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制解決方案V510系列,這個方案具有性能強大、開放框架、可靠易用的優(yōu)勢和特點。

V510系列方案支持EtherCAT主站,支持最多 64軸運動控制和128個EtherCAT從站 , EtherCAT控制周期可縮短至00μs ,支持常?的主流EtherCAT驅動和IO;在運動控制方面,V510系列支持2軸平面插補、3軸空間插補、電子 凸輪等高級運動控制功能,可以進行T型與S型速度曲線規(guī)劃,最多支持4個坐標系連續(xù)插補;V510系列方案具備豐富的IO接口,內(nèi)置64高速IO,包括最多16路200KHz 高速脈沖輸出和4路200KHz AB相高速計數(shù),和6個intel i21X系列千兆以太網(wǎng)口;V510系列在機器視覺方面支持常用的機器圖像算法用于視覺引導 和測量應用 ,內(nèi)置了常用機械結構的對位算法,并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(fā) , 機器程序獨立運行于實時系統(tǒng),即使 Microsoft Windows出現(xiàn)異常也能穩(wěn)定運行。
V510系列方案采用靈活的API函數(shù)調用,并結合C#、C++等高級語言開發(fā)環(huán)境和PLC開發(fā)環(huán)境以及實時系統(tǒng)的特點,改進了操作邏輯和界面,可以方便地建立快速、直接的數(shù)據(jù)鏈接。
如下圖中的點膠行業(yè)應用案例,用戶可以通過調用的內(nèi)置控件庫中的CAD控件,導入或繪制運動軌跡,并直接轉化為軸的運動數(shù)據(jù)。用戶還可以通過開放的接口對內(nèi)置的控件進行改造,讓標準的CAD控件變成了適合點膠行業(yè)應用的行業(yè)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(yè)現(xiàn)場的應用場景里,很多工程師和項目經(jīng)理更傾向使用梯形圖或ST,開發(fā)設備的邏輯和運動控制功能。對于機器個性化的示教和顯示界面,以及與上位系統(tǒng)的通訊功能,通過高級語言開發(fā)的各種控件則更加靈活和易于調試,采用傳統(tǒng)方式需要在兩套系統(tǒng)的通訊上花費一定的開發(fā)和調試時間。
在V510系列方案的內(nèi)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后,在程序中直接讀取或寫入。
在Future Robot 的這套視覺和運動控制解決方案中,用戶的PLC以及C語言程序運行在實時系統(tǒng)中(RTOS)中,這不僅是用戶程序,還包括用戶程序中調用的EtherCAT協(xié)議棧,運動控制算法等需要穩(wěn)定運行、快速響應的功能模塊,都需要運行在實時系統(tǒng)(RTOS)中,以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和性能。
V510系列方案引入了開放的實時環(huán)境,用戶可以直接使用高級語言開發(fā)用戶程序。不同于虛擬機技術(hypervisors)、Windows設備驅動程序或是單片機應用程序,實時系統(tǒng)是一個完整的操作系統(tǒng),獨占Intel CPU運算核心、內(nèi)存、I/O和中斷。實時系統(tǒng)完全獨立于Microsoft Windows,是響應重要任務最快速和最安全的選擇。 
圖例:實時系統(tǒng)實現(xiàn)用戶關鍵程序的執(zhí)行與Microsoft Windows分離。
除了能夠縮短系統(tǒng)的執(zhí)行周期(Cycle time)以及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性外,基于實時系統(tǒng)的用戶程序可以實現(xiàn)傳統(tǒng)運動控制卡方案難以實現(xiàn)的功能,比如:
A、轉盤或流水線設備中經(jīng)常使用的傳感器到位信號,傳統(tǒng)方案的脈沖信號捕捉容易受到Windows執(zhí)行周期抖動的影響。實時系統(tǒng)可以實現(xiàn)類似PLC才能實現(xiàn)的穩(wěn)定的脈沖捕捉功能。
B、機器視覺領域的用戶,可以將自己的視覺算法在實時系統(tǒng)中重新編譯,通過調用V510系列方案的的實時GigE協(xié)議,實現(xiàn)機器視覺功能與設備其他功能模塊(如運動控制)的高效、穩(wěn)定的交互。
下圖是SMT設備執(zhí)行周期的對比,運行在實時系統(tǒng)中的機器視覺與運動控制,可以獲得更好的機器運行效果。
圖例:SMT設備不同方案的執(zhí)行周期對比。
C、針對運動控制領域的客戶,可以將自己的機器人跟隨算法運行在實時系統(tǒng)中,通過調用V510系列方案中的N軸插補,實現(xiàn)更穩(wěn)定和精確的運動控制。
D、 用戶可以將網(wǎng)口、串口由實時系統(tǒng)管理,適用于要求高速及穩(wěn)定通訊的應用場合。
V510系列方案結合歐洲運動算法,針對3D空間進行路徑優(yōu)化 ,采用可視化界面路徑文件導入和示教 ,讓用戶可以輕松便捷的自定義的點膠控件,將在會在點膠行業(yè)大有可為;基于實時系統(tǒng)的?行拍攝技術 , S型速度曲線規(guī)劃,和 64軸EtherCAT和脈沖運動控制 功能的V510系列方案應用于工業(yè)組裝的現(xiàn)場環(huán)境,可以大幅度提升生產(chǎn)效率和品質,受到很多工業(yè)客戶的歡迎。運動控制過程中的精確位置比較輸出, 運動控制與視覺、模擬 量的實時交互 和異常掉電數(shù)據(jù)保持等特點V510系列可以廣泛的應用于各種需要精密測量的工業(yè)現(xiàn)場。
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