

▌走位標(biāo)定 通過示教好的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位，一鍵即可完成自動(dòng)標(biāo)定。

▌系統(tǒng)切換 可切換至RTFuse視覺組態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視覺檢測(cè)流程。

▌可視化界面 界面友好，便于用戶數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示使能狀態(tài)、回原狀態(tài)、定位數(shù)量和擺放計(jì)數(shù)等。

▌支持機(jī)械手類型 4軸模組、SCARA機(jī)械手、DELTA并聯(lián)機(jī)械手、直角坐標(biāo)機(jī)械手、6關(guān)節(jié)等。

為了幫助您更好地、更快速的開發(fā)和應(yīng)用SCARA機(jī)器人柔振盤上料解決方案，我們?yōu)檫\(yùn)動(dòng)控制模塊準(zhǔn)備了詳細(xì)的說明文檔和源代碼。進(jìn)一步了解其使用方法、參數(shù)配置及實(shí)際應(yīng)用案例。


審核編輯 黃宇