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零学习门槛,快速部署的软PLC和视觉对位系统

零学习门槛,快速部署的软PLC和视觉对位系统

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  • 发布时间:2021-01-08 14:29
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【概要描述】ProU机器控制平台是基于PC的软PLC和视觉引导系统。通过windows和实时系统的结合,在一台PC上实现运动控制和

零学习门槛,快速部署的软PLC和视觉对位系统

【概要描述】ProU机器控制平台是基于PC的软PLC和视觉引导系统。通过windows和实时系统的结合,在一台PC上实现运动控制和

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ProU software team

 

        FATP应用(Final assembly testing packaging application),即后段的组装、测试、包装应用是消费电子行业制造工艺流程中的主要流程。随着行业对自动化设备效率、柔性的要求越来越高,传统自动化设备有了越来越多机器视觉的需求,特别是定位、测量等应用,一般需要机器视觉和运动控制进行大量的数据交互,对于设备开发的技术能力要求和资源门槛也越来越高。

 

        ProU机器控制平台的目标是解决这个难题。ProU机器控制平台是基于PC的软PLC和视觉引导系统。通过windows和实时系统的结合,在一台PC上实现运动控制和视觉对位功能。

 

 

        我们通过一个案例——摄像头模组FPC组装应用来说明系统组成和机器程序的开发方式。该应用的核心工艺如下:

 

        1.  

        1、摄像头上料位区域固定,由1号相机对物料拍照,粗定位,一次识别3个物料;

        2、吸爪XY方向可移动,其中每个吸嘴有独立的R轴,两个吸嘴的间距约20mm,每次取一个物料,取3次;

        3、4号相机飞行拍摄,每次拍一个物料,精定位;

        4、3号相机拍治具,吸爪将物料分3次放入治具中固定的穴位内;

 

        如下图,其中2号相机与1号相机功能一致,5号相机与4号相机功能一致。在文档的最后也可以看到机器的运行视频。

 

 

        该系统由24轴伺服及步进(其中2轴为直线电机),5个相机组成,控制系统使用了基于ProU机器控制平台的winPLC控制器。由于该项目的视觉运算量和机器的运行速度要求比较高,我们选择了基于Intel i5处理器的winPLC。该产品内置8个标准以太网口,其中一个网口由实时系统管理作为EtherCAT主站,其他网口用于链接工业相机和客户工厂的MES系统。系统的基本配置如下图:

 

 

        在ProU机器控制平台上,所有机器相关的程序在编程软件ProU软件上开发。对于这个案例来说,设备开发工程师通过梯形图和C语言来实现逻辑和运动程序。如图所示:

 

 

        其中黑色框体是EtherCAT从站的配置界面。红色框体是梯形图编辑界面,编程习惯和日系主流PLC使用习惯完全相同,适合机器逻辑程序开发。蓝色框体内是C语言开发环境,方便工程师开发类似数学计算、循环、判断等适合高级语言完成的机器程序。

 

        现代化设备对于人机交互的要求越来越高。机器的人机交互界面在ProU的可视化模块上完成。开发方式类似组态软件:视觉、运动、报警信息基于同一组人机界面。可视化模块为开发者提供了数百个控件,从简单的按钮、指示灯到复杂的电子表格及CAD文件导入。控件通过变量系统与软PLC中的寄存器建立连接。

 

 

 

        机器视觉部分通过ProV模块来完成,基本的配置、编程流程:相机配置→图像处理→标定配置→对位设置,以及在这个过程中与软PLC的交互。

ProV可以单独使用,也可以从ProU编程软件中打开。

 

  1. 相机配置:用户在展开的菜单中选择项目中使用的相机,或者选择最后一项,标准GigE协议,以及配置必要的相机参数。正常连接相机后,可以在主画面看到相机采集的图像。

 

  1. 图像处理:用户通过拖拽工具箱中的图像工具和计算工具获得产品的坐标,并通过变量传递给软PLC。
  2.  
  3. 标定和对位功能配置:标定的目的是将图像中像素信息与运动控制的当量建立对应关系,ProV已经内置了标定算法,可以直接使用该功能。标定完成以及获得产品的坐标之后,通过各轴的运动完成组装、测试等工艺。各轴的运动参数计算模块已经内置在ProV中,用户通过选择对应的机械结构可以获得对位计算的结果。ProV已经内置了常见的机械结构,未来会随着市场需求添加越来越多的机械结构类型。

 

  1. 我们设计了一组视觉用的寄存器VD,作用类似于传统日系PLC中的D元件和R元件,用于ProV和软PLC的交互。如控制ProV启动拍照、标定等或者是将ProV的计算结果——轴运动量传回软PLC。
  2. 用户也可以使用ProU平台的软PLC与自己开发视觉软件或专业的视觉产品通讯,实现以上的应用。

 

        以上,通过基于PC的软PLC系统和标准化的视觉模块,对比传统的工业计算机+PLC或运动板卡并需要多种编程语言交互开发的视觉引导系统,用户可以在有限的技术资源投入下,通过日系PLC程序开发和图形化的配置,在ProU机器控制平台上实现零学习门槛,快速部署的软PLC和视觉对位系统,并大幅度提高系统的可维护性。

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