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2020年10月Future Robot 推出了支持Intel 第6、7、8、9代CPU + FPGA擴展的視覺和運動控製解決方案V510係列,這個方案具有性能強大、開放框架、可靠易用的優勢和特點。

V510係列方案支持EtherCAT主站,支持最多 64軸運動控製和128個EtherCAT從站 , EtherCAT控製周期可縮短至00μs ,支持常?的主流EtherCAT驅動和IO;在運動控製方麵,V510係列支持2軸平麵插補、3軸空間插補、電子 凸輪等高級運動控製功能,可以進行T型與S型速度曲線規劃,最多支持4個坐標係連續插補;V510係列方案具備豐富的IO接口,內置64高速IO,包括最多16路200KHz 高速脈衝輸出和4路200KHz AB相高速計數,和6個intel i21X係列千兆以太網口;V510係列在機器視覺方麵支持常用的機器圖像算法用於視覺引導 和測量應用 ,內置了常用機械結構的對位算法,並支持用戶自定義點對位算法;支持PLC編程語言:LD、C和ST , 支持C#、C++等高級語言程序開發 , 機器程序獨立運行於實時係統,即使 Microsoft Windows出現異常也能穩定運行。
V510係列方案采用靈活的API函數調用,並結合C#、C++等高級語言開發環境和PLC開發環境以及實時係統的特點,改進了操作邏輯和界麵,可以方便地建立快速、直接的數據鏈接。
如下圖中的點膠行業應用案例,用戶可以通過調用的內置控件庫中的CAD控件,導入或繪製運動軌跡,並直接轉化為軸的運動數據。用戶還可以通過開放的接口對內置的控件進行改造,讓標準的CAD控件變成了適合點膠行業應用的行業控件,增加點膠相關的示教信息列表、路徑和金手指位置的顏色強化等信息,使用起來更加便捷。

圖例:用戶可編輯的CAD控件。
在工業現場的應用場景裏,很多工程師和項目經理更傾向使用梯形圖或ST,開(kai)發(fa)設(she)備(bei)的(de)邏(luo)輯(ji)和(he)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)。對(dui)於(yu)機(ji)器(qi)個(ge)性(xing)化(hua)的(de)示(shi)教(jiao)和(he)顯(xian)示(shi)界(jie)麵(mian),以(yi)及(ji)與(yu)上(shang)位(wei)係(xi)統(tong)的(de)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng),通(tong)過(guo)高(gao)級(ji)語(yu)言(yan)開(kai)發(fa)的(de)各(ge)種(zhong)控(kong)件(jian)則(ze)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)和(he)易(yi)於(yu)調(tiao)試(shi),采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)方(fang)式(shi)需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)套(tao)係(xi)統(tong)的(de)通(tong)訊(xun)上(shang)花(hua)費(fei)一(yi)定(ding)的(de)開(kai)發(fa)和(he)調(tiao)試(shi)時(shi)間(jian)。
在V510係列方案的內置的框架中,可以將PLC中使用的“變量”列表導出為文件,用戶可以在Visual Studio中對此文件進行修改保存後,在程序中直接讀取或寫入。
在Future Robot 的這套視覺和運動控製解決方案中,用戶的PLC以及C語言程序運行在實時係統中(RTOS)中,這不僅是用戶程序,還包括用戶程序中調用的EtherCAT協議棧,運動控製算法等需要穩定運行、快速響應的功能模塊,都需要運行在實時係統(RTOS)中,以保證係統的穩定和性能。
V510係列方案引入了開放的實時環境,用戶可以直接使用高級語言開發用戶程序。不同於虛擬機技術(hypervisors)、Windows設備驅動程序或是單片機應用程序,實時係統是一個完整的操作係統,獨占Intel CPU運算核心、內存、I/O和中斷。實時係統完全獨立於Microsoft Windows,是響應重要任務最快速和最安全的選擇。 
圖例:實時係統實現用戶關鍵程序的執行與Microsoft Windows分離。
除了能夠縮短係統的執行周期(Cycle time)以及提高係統的穩定性外,基於實時係統的用戶程序可以實現傳統運動控製卡方案難以實現的功能,比如:
A、轉盤或流水線設備中經常使用的傳感器到位信號,傳統方案的脈衝信號捕捉容易受到Windows執行周期抖動的影響。實時係統可以實現類似PLC才能實現的穩定的脈衝捕捉功能。
B、機器視覺領域的用戶,可以將自己的視覺算法在實時係統中重新編譯,通過調用V510係列方案的的實時GigE協議,實現機器視覺功能與設備其他功能模塊(如運動控製)的高效、穩定的交互。
下圖是SMT設備執行周期的對比,運行在實時係統中的機器視覺與運動控製,可以獲得更好的機器運行效果。
圖例:SMT設備不同方案的執行周期對比。
C、針對運動控製領域的客戶,可以將自己的機器人跟隨算法運行在實時係統中,通過調用V510係列方案中的N軸插補,實現更穩定和精確的運動控製。
D、 用戶可以將網口、串口由實時係統管理,適用於要求高速及穩定通訊的應用場合。
V510係列方案結合歐洲運動算法,針對3D空間進行路徑優化 ,采用可視化界麵路徑文件導入和示教 ,讓用戶可以輕鬆便捷的自定義的點膠控件,將在會在點膠行業大有可為;基於實時係統的?行拍攝技術 , S型速度曲線規劃,和 64軸EtherCAT和脈衝運動控製 功能的V510係(xi)列(lie)方(fang)案(an)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)組(zu)裝(zhuang)的(de)現(xian)場(chang)環(huan)境(jing),可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)升(sheng)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)品(pin)質(zhi),受(shou)到(dao)很(hen)多(duo)工(gong)業(ye)客(ke)戶(hu)的(de)歡(huan)迎(ying)。運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)精(jing)確(que)位(wei)置(zhi)比(bi)較(jiao)輸(shu)出(chu), 運動控製與視覺、模擬 量的實時交互 和異常掉電數據保持等特點V510係列可以廣泛的應用於各種需要精密測量的工業現場。
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