什么是視覺(jué)飛拍？它有什么用途？

視覺(jué)飛拍是指被測(cè)物在連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不停止，由硬件位置比較輸出進(jìn)行位置同步觸發(fā)，相機(jī)到達(dá)指定拍照位時(shí)無(wú)需停軸即可瞬間完成高速抓拍。

通常需配合頻閃光源和縮短相機(jī)曝光時(shí)間，以在預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡下采集運(yùn)動(dòng)中物體的清晰圖像，其核心在于“位置同步觸發(fā)信號(hào)輸出”，而不是“基于定時(shí)的軟觸發(fā)信號(hào)輸出”。

視覺(jué)飛拍常用于高速AOI外觀檢測(cè)、讀碼、定位測(cè)量與編帶分選等設(shè)備上。相比傳統(tǒng)視覺(jué)停拍（工件到位→停拍→再運(yùn)動(dòng)），飛拍可顯著提升節(jié)拍、無(wú)需頻繁啟停且拍照點(diǎn)位與位置綁定以降低速度波動(dòng)帶來(lái)的位置漂移。

傳統(tǒng)光學(xué)篩選機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用瓶頸

在傳統(tǒng)光學(xué)篩選機(jī)中，提速后飛拍往往難以滿足“到位即拍”的精準(zhǔn)抓拍需求。

因其控制系統(tǒng)采用PLC為主控，通過(guò)非實(shí)時(shí)通信TCP與上位機(jī)/視覺(jué)端交互，受限于PLC掃描周期、指令響應(yīng)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲與抖動(dòng)，導(dǎo)致觸發(fā)時(shí)間不穩(wěn)定、拍照點(diǎn)位發(fā)生偏移，從而引發(fā)漏檢，限制篩選速度進(jìn)一步提升，難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的“運(yùn)動(dòng)即觸發(fā)、到拍照點(diǎn)位近零延時(shí)響應(yīng)”。傳統(tǒng)PLC控制的設(shè)備產(chǎn)能普遍在300~500p/min。

因此光學(xué)篩選設(shè)備廠商要求控制系統(tǒng)需具備硬件位置比較輸出能力，以實(shí)現(xiàn)多工位精準(zhǔn)觸發(fā)與高速同步執(zhí)行。本篇通過(guò)介紹XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡在光學(xué)篩選機(jī)上的應(yīng)用，展現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)與落地價(jià)值。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案：XPCIE1028在光學(xué)篩選機(jī)中的應(yīng)用

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)針對(duì)上述市場(chǎng)應(yīng)用需求，推出了高速光學(xué)篩選機(jī)專用的XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡，具備篩選機(jī)所需的多通道視覺(jué)飛拍和精準(zhǔn)觸發(fā)功能。比較輸出的動(dòng)作由FPGA完成，沒(méi)有處理器間的軟件處理延遲，可應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)軸和高速線性移動(dòng)平臺(tái)需要進(jìn)行點(diǎn)位觸發(fā)的應(yīng)用場(chǎng)合。

▌XPCIE1028 應(yīng)用效果

可實(shí)現(xiàn)6000至15000+pcs/分鐘的IO觸發(fā)檢測(cè)速度！助力挑戰(zhàn)業(yè)內(nèi)最高的18000pcs/min指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)在3ms內(nèi)完成一個(gè)產(chǎn)品的完整檢測(cè)流程。

XPCIE1028控制卡可根據(jù)系統(tǒng)需求搭配不同PC硬件平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)2m/s的運(yùn)行速度下最高10um的視覺(jué)飛拍精度，降低運(yùn)行速度最高重復(fù)精度1um以內(nèi)的視覺(jué)飛拍精度。

核心功能：多通道硬件位置比較輸出

視覺(jué)飛拍是正運(yùn)動(dòng)硬件位置比較輸出功能之一，在同一個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)可配置最多1—12個(gè)自定義相機(jī)拍照點(diǎn)位輸出，每到達(dá)一個(gè)比較位置OP反轉(zhuǎn)一次。

控制器通過(guò)FPGA實(shí)時(shí)比對(duì)當(dāng)前伺服旋轉(zhuǎn)軸實(shí)際位置（基于編碼器原始位置來(lái)觸發(fā)），高速輸入口連接光纖傳感器，實(shí)時(shí)感應(yīng)并記錄物料位置，產(chǎn)品到達(dá)拍照點(diǎn)，us級(jí)硬觸發(fā)OP信號(hào)輸出，來(lái)精準(zhǔn)下達(dá)觸發(fā)指令控制，將漏拍漏檢風(fēng)險(xiǎn)壓縮至最小。

（控制卡基于高速光學(xué)篩選功能的實(shí)現(xiàn)原理圖）

XPCIE1028 方案實(shí)現(xiàn)原理

通過(guò)設(shè)定多個(gè)比較位置，旋轉(zhuǎn)軸持續(xù)運(yùn)動(dòng)（不停止）經(jīng)過(guò)每一個(gè)預(yù)設(shè)的多個(gè)點(diǎn)位，每經(jīng)過(guò)一個(gè)拍照和排料觸發(fā)點(diǎn)位時(shí)，自動(dòng)使用編碼器位置來(lái)輸出一個(gè)特定脈沖寬度的信號(hào)來(lái)觸發(fā)。不需上位機(jī)軟件或視覺(jué)處理軟件去管理相機(jī)觸發(fā)、排料觸發(fā)等問(wèn)題。

『XPCIE1028具備16路高速輸出口，可1-16路視覺(jué)飛拍與高速吹氣排料自由設(shè)定』

HW_PSWITCH2指令

光學(xué)篩選機(jī)采用的是正運(yùn)動(dòng)HW_PSWITCH2的模式1，采用TABLE表存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行比較，脈沖寬度由數(shù)據(jù)的間隔和運(yùn)動(dòng)速度共同決定，所以比較前先要將數(shù)據(jù)寫入“TABLE”中，然后再調(diào)用。

硬件位置比較輸出

指令用法

Mode=1：?jiǎn)屋S比較

HW_PSWITCH2(1,opnum,opstate,tablestart,tableend[,direction])

mode：1-啟動(dòng)比較器

opnum：對(duì)應(yīng)的輸出口

opstate：第一個(gè)比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)

tablestart：第一個(gè)比較點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

tableend：最后一個(gè)比較點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)所在TABLE編號(hào)

direction：第一個(gè)點(diǎn)判斷方向，0坐標(biāo)負(fù)向，1坐標(biāo)正向，-1不使用方向

XPCIE1028 控制卡篩選機(jī)硬件方案

8相機(jī) + 8排料

12相機(jī) + 4排料

方案適用的高速光學(xué)篩選機(jī)結(jié)構(gòu)

XPCIE1028本身具備16路高速比較輸出，帶一個(gè)脈沖電機(jī)接口，支持雙卡擴(kuò)展到32路，雙電機(jī)接口，物料緩存空間2W個(gè)。適用于轉(zhuǎn)盤式和皮帶式光學(xué)篩選機(jī)結(jié)構(gòu)，協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)AOI缺陷檢測(cè)。

轉(zhuǎn)盤式：

（1）單盤

（2）雙盤

皮帶式：

XPCIE1028 篩選機(jī)工藝控制流程

光學(xué)篩選機(jī)專用運(yùn)動(dòng)控制卡 XPCIE1028

支持電子凸輪、直線插補(bǔ)等運(yùn)動(dòng)控制功能；

板載28+2點(diǎn)通用輸入，32+2點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出；

板載4路脈沖輸出，其中一路專用脈沖軸接口（差分脈沖輸出+編碼器反饋）；

支持8路高速鎖存輸入口，可記錄轉(zhuǎn)盤來(lái)料位置；

多達(dá)16路精準(zhǔn)輸出、硬件位置比較輸出，視覺(jué)飛拍和篩選吹氣高速輸出，可根據(jù)需求分配。

提供完整易用的運(yùn)動(dòng)控制篩選調(diào)試工具

針對(duì)XPCIE1028運(yùn)動(dòng)控制卡在全自動(dòng)CCD光學(xué)篩選機(jī)上的應(yīng)用，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供完整的專用篩選機(jī)調(diào)試軟件，可實(shí)現(xiàn)最大15000pcs/分鐘的IO觸發(fā)檢測(cè)速度，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，搭配相機(jī)和視覺(jué)處理軟件，就可以快速實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)CCD視覺(jué)篩選，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。

運(yùn)動(dòng)控制篩選調(diào)試參數(shù)說(shuō)明

預(yù)留1—12個(gè)相機(jī)輸出口編號(hào)，每個(gè)相機(jī)可以單獨(dú)設(shè)置輸出口、觸發(fā)時(shí)間等參數(shù)；

預(yù)留1—8個(gè)吹氣輸出口編號(hào)，每個(gè)電磁閥可以單獨(dú)設(shè)置輸出口、觸發(fā)時(shí)間等參數(shù)；

來(lái)料物件篩選，最大值和最小值設(shè)置；

電機(jī)參數(shù)設(shè)置，方便客戶根據(jù)不同機(jī)型，自由配置參數(shù)；

物件檢測(cè)存儲(chǔ)上千組觸發(fā)數(shù)據(jù)，保證來(lái)料檢測(cè)記錄的效率和準(zhǔn)確度；

每個(gè)相機(jī)存儲(chǔ)上百組觸發(fā)數(shù)據(jù)，提升視覺(jué)處理的效率和穩(wěn)定性；

智能數(shù)據(jù)檢測(cè)，合格件、不合格件、物料丟失、物料誤吹等計(jì)數(shù)。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來(lái)自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺(jué)控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺(jué)定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。

審核編輯 黃宇