C#之Delta并聯機械手的視覺同步分揀
本文導讀
前面兩節課程我們介紹了怎么建立Delta并聯機械手的正逆解以及如何通過視覺進行匹配定位。本節課程給大家分享如何通過C#語言開發正運動Delta并聯機械手傳送帶同步的視覺分揀。
VPLC711硬件介紹
VPLC711是正運動推出的一款基于x86平臺和Windows操作系統的高性能機器視覺EtherCAT運動控制器，具備強大的運算能力和靈活性。它具有出色的實時性能和多路高速硬件輸入與多路高速PSO輸出，能夠精準控制多軸同步運動，并與外部設備實現多協議的高速通信。
VPLC711支持多種硬件接口和通信協議，方便與其他設備的連接和集成。除此之外，VPLC711還具備視覺處理功能，能夠實時處理圖像數據，實現視覺檢測、測量和定位等應用。
VPLC711內置Windows運動控制實時內核MotionRT7，形成一種開放式IPC形態實時軟控制器/軟PLC，為用戶提供靈活集成的運動控制+視覺一體化解決方案。
VPLC711硬件參數
1.采用x86高性能CPU，EtherCAT可支持1ms 64軸同步運行；
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；
想要了解更多關于VPLC711的詳情介紹，可以點擊“x86平臺實時Windows機器視覺EtherCAT運動控制器VPLC711”查看。
一、C#語言進行Delta并聯械手的開發之運動庫和視覺庫的添加
1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創建項目向導。
2.選擇開發語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應用程序。
3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數庫，路徑如下（32位庫為例）。
1）進入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數”文件夾，并點擊進入。
2）選擇“函數庫2.1”文件夾。
3）選擇“Windows平臺”文件夾。
4）根據需要選擇對應的函數庫，這里選擇32位庫。
5）解壓C#壓縮包,里面有C#對應的函數庫。
6）函數庫具體路徑如下。
4.將廠商提供的C#庫文件以及相關文件復制到新建的項目中（注意這里面的PC函數庫默認提供的是運動庫，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銷售或技術人員獲取）。
1）將Zmcaux.cs（運動庫）和Zvision.cs（視覺庫）文件復制到新建的項目里面中。
2）將zauxdll.dll、zmotion.dll和zvision.dll文件放入bindebug文件夾中。
5.用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有文件，然后鼠標右擊Zmcaux.cs與 Zvision.cs文件，點擊包括在項目中。
6.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，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腳本快速驗證指令用法
1.編寫Basic測試腳本進行MoveSync指令的用法測試。
'************************************************************************************** '背景：假設有一對對射型的光電傳感器固定在流水線的兩端，來實時檢測流水線上的產品到位情況 'MOVESYNC指令參數填寫說明： 'syncposition：物體到感應點時皮帶軸的位置，需要通過編碼器鎖存把產品的對應位置記錄下來。 'pos1:跟隨軸1原點到光電傳感器感應點的位置，對于每個產品都是固定的。 '************************************************************************************** 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原點到光電傳感器感應點的位置 GLOBAL CONST StandbyPos1=50'跟隨軸1的待機位 GLOBAL CONST EmptyPos1=400 '跟隨軸1的放料位 '停止所有軸 RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE '初始化相關軸的軸參數 BASE(FollowAxis1, BeltAxis) ATYPE = 1,1 UNITS = 1000,1000 SPEED = 50,100 DPOS = 0,0 '觸發示波器采集波形 TRIGGER DELAY(1000) '跟隨軸先運動到待機位 BASE(FollowAxis1) MOVEABS(StandbyPos1) '皮帶軸開始運動 VMOVE(1) AXIS(BeltAxis) '假設皮帶運動到200的位置時，有一個產品被檢測到 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行完后將同步上產品 MOVE_OP(0, ON) '同步上后打開真空吸 MOVESYNC(0, 1000, 200, BeltAxis, InducPos1) '繼續同步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。
根據示波器的數據分析
1、產品剛剛被檢測到時，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，產品在同步過程中前進了200（400-200）。
4、因為跟隨軸1原點到光電傳感器感應點的位置InducPos1我們給的數據是30，所以在跟隨軸1和皮帶平行的情況下，皮帶帶著產品往前跑了200后，此時此刻跟隨軸1原點到光產品的實際距離是230（200+30）。
5、那么第4點計算的結果和第2的同步完成后跟隨軸1的實際位置是一致的，所以流水線同步指令測試正常。
四、C#例程建設之視覺流水線同步分揀
1.皮帶同步指令關鍵參數詳細介紹。
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，表示結束同步模式,可運動到指定的絕對位置，一般同步上抓取完物料后運動到放料位使用。
（2）參數synctime: 同步時間，ms單位.運動在指定時間內完成，完成時軸跟皮帶軸上物體保持速度一致。0表示根據運動軸的速度加速度來估計同步時間。
（3）參數syncposition: 視覺或傳感器識別到皮帶是的產品時，皮帶此時此刻的位置信息MPOS。
（4）參數pfDisancelist：
如果是視覺定位產品時，這個參數直接填視覺識別到產品時產品的世界坐標。
如果用光電傳感器檢測產品時，這個參數是固定的，在傳感器剛剛好感應到產品時，產品當前位置的絕對坐標。可以在此時此刻手動運動從軸來定位到產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。
/************************************************************************************ '任務編號： 無 '函數功能： 視覺定位產品 'Input： 無 'Output： 無 '返回值： 子線程---進行視覺定位 **************************************************************************************/ 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數據先加鎖 while (true) { if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0) { MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1; break; } } //找到可以存儲數據的數組起始下標 int ArrId = 0; for (int i = 0; i < 50; i++) { if (MainWindows.MoveSyncBuff[i, 0] == 0) { ArrId = i; break; } } //開始存儲數據 一次匹配最多10個結果 TempArrid = ArrId; for (int i = 0; i < 10; i++) { //如果分數滿足要求 if (MainWindows.VisionRst[i, 0] >= MainWindows.VisionScore) { int j; //如果有重復的目標需要剔除 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]; //存儲匹配結果的X坐標 MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 2] = MainWindows.VisionRst[i, 2]; //存儲匹配結果的Y坐標 MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 3] = MainWindows.VisionRst[i, 3]; //存儲匹配結果的角度偏移 MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 4] = MainWindows.BeltMpos; //存儲匹配到產品時，傳送帶的位置信息 ArrId = ArrId + 1; IdentiNum.Text = (Convert.ToInt32(IdentiNum.Text) + 1).ToString(); WriteLog("視覺目標:" + "(" + MainWindows.VisionRst[i, 1].ToString("0,0") + "," + MainWindows.VisionRst[i, 2].ToString("0,0") + ")"); } } //分數清空 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。
/************************************************************************************
'任務編號： 無
'函數功能： 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)
{
//編碼器往前運動了多少
TempMpos = TempMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];
//判斷是否處于同步起始區
if (((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) >= MainWindows.SyncReX[0]) && ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) <= MainWindows.SyncReX[1]))
{
WriteLog("開始同步抓取");
//取一組數據
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
//下發同步運動的指令
//0、復位輸出口
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(關節軸有滯后) 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
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數據先加鎖
while (true)
{
if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
{
MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
break;
}
}
//視覺匹配緩沖區數據往前覆蓋
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; //軸停止狀態
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
continue;
}
else if ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) > MainWindows.SyncReX[1])
{
//操作MoveSyncBuff數據先加鎖
while (true)
{
if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
{
MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
break;
}
}
//視覺匹配緩沖區數據往前覆蓋
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沒有數據了
if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 0)
{
//Delta去待機位
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);
WriteLog("去待機位");
}
}
}
}
else
{
//Delta去待機位
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，正運動技術C#之Delta并聯機械手的視覺同步分揀，就分享到這里。
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