C#之Delta并聯(lián)機(jī)械手的視覺同步分揀

本文導(dǎo)讀

前面兩節(jié)課程我們介紹了怎么建立Delta并聯(lián)機(jī)械手的正逆解以及如何通過視覺進(jìn)行匹配定位。本節(jié)課程給大家分享如何通過C#語言開發(fā)正運(yùn)動Delta并聯(lián)機(jī)械手傳送帶同步的視覺分揀。

VPLC711硬件介紹

VPLC711是正運(yùn)動推出的一款基于x86平臺和Windows操作系統(tǒng)的高性能機(jī)器視覺EtherCAT運(yùn)動控制器，具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力和靈活性。它具有出色的實(shí)時性能和多路高速硬件輸入與多路高速PSO輸出，能夠精準(zhǔn)控制多軸同步運(yùn)動，并與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)多協(xié)議的高速通信。

VPLC711支持多種硬件接口和通信協(xié)議，方便與其他設(shè)備的連接和集成。除此之外，VPLC711還具備視覺處理功能，能夠?qū)崟r處理圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)視覺檢測、測量和定位等應(yīng)用。

VPLC711內(nèi)置Windows運(yùn)動控制實(shí)時內(nèi)核MotionRT7，形成一種開放式IPC形態(tài)實(shí)時軟控制器/軟PLC，為用戶提供靈活集成的運(yùn)動控制+視覺一體化解決方案。

VPLC711硬件參數(shù)

1.采用x86高性能CPU，EtherCAT可支持1ms 64軸同步運(yùn)行；

2.板載RS232，RS485，EtherNet*5，EtherCAT，USB3.0*4硬件接口；

3.板載20DI，其中4個高速色標(biāo)鎖存，2組高速單端編碼器；

4.板載20DO，其中4個高速單端脈沖軸，4組高速PWM；

5.支持DVI-D，HDMI顯示，支持雙網(wǎng)口不同IP設(shè)置。

想要了解更多關(guān)于VPLC711的詳情介紹，可以點(diǎn)擊“x86平臺實(shí)時Windows機(jī)器視覺EtherCAT運(yùn)動控制器VPLC711”查看。

一、C#語言進(jìn)行Delta并聯(lián)械手的開發(fā)之運(yùn)動庫和視覺庫的添加

1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>

2.選擇開發(fā)語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應(yīng)用程序。

3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫，路徑如下（32位庫為例）。

1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。

2）選擇“函數(shù)庫2.1”文件夾。

3）選擇“Windows平臺”文件夾。

4）根據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫，這里選擇32位庫。

5）解壓C#壓縮包,里面有C#對應(yīng)的函數(shù)庫。

6）函數(shù)庫具體路徑如下。

4.將廠商提供的C#庫文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目中（注意這里面的PC函數(shù)庫默認(rèn)提供的是運(yùn)動庫，如果使用視覺功能還需要獲取視覺庫，視覺庫可以找廠商的相關(guān)銷售或技術(shù)人員獲?。?。

1）將Zmcaux.cs（運(yùn)動庫）和Zvision.cs（視覺庫）文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面中。

2）將zauxdll.dll、zmotion.dll和zvision.dll文件放入bindebug文件夾中。

5.用vs打開新建的項(xiàng)目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點(diǎn)擊顯示所有文件，然后鼠標(biāo)右擊Zmcaux.cs與 Zvision.cs文件，點(diǎn)擊包括在項(xiàng)目中。

6.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux，using ZVision并聲明控制器句柄g_handle。

二、PC函數(shù)介紹

1.鏈接控制器，獲取鏈接句柄。

2.皮帶同步指令。

三、Basic腳本快速驗(yàn)證指令用法

1.編寫B(tài)asic測試腳本進(jìn)行MoveSync指令的用法測試。

'**************************************************************************************
'背景：假設(shè)有一對對射型的光電傳感器固定在流水線的兩端，來實(shí)時檢測流水線上的產(chǎn)品到位情況
'MOVESYNC指令參數(shù)填寫說明：
'syncposition：物體到感應(yīng)點(diǎn)時皮帶軸的位置，需要通過編碼器鎖存把產(chǎn)品的對應(yīng)位置記錄下來。
'pos1:跟隨軸1原點(diǎn)到光電傳感器感應(yīng)點(diǎn)的位置，對于每個產(chǎn)品都是固定的。
'**************************************************************************************
GLOBAL CONST BeltAxis=4  '皮帶軸是軸4
GLOBAL CONST FollowAxis1=0  '跟隨軸1是軸0
GLOBAL CONST InducPos1=30  '跟隨軸1原點(diǎn)到光電傳感器感應(yīng)點(diǎn)的位置
GLOBAL CONST StandbyPos1=50'跟隨軸1的待機(jī)位
GLOBAL CONST EmptyPos1=400  '跟隨軸1的放料位
'停止所有軸
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE     
'初始化相關(guān)軸的軸參數(shù)
BASE(FollowAxis1, BeltAxis)
ATYPE = 1,1
UNITS = 1000,1000
SPEED = 50,100
DPOS = 0,0
'觸發(fā)示波器采集波形
TRIGGER
DELAY(1000)
'跟隨軸先運(yùn)動到待機(jī)位
BASE(FollowAxis1)
MOVEABS(StandbyPos1)
'皮帶軸開始運(yùn)動
VMOVE(1)  AXIS(BeltAxis)
'假設(shè)皮帶運(yùn)動到200的位置時，有一個產(chǎn)品被檢測到
BASE(FollowAxis1)
Wait UNTIL MPOS(BeltAxis)> 200
MOVESYNC(0, 2000, 200, BeltAxis, InducPos1) '跟隨軸加速同步段該指令執(zhí)行完后將同步上產(chǎn)品
MOVE_OP(0, ON)                               '同步上后打開真空吸          
MOVESYNC(0, 1000, 200, BeltAxis, InducPos1)  '繼續(xù)同步1s
MOVESYNC(-1, 0, 0, -1, EmptyPos1)            '走到放料位置
MOVE_OP(0, OFF)                              '到放料位后關(guān)閉真空吸  

2.通過RTSys軟件的示波器觀察波形，分析同步過程。

根據(jù)示波器的數(shù)據(jù)分析

1、產(chǎn)品剛剛被檢測到時，皮帶的位置是200，跟隨軸的位置是50。

2、跟隨軸追上產(chǎn)品，并保持速度和皮帶軸同步時皮帶的位置是400，跟隨軸1的位置是230。

3、由1和2可知，產(chǎn)品在同步過程中前進(jìn)了200（400-200）。

4、因?yàn)楦S軸1原點(diǎn)到光電傳感器感應(yīng)點(diǎn)的位置InducPos1我們給的數(shù)據(jù)是30，所以在跟隨軸1和皮帶平行的情況下，皮帶帶著產(chǎn)品往前跑了200后，此時此刻跟隨軸1原點(diǎn)到光產(chǎn)品的實(shí)際距離是230（200+30）。

5、那么第4點(diǎn)計算的結(jié)果和第2的同步完成后跟隨軸1的實(shí)際位置是一致的，所以流水線同步指令測試正常。

四、C#例程建設(shè)之視覺流水線同步分揀

1.皮帶同步指令關(guān)鍵參數(shù)詳細(xì)介紹。

ZAux_Direct_MoveSync（ZMC_HANDLE handle，float imode，int synctime，float syncposition，int syncaxis，int imaxaxises，int *piAxislist，float *pfDisancelist）.

（1）參數(shù)imode：

imode = 0+angle，表示同步模式，如果皮帶和X軸平行，填0即可。

imode = -1，表示結(jié)束同步模式,可運(yùn)動到指定的絕對位置，一般同步上抓取完物料后運(yùn)動到放料位使用。

（2）參數(shù)synctime: 同步時間，ms單位.運(yùn)動在指定時間內(nèi)完成，完成時軸跟皮帶軸上物體保持速度一致。0表示根據(jù)運(yùn)動軸的速度加速度來估計同步時間。

（3）參數(shù)syncposition: 視覺或傳感器識別到皮帶是的產(chǎn)品時，皮帶此時此刻的位置信息MPOS。

（4）參數(shù)pfDisancelist：

如果是視覺定位產(chǎn)品時，這個參數(shù)直接填視覺識別到產(chǎn)品時產(chǎn)品的世界坐標(biāo)。

如果用光電傳感器檢測產(chǎn)品時，這個參數(shù)是固定的，在傳感器剛剛好感應(yīng)到產(chǎn)品時，產(chǎn)品當(dāng)前位置的絕對坐標(biāo)?？梢栽诖藭r此刻手動運(yùn)動從軸來定位到產(chǎn)品處來獲取位置信息。

2.視覺流水線同步分揀流程圖。

（1）視覺匹配定位代碼詳情。

/************************************************************************************
'任務(wù)編號：     無
'函數(shù)功能：     視覺定位產(chǎn)品
'Input：        無
'Output：       無 
'返回值：       子線程---進(jìn)行視覺定位             
**************************************************************************************/
public void RunSubTaskVisua()
{
   int TempArrid = 0;
   float TempVar = 0;
   WriteLog("視覺功能正常啟動");
   while (SysRunFlag > 0)
   {
       //暫停按鈕沒有按下時
       while (SysRunFlag == 1) 
       {
           //采集圖像
           VisuaOper.CameAcquisition();
           //進(jìn)行模板匹配
           RTDisplay.Image = VisuaOper.ShapeFind();
           if (MainWindows.BeltMpos != 0)//如果采集照片的時候皮帶編碼器位置獲取正常
           {
               //操作MoveSyncBuff數(shù)據(jù)先加鎖
               while (true)
               {
                   if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                   {
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                       break;
                   }
               }
               //找到可以存儲數(shù)據(jù)的數(shù)組起始下標(biāo)
               int ArrId = 0;
               for (int i = 0; i < 50; i++)
               {
                   if (MainWindows.MoveSyncBuff[i, 0] == 0)
                   {
                       ArrId = i;
                       break;
                   }
               }
               //開始存儲數(shù)據(jù)  一次匹配最多10個結(jié)果
               TempArrid = ArrId;
               for (int i = 0; i < 10; i++)
               {
                   //如果分?jǐn)?shù)滿足要求
                   if (MainWindows.VisionRst[i, 0] >= MainWindows.VisionScore)
                   {
                       int j;
                       //如果有重復(fù)的目標(biāo)需要剔除
                       for (j = 0; j < TempArrid; j++)
                       {
                           TempVar = MainWindows.VisionRst[i, 1] - MainWindows.BeltMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[j, 1] + MainWindows.MoveSyncBuff[j, 4];
                           if (((TempVar) <= 10) && (TempVar >= -10))
                           {
                               j = -10;
                               break;
                           }
                       }
                       if (j >= 0)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 0] = 1;
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 1] = MainWindows.VisionRst[i, 1];   //存儲匹配結(jié)果的X坐標(biāo)
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 2] = MainWindows.VisionRst[i, 2];   //存儲匹配結(jié)果的Y坐標(biāo)
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 3] = MainWindows.VisionRst[i, 3];   //存儲匹配結(jié)果的角度偏移
                           MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 4] = MainWindows.BeltMpos;          //存儲匹配到產(chǎn)品時，傳送帶的位置信息
                           ArrId = ArrId + 1;
                           IdentiNum.Text = (Convert.ToInt32(IdentiNum.Text) + 1).ToString();
                           WriteLog("視覺目標(biāo):" + "(" + MainWindows.VisionRst[i, 1].ToString("0,0") + "," + MainWindows.VisionRst[i, 2].ToString("0,0") + ")");
                       }
                   }
                   //分?jǐn)?shù)清空
                   MainWindows.VisionRst[i, 0] = 0;
               }
               //解鎖
               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
           }
       }
       Thread.Sleep(100);
   }
}

（2）流水線同步分揀代碼詳情。

/************************************************************************************
'任務(wù)編號：     無
'函數(shù)功能：     流水線同步分揀
'Input：        無
'Output：       無 
'返回值：       無             
**************************************************************************************/
public void RunSubTaskMotion()
{
   float[] MoveSyncTemp = new float[5];
   float TempMpos = 0;
   while (SysRunFlag > 0)
   {
       while (SysRunFlag == 1)
       {
           if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 1)
           {
               MainWindows.ZauxErr = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(MainWindows.g_Handle, MainWindows.ConveyorAxisId, ref TempMpos);
               //如果編碼器位置抓取正確
               if (0 == MainWindows.ZauxErr) 
               {
                   //編碼器往前運(yùn)動了多少
                   TempMpos = TempMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];

                   //判斷是否處于同步起始區(qū)
                   if (((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) >= MainWindows.SyncReX[0]) && ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) <= MainWindows.SyncReX[1]))
                   {
                       WriteLog("開始同步抓取");
                       //取一組數(shù)據(jù)
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] ;    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 2] ;    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.GetBinHigt;            //取料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 3];    //Aanle
                       MoveSyncTemp[4] = MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];    //Mpos
                      //下發(fā)同步運(yùn)動的指令
                      //0、復(fù)位輸出口
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 0);
                       //1、先同步上傳送帶
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 0, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //2、同步一段時間(關(guān)節(jié)軸有滯后) 50ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 50, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //3、打開真空吸嘴
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 1);
                       //4、同步一段時間 1500ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 700, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //5、同步段把Z軸提升到安全高度，選擇軸到放料角度
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.StandPos[2];             //取料高度
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 100, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //4、解除同步去放料點(diǎn)
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.EmptPos[0];    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.EmptPos[1];    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.EmptPos[2];    //放料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.EmptPos[3];    //Aanle
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, -1, 0, 0, -1, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);
                       //5、關(guān)閉真空吸嘴放料,Delay100ms
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 0);
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveDelay(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], 100);
                       //6、去安全高度
                       MoveSyncTemp[0] = MainWindows.EmptPos[0];    //X
                       MoveSyncTemp[1] = MainWindows.EmptPos[1];    //Y  
                       MoveSyncTemp[2] = MainWindows.StandPos[2];    //放料高度
                       MoveSyncTemp[3] = MainWindows.EmptPos[3];    //Aanle
                       zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);

                       //操作MoveSyncBuff數(shù)據(jù)先加鎖
                       while (true)
                       {
                           if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                           {
                               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                               break;
                           }
                       }
                       //視覺匹配緩沖區(qū)數(shù)據(jù)往前覆蓋
                       for (int k = 0; k < 49; k++)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 0] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 0];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 1] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 1];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 2] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 2];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 3] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 3];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 4] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 4];
                       }
                       //解鎖
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
                       //等待輸出口打開
                       int TimeOut = 10000;
                       TimeOut = 100000;
                       //等待軸停止
                       int AxisIdle = 0;                 //軸停止?fàn)顟B(tài)
                       while (TimeOut > 0)
                       {
                           zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], ref AxisIdle);
                           if (AxisIdle == (-1))
                           {
                               break;
                           }
                           Thread.Sleep(10);
                           TimeOut = TimeOut - 10;
                       }
                       if (TimeOut <= 0)
                       {
                           //超時要報錯，程序要停止
                           WriteLog("等待軸停止超時");
                           //Thread.Sleep(100);
                           SysRunFlag = 0;
                           break;
                       }
                       SortNum.Text = (Convert.ToInt32(SortNum.Text) + 1).ToString();
                       WriteLog("放料成功");
                       //退出while 單次循環(huán)
                       continue;
                   }
                   else if ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) > MainWindows.SyncReX[1])
                   {
                       //操作MoveSyncBuff數(shù)據(jù)先加鎖
                       while (true)
                       {
                           if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                           {
                               MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                               break;
                           }
                       }
                       //視覺匹配緩沖區(qū)數(shù)據(jù)往前覆蓋
                       for (int k = 0; k < 49; k++)
                       {
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 0] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 0];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 1] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 1];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 2] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 2];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 3] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 3];
                           MainWindows.MoveSyncBuff[k, 4] = MainWindows.MoveSyncBuff[k + 1, 4];
                       }
                       //解鎖
                       MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;
                       //如果視覺匹配緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)了
                       if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 0)
                       {
                           //Delta去待機(jī)位
                           zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);
                           WriteLog("去待機(jī)位");
                       }
                   }
               }
           }
           else
           {
               //Delta去待機(jī)位
               zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);
           }
           Thread.Sleep(50);
       }
       //停止傳送帶
       zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(MainWindows.g_Handle, MainWindows.ConveyorAxisId, 2);
   }
}

本次，正運(yùn)動技術(shù)C#之Delta并聯(lián)機(jī)械手的視覺同步分揀，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇