視覺自動鎖螺絲機是工業(yè)生產(chǎn)制造流水線中使用比較廣泛的自動化產(chǎn)品，針對生產(chǎn)過程中需要進行螺絲鎖付的工序，通過機器視覺系統(tǒng)對螺孔進行圖像的采集、分析和處理，對螺孔進行定位，并進行螺絲鎖付。

視覺鎖螺絲機系統(tǒng)主要分采集處理環(huán)節(jié)和動作執(zhí)行環(huán)節(jié)。采集處理的核心是PC上位機，它具備獲取圖像、運算處理、與CMC運動控制器交互的功能。動作執(zhí)行環(huán)節(jié)的核心是CMC運動控制器，它能根據(jù)上位機發(fā)送的坐標位置控制運動機構(gòu)到指定的位置，再借助真空吸嘴與螺絲槍完成擰螺絲。通過CMC運動控制器的I/O接口，能與常用的I/O設備交互來獲取實際生產(chǎn)狀況。另外基于工業(yè)實際生產(chǎn)中的方便操作與觀察，HMI就發(fā)揮了便利的作用，它能與CMC運動控制器相互交互數(shù)據(jù)，便于臨時修改參數(shù)和運行信息的觀察。

01   系統(tǒng)架構(gòu)

1.1  CMC運動控制器

本方案執(zhí)行機構(gòu)的核心采用MCS-210運動控制器。MCS-210運動控制器是基于CMC芯片開發(fā)的，是支持G代碼編程的4軸高性能獨立式運動控制器。MCS-210提供了4軸電機控制輸出接口、4路編碼器輸入接口、1路手輪軸、通用I/O信號接口、高速PWM信號接口。以及提供了10/100M自適應以太網(wǎng)接口、RS485、RS232、CANopen等通訊接口。同時還具備ADC、DAC輸入輸出接口，支持外部SD卡存儲功能，內(nèi)置FRAM，F(xiàn)LASH芯片。

在運動控制方面，MCS-210支持四軸三聯(lián)動、空間直線插補、平面圓弧插補、JOG 點動、機械原點回歸、可變速運行、直線加減速、S曲線加減速等功能。

MCS-210運動控制器

鎖螺絲機采用X、Y軸作為平移軸，采用直線插補方式。Z軸帶動螺絲槍在垂直方向運動，單軸加減速方式。每個軸配備三個接近開關，正、負限位和原點。上位機下發(fā)工位坐標后，三軸帶動螺絲槍和真空吸嘴，去指定取料位置取料然后去設定位置擰螺絲。

1.2    PC上位機

工業(yè)生產(chǎn)中常采用工控機作為主機來運行上位機平臺。它具備眾多通訊接口，能通過網(wǎng)口或USB口獲取工業(yè)相機的信息，能通過網(wǎng)口(TCP/IP)與下位機通訊。此外它也能運算和處理數(shù)據(jù)。當用戶新建模板后，上位機會把之后獲取的圖片與模板庫對比，自動識別出對應哪套模板，并下發(fā)坐標信息和啟動信號給下位機。

1.3  運動機構(gòu)

運動機構(gòu)由伺服電機來驅(qū)動軸，根據(jù)CMC運動控制器下發(fā)的坐標，實現(xiàn)物料在水平面、垂直方向的輸送。

1.4   I/O設備

工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)字量輸入輸出設備是必不可少的。系統(tǒng)中將各類按鈕、軸的原點、正負限位開關作為輸入信號，將三色燈、指示燈、螺絲槍方向控制等作為輸出信號。

1.5    真空吸嘴與螺絲槍

作為加工的執(zhí)行機構(gòu)，真空發(fā)生器產(chǎn)生負壓吸住螺絲，到達指定位置后開啟螺絲槍擰緊螺絲。螺絲槍的下降速度與高度、正反轉(zhuǎn)擰緊/松、扭矩可在上位機或觸摸屏中配置。

1.6   工業(yè)相機

工業(yè)相機主要用于拍照，能通過USB線與工控機連接并將圖像信息傳給上位機。關于攝像頭，需結(jié)合實際拍攝距離和角度，選型時注意供電和通訊接口、分辨率、鏡頭焦距、色彩類型、像素值等關鍵參數(shù)。

1.7   HMI

在系統(tǒng)組網(wǎng)中HMI也承擔著主站的角色，它與CMC運動控制器進行數(shù)據(jù)交互，能夠修改PC上位機下發(fā)的值，以及能夠存儲一些數(shù)據(jù)和日志信息。對于現(xiàn)場操作人員，使用極為方便。

02  系統(tǒng)使用方法

2.1   上位機端配置

對于新的產(chǎn)品，需要對其建立模板。根據(jù)XY軸的機械原點，首先在水平操作面上定義視覺識別的原點，再定義物理單位mm與像素的比例關系。之后根據(jù)打孔的先后順序，依次框選照片中的孔位，同時需要設置每個孔位的參數(shù)。

具體的系統(tǒng)使用流程如下：

2.2   觸摸屏使用

與上位機一樣，觸摸屏在系統(tǒng)網(wǎng)絡中也充當主站的作用，與PC上位機和CMC運動控制器采用ModbusTCP通訊。通常設立在加工現(xiàn)場方便操作人員使用。

觸摸屏中可觀察系統(tǒng)實時運行狀況、配置參數(shù)及查詢報警信息等。

03   優(yōu)缺點對比

04   系統(tǒng)接線圖