机器视觉运动控制一体机在SCARA机器人柔振盘上下料的应用

市场应用背景

SCARA机器人是一种高效、高精度的圆柱坐标系工业机器人，专精于装配任务。其独特的机械结构赋予其在特定方向（通常是XY平面）高度顺应性，同时在垂直方向保持优异刚性。 SCARA机器人本体通常包含三个轴线平行的旋转关节轴，负责在平面内进行定位与定向，以及一个平移关节轴，驱动末端执行器完成Z轴运动。 凭借其特性，SCARA机器人广泛应用于3C电子、包装、汽车装配、器械制造、药品与食品生产及检测等领域。

典型应用场景：视觉引导柔性上下料

在此场景中，零散物料置于振动盘中。机器视觉系统首先识别物料的姿态（包括正反面）并进行精确定位，随后将获取的多个物料位姿信息引导SCARA机器人执行抓取。机器人将物料精准转移至预设目标工位，完成摆盘、装配或组装。该方案有效解决了小批量、多品种产品的自动化分拣难题，显著提升了生产柔性及效率。

市场上传统SCARA上下料的局限性：

● 系统集成复杂 需整合机器人、视觉系统、控制系统、供料单元等多类组件。设备间协议与数据格式差异易导致兼容性问题，显著延长调试周期。

● 速度与效率瓶颈 在高节拍生产场景下，其性能易受限于机械设计、视觉处理以及运动控制数据交互速度和性能，难以满足高产量或快速换料的生产需求。

● 数据孤岛问题 系统往往缺乏实时数据处理与远程监控能力，形成信息孤岛，阻碍智能制造升级，且难以与上层MES等系统无缝集成。

● 高投入成本 需采购多套独立硬件，同时面临高昂的人工与维护成本，导致企业总体运营成本居高不下。

正运动技术SCARA机器人视觉柔性上下料解决方案优势：

● 高度集成，即插即用 基于VPLC系列视觉运动控制一体机与RTFuse视觉系统，单机融合机器人控制、视觉处理、振动盘、IO以及附加轴驱动，彻底替代传统控制柜、工控机、PLC及独立视觉系统，实现即插即用。

● 场景覆盖广泛，精准高效 支持单相机定位、双相机飞拍二次纠偏、三相机料盘定位等先进视觉方案，满足各类物料在分拣、摆盘、编带、装配等环节的严苛需求。

● 降本增效显著 硬件整合大幅降低初始投入与维护成本；即插即用特性显著缩短部署调试周期，助力客户快速提升产能与柔性。

01 机器视觉运动控制一体机在SCARA机器人柔振盘上料的应用

▲ SCARA机械手柔性上下料加工示意图 ▲

SCARA机械手柔性上下料视频演示可点击→“机器视觉运动控制一体机在SCARA机器人柔振盘上下料的应用”查看。

正运动SCARA视觉多物料分拣解决方案架构

20DI：启动/复位/停止按钮、负压检测、原点信号等；

20DO：相机触发、破/吸真空、三色灯蜂鸣器、机器人报警等；

EtherCAT接口：接EtherCAT总线驱动器，控制SCARA并联机械手；

4路单端脉冲输出：接步进/脉冲驱动器、编码器轴；

RS232/RS485接口：光源控制器、柔振盘通讯等；

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

柔性振动盘多协议兼容

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，本方案采用I/O信号触发实现高效交互。 通过厂商调试软件即可快速调节振动参数，精准适配物料输送需求。

运动控制与机器视觉实现过程

| 运动控制

方案通过I/O或通讯信号启动振动盘高频振动，实现物料均匀分布。上相机对物料进行正反面识别与视觉定位。基于此定位数据，SCARA机器人沿预设路径精确移动，执行抓取、二次拍摄和下料操作。整个过程中，控制系统实时调节各关节速度，保障运动轨迹平滑。

▲ 运行界面 ▲

▲ 工艺动作类型选择 ▲

| 机器视觉

当SCARA机器人进行柔性上下料作业时，机器视觉系统首先利用形状匹配工具对料盘物料进行粗定位。在通过视觉定位获取物料的世界坐标系后，该系统引导机器人完成抓取动作。 随后，抓取的物料在移动过程中由下相机进行动态视觉定位（飞拍），实现二次精定位与实时位置纠偏。 最终，机器人依据纠偏数据精确运动至下料区完成放置，显著提升定位精度。

▲ 相机柔振盘定位-视觉模板创建 ▲

▲ 下相机二次飞拍定位-视觉模板创建 ▲

▲ 柔振盘参数设置 ▲

▲ 简易调试界面 ▲

▲ 标定与供料设置 ▲

SCARA机械手柔性上下料配置流程

方案核心应用优势

1高度集成化：集成丰富的IO控制、机器视觉、运动控制及通讯功能模块，灵活构建“运动控制+机器视觉”一体化的机械手柔振上下料解决方案。

2调试方便、交付快：工程师无需编程，通过工具调参即可快速完成开发；可快速完成项目前期评估、缩短项目开发周期。

3系统灵活性强：支持快速换线/换料，无需复杂机械拆装。通过软件轻松重配置参数，灵活适应生产计划变更，尤其适用于各类小型零部件的零散排列上料。

4定位精度高：基于机器视觉系统精准识别物料位置，无需依赖固定治具限定物料方向，可准确定位振动盘中的物料。

5显著降本增效：大幅减少人工操作需求，实现一人操作多台设备，有效缓解工程技术人员依赖。同时减少人为失误、返工及设备维修，降低运维成本与时间成本。

解决方案硬件配置

02 高集成机器视觉运动控制一体机VPLC712

正运动技术VPLC712机器视觉运动控制一体机是一款基于x86架构的EtherCAT总线视觉运动控制器，采用一体化设计，将实时机器视觉、运动控制、IO和监控集成于一台多核控制器上，实现多任务并行实时处理自动化设备任务，通过共享内存机制，将PC部分硬件资源通过MotionRT750进行配置，实现核内高速交互，驱动执行器进行对应操作，完成设备整体的控制。

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）无缝集成，提供一个完整端到端的视觉运动控制解决方案。

VPLC712机器视觉运动控制一体机，本身最多支持64轴，EtherCAT最小通讯周期可达到250us；板载20数字输入，20数字输出以及4路高速锁存输入；板载2路本地差分脉冲轴、2路AD和2路DA。

03 RTFuse视觉柔振上下料应用

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、飞达供料、相机和矩阵取料、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视觉组态系统，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并联机械手、直角坐标机械手、6关节等。

为了帮助您更好地、更快速的开发和应用SCARA机器人柔振盘上料解决方案，我们为运动控制模块准备了详细的说明文档和源代码。进一步了解其使用方法、参数配置及实际应用案例。


审核编辑 黄宇