机器视觉运动控制一体机在SCARA机械手柔性上下料的应用

市场应用背景

SCARA机械手柔性上下料系统在3C电子、半导体、锂电、光伏、食品及医疗等领域受益于自动化需求的持续增长。该系统提高生产效率和精度，降低运营成本，具有良好的尺寸和材质适应性，能快速完成物料转换，优化生产流程，因此推动其在这些领域中被广泛应用。

传统自动上下料的局限性：

灵活度不高：采用碗式振动盘通常针对特定产品，对尺寸、形状变化适应性差，易卡料。

速度和效率限制：在需要高速生产的场景中，易受机械设计、视觉处理与运动控制数据交互的速度、效率等问题限制，无法满足生产线的高产量或快速换料生产的需求。

系统集成复杂：涉及如机器人、视觉系统、控制系统、供料系统等多种组件，设备间协议和数据格式可能存在差异导致兼容性等问题，增长调试周期。

数据流通性差：旧系统可能存在不支持实时数据处理或远程监控，形成信息孤岛，限制了企业智能制造的实施，无法与MES系统无缝集成。

高成本问题：需要购买多套硬件，同时市场用人和维护成本居高不下，增加企业运营成本。

正运动技术解决方案:

正运动针对市场需求，特此开发了基于VPLC系列的视觉运动控制一体机和RTFuse快组态软件的SCARA机械手柔性上下料解决方案，通过点位示教与RTFuse快组态的结合，实现一站式、快速开发上下料设备，有效缩短项目周期，降低运维与人力成本，提升企业营收及生产线自动化水平。

方案可灵活适应各种尺寸规格和材质的物料。操作员通过简单调整视觉、运动控制功能模块参数，即可在最短时间内完成物料转换，实现高速高精的机械手柔性上下料，有效消除卡料的问题，显著提高数据处理速度，简化生产流程，减少人工干预。

适用于开发摆盘机、贴合机、食品医疗包装、装配及分拣等多种需要柔性供料的场景。

01 机器视觉运动控制一体机在SCARA机械手柔性上下料的解决方案

SCARA机械手柔性上下料加工示意图

正运动SCARA机械手柔性上下料解决方案设计

20DI：接原点、限位等传感器，以及开关信号、编码器等

20DO：高速输出口接工业相机的硬触发输入和点胶阀

ethercat接口：接EtherCAT总线驱动器，控制其它轴运动

4路单端脉冲输出：接脉冲驱动器，控制传送带

RS232通讯接口：接光源控制器

EtherNET接口：千兆网口，接支持Gige协议的面阵相机，实现视觉定位、检测应用

与柔性振动盘通讯

正运动SCARA机械手柔性上下料解决方案支持多种柔性振动盘通讯协议。

振动盘本体上配备有网口、RS232/485接口和I/O信号接口，支持Modbus-TCP和Modbus-RTU通讯。

在此次方案中采用的柔性振动盘I/O信号触发来通讯操作。操作员可根据厂家的提供的调参软件，可调试柔性振动盘达到理想的震动效果。

1、运动控制与机器视觉实现过程

（1）运动控制

首先通过I/O触发振动盘快速振动，使物料在物料盘内均匀分布。上相机完成物料的拍摄和处理后，SCARA机械手根据视觉处理数据沿预设路径移动，实现精确的点到点运动控制。机械手依次执行以下操作：物料抓取、二次拍摄和下料。在整个过程中，控制系统实时调整机械手各关节速度，以实现更平滑的运动轨迹。

（2）机器视觉

在SCARA机械手执行柔性上下料的过程中，机器视觉系统首先通过形状匹配工具对料盘上的多个物料进行粗定位，然后通过坐标系数校准，将物料的世界坐标输送给机械手进行抓取。随后物料依次被移至下相机拍照位进行视觉飞拍，进行二次定位实现位置纠偏，便于SCARA机械手到达下料区完成精准位置下料，提高定位精度满足客户需求。

2、SCARA机械手柔性上下料配置流程

3、方案核心应用优势

高度集成：集成丰富的IO控制、30+机器人算法、机器视觉和运动控制、通讯等功能模块，可灵活构建运动控制+视觉一体化的机械手柔振上下料解决方案

调试方便、交付快：工程师无需编程，通过工具调参即可快速开发，缩短项目周期与提高数据处理速度，以及快速评估新项目潜在风险，效率更高

提高系统灵活度：可快速换线/料，无需复杂的机械拆装过程，可以轻松重新配置参数以适应生产计划变化，适用于各种小型零部件零散排列上料

精度高：通过视觉系统识别物料位置，无需固定治具来指定物料来料方向，能准确定位振动盘物料位置

减少人工和运维成本：减少了对人工操作的需求，一人即可操作多台设备，解决工程人员流失，减少人为失误、返工、维修等费用，以及时间成本

4、解决方案硬件配置

产品类型	产品型号	厂家	数量
机器视觉运动控制一体机	VPLC7系列	正运动	1
运动控制实时内核	MotionRT7	正运动	1
图像采集系统	-	-	2
EtherCAT驱动器	-	-	4
柔性振动盘	-	-	1
SCARA机械手本体	-	-	1
其他配置	-	-	-

02 VPLC7系列机器视觉运动控制一体机

VPLC711是一款基于x86平台和Windows操作系统的高性能机器视觉EtherCAT运动控制器，可脱机运行，支持丰富的IO控制，30+机器人算法，以及视觉和运动控制功能，大幅简化视觉与运动控制项目的配置流程。

VPLC系列机器视觉运动控制一体机的安装与拆卸过程便捷，占地空间小，还能与其它控制单元部件（如伺服驱动器、传感器、编码器、控制阀等）和MES系统无缝集成，提供一个完整端到端的视觉运动控制解决方案。

可选6-64轴运动控制（脉冲+EtherCAT总线）

内置实时内核MotionRT7，支持第三方视觉软件

板载20路通用输入(其中10路为高速输入)，20路高速输出

提供一体化开放式IPC形态的实时软控制器/软PLC集成的视觉+运动控制解决方案

多核并行运算，能够高效处理运动控制，机器视觉等自动化设备核心任务

03 RTFuse柔振上下料系统

正运动技术的RTFuse柔振上下料系统专为“视觉+运动控制”的柔振上下料应用设计，提供一站式解决方案。该软件简化了参数设置，搭配图像采集系统，可以大幅缩短开发周期，降低开发成本。

▌相机支持

支持市面上大部分主流相机，支持4个相机并行采集、视觉飞拍。

▌快速配置

机械手、轴组、振动盘、相机和矩阵料盘、工具参数。

▌示教功能

提供取料、飞拍及放料路径等多个点位的一键示教功能。

▌坐标校准

支持相机标定，包括修改XY坐标方向和世界坐标位置补正。

▌走位标定

通过示教好的运动点位，一键即可完成自动标定。

▌系统切换

可切换至RTfuse快组态系统，实现视觉检测流程。

▌可视化界面

界面友好，便于用户数据监控，实时显示使能状态、回原状态、定位数量和摆放计数等。

▌支持机械手类型

4轴模组、SCARA机械手、Delta机械手、直角坐标机械手、6关节等

审核编辑 黄宇