市場應用背景

SCARA機器人是一種高效、高精度的圓柱坐標系工業(yè)機器人，專精于裝配任務。其獨特的機械結構賦予其在特定方向（通常是XY平面）高度順應性，同時在垂直方向保持優(yōu)異剛性。 SCARA機器人本體通常包含三個軸線平行的旋轉關節(jié)軸，負責在平面內進行定位與定向，以及一個平移關節(jié)軸，驅動末端執(zhí)行器完成Z軸運動。 憑借其特性，SCARA機器人廣泛應用于3C電子、包裝、汽車裝配、器械制造、藥品與食品生產(chǎn)及檢測等領域。

典型應用場景：視覺引導柔性上下料

在此場景中，零散物料置于振動盤中。機器視覺系統(tǒng)首先識別物料的姿態(tài)（包括正反面）并進行精確定位，隨后將獲取的多個物料位姿信息引導SCARA機器人執(zhí)行抓取。機器人將物料精準轉移至預設目標工位，完成擺盤、裝配或組裝。該方案有效解決了小批量、多品種產(chǎn)品的自動化分揀難題，顯著提升了生產(chǎn)柔性及效率。

市場上傳統(tǒng)SCARA上下料的局限性：

● 系統(tǒng)集成復雜 需整合機器人、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供料單元等多類組件。設備間協(xié)議與數(shù)據(jù)格式差異易導致兼容性問題，顯著延長調試周期。

● 速度與效率瓶頸 在高節(jié)拍生產(chǎn)場景下，其性能易受限于機械設計、視覺處理以及運動控制數(shù)據(jù)交互速度和性能，難以滿足高產(chǎn)量或快速換料的生產(chǎn)需求。

● 數(shù)據(jù)孤島問題 系統(tǒng)往往缺乏實時數(shù)據(jù)處理與遠程監(jiān)控能力，形成信息孤島，阻礙智能制造升級，且難以與上層MES等系統(tǒng)無縫集成。

● 高投入成本 需采購多套獨立硬件，同時面臨高昂的人工與維護成本，導致企業(yè)總體運營成本居高不下。

正運動技術SCARA機器人視覺柔性上下料解決方案優(yōu)勢：

● 高度集成，即插即用 基于VPLC系列視覺運動控制一體機與RTFuse視覺系統(tǒng)，單機融合機器人控制、視覺處理、振動盤、IO以及附加軸驅動，徹底替代傳統(tǒng)控制柜、工控機、PLC及獨立視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)即插即用。

● 場景覆蓋廣泛，精準高效 支持單相機定位、雙相機飛拍二次糾偏、三相機料盤定位等先進視覺方案，滿足各類物料在分揀、擺盤、編帶、裝配等環(huán)節(jié)的嚴苛需求。

● 降本增效顯著 硬件整合大幅降低初始投入與維護成本；即插即用特性顯著縮短部署調試周期，助力客戶快速提升產(chǎn)能與柔性。

01 機器視覺運動控制一體機在SCARA機器人柔振盤上料的應用

▲ SCARA機械手柔性上下料加工示意圖 ▲

SCARA機械手柔性上下料視頻演示可點擊→“機器視覺運動控制一體機在SCARA機器人柔振盤上下料的應用”查看。

正運動SCARA視覺多物料分揀解決方案架構

20DI：啟動/復位/停止按鈕、負壓檢測、原點信號等；

20DO：相機觸發(fā)、破/吸真空、三色燈蜂鳴器、機器人報警等；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅動器，控制SCARA并聯(lián)機械手；

4路單端脈沖輸出：接步進/脈沖驅動器、編碼器軸；

RS232/RS485接口：光源控制器、柔振盤通訊等；

EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接支持Gige協(xié)議的面陣相機，實現(xiàn)視覺定位、糾偏。

柔性振動盤多協(xié)議兼容

正運動SCARA機械手柔性上下料解決方案支持多種柔性振動盤通訊協(xié)議，本方案采用I/O信號觸發(fā)實現(xiàn)高效交互。 通過廠商調試軟件即可快速調節(jié)振動參數(shù)，精準適配物料輸送需求。

運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程

| 運動控制

方案通過I/O或通訊信號啟動振動盤高頻振動，實現(xiàn)物料均勻分布。上相機對物料進行正反面識別與視覺定位。基于此定位數(shù)據(jù)，SCARA機器人沿預設路徑精確移動，執(zhí)行抓取、二次拍攝和下料操作。整個過程中，控制系統(tǒng)實時調節(jié)各關節(jié)速度，保障運動軌跡平滑。

▲ 運行界面 ▲

▲ 工藝動作類型選擇 ▲

| 機器視覺

當SCARA機器人進行柔性上下料作業(yè)時，機器視覺系統(tǒng)首先利用形狀匹配工具對料盤物料進行粗定位。在通過視覺定位獲取物料的世界坐標系后，該系統(tǒng)引導機器人完成抓取動作。 隨后，抓取的物料在移動過程中由下相機進行動態(tài)視覺定位（飛拍），實現(xiàn)二次精定位與實時位置糾偏。 最終，機器人依據(jù)糾偏數(shù)據(jù)精確運動至下料區(qū)完成放置，顯著提升定位精度。

▲ 相機柔振盤定位-視覺模板創(chuàng)建 ▲

▲ 下相機二次飛拍定位-視覺模板創(chuàng)建 ▲

▲ 柔振盤參數(shù)設置 ▲

▲ 簡易調試界面 ▲

▲ 標定與供料設置 ▲

SCARA機械手柔性上下料配置流程

方案核心應用優(yōu)勢

1高度集成化：集成豐富的IO控制、機器視覺、運動控制及通訊功能模塊，靈活構建“運動控制+機器視覺”一體化的機械手柔振上下料解決方案。

2調試方便、交付快：工程師無需編程，通過工具調參即可快速完成開發(fā)；可快速完成項目前期評估、縮短項目開發(fā)周期。

3系統(tǒng)靈活性強：支持快速換線/換料，無需復雜機械拆裝。通過軟件輕松重配置參數(shù)，靈活適應生產(chǎn)計劃變更，尤其適用于各類小型零部件的零散排列上料。

4定位精度高：基于機器視覺系統(tǒng)精準識別物料位置，無需依賴固定治具限定物料方向，可準確定位振動盤中的物料。

5顯著降本增效：大幅減少人工操作需求，實現(xiàn)一人操作多臺設備，有效緩解工程技術人員依賴。同時減少人為失誤、返工及設備維修，降低運維成本與時間成本。

解決方案硬件配置

02 高集成機器視覺運動控制一體機VPLC712

正運動技術VPLC712機器視覺運動控制一體機是一款基于x86架構的EtherCAT總線視覺運動控制器，采用一體化設計，將實時機器視覺、運動控制、IO和監(jiān)控集成于一臺多核控制器上，實現(xiàn)多任務并行實時處理自動化設備任務，通過共享內存機制，將PC部分硬件資源通過MotionRT750進行配置，實現(xiàn)核內高速交互，驅動執(zhí)行器進行對應操作，完成設備整體的控制。

VPLC系列機器視覺運動控制一體機的安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，還能與其它控制單元部件（如伺服驅動器、傳感器、編碼器、控制閥等）無縫集成，提供一個完整端到端的視覺運動控制解決方案。

VPLC712機器視覺運動控制一體機，本身最多支持64軸，EtherCAT最小通訊周期可達到250us；板載20數(shù)字輸入，20數(shù)字輸出以及4路高速鎖存輸入；板載2路本地差分脈沖軸、2路AD和2路DA。

03 RTFuse視覺柔振上下料應用

正運動技術的RTFuse柔振上下料系統(tǒng)專為“視覺+運動控制”的柔振上下料應用設計，提供一站式解決方案。該軟件簡化了參數(shù)設置，搭配圖像采集系統(tǒng)，可以大幅縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

▌相機支持 支持市面上大部分主流相機，支持4個相機并行采集、視覺飛拍。

▌快速配置 機械手、軸組、飛達供料、相機和矩陣取料、工具參數(shù)。

▌示教功能 提供取料、飛拍及放料路徑等多個點位的一鍵示教功能。

▌坐標校準 支持相機標定，包括修改XY坐標方向和世界坐標位置補正。

▌走位標定 通過示教好的運動點位，一鍵即可完成自動標定。

▌系統(tǒng)切換 可切換至RTFuse視覺組態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)視覺檢測流程。

▌可視化界面 界面友好，便于用戶數(shù)據(jù)監(jiān)控，實時顯示使能狀態(tài)、回原狀態(tài)、定位數(shù)量和擺放計數(shù)等。

▌支持機械手類型 4軸模組、SCARA機械手、DELTA并聯(lián)機械手、直角坐標機械手、6關節(jié)等。

為了幫助您更好地、更快速的開發(fā)和應用SCARA機器人柔振盤上料解決方案，我們?yōu)檫\動控制模塊準備了詳細的說明文檔和源代碼。進一步了解其使用方法、參數(shù)配置及實際應用案例。


審核編輯 黃宇