高效率、高精度——CMC运动控制器协助视觉锁螺丝机优势凸显

视觉自动锁螺丝机是工业生产制造流水线中使用比较广泛的自动化产品，针对生产过程中需要进行螺丝锁付的工序，通过机器视觉系统对螺孔进行图像的采集、分析和处理，对螺孔进行定位，并进行螺丝锁付。

视觉锁螺丝机系统主要分采集处理环节和动作执行环节。采集处理的核心是PC上位机，它具备获取图像、运算处理、与CMC运动控制器交互的功能。动作执行环节的核心是CMC运动控制器，它能根据上位机发送的坐标位置控制运动机构到指定的位置，再借助真空吸嘴与螺丝枪完成拧螺丝。通过CMC运动控制器的I/O接口，能与常用的I/O设备交互来获取实际生产状况。另外基于工业实际生产中的方便操作与观察，HMI就发挥了便利的作用，它能与CMC运动控制器相互交互数据，便于临时修改参数和运行信息的观察。

01   系统架构

1.1  CMC运动控制器

本方案执行机构的核心采用MCS-210运动控制器。MCS-210运动控制器是基于CMC芯片开发的，是支持G代码编程的4轴高性能独立式运动控制器。MCS-210提供了4轴电机控制输出接口、4路编码器输入接口、1路手轮轴、通用I/O信号接口、高速PWM信号接口。以及提供了10/100M自适应以太网接口、RS485、RS232、CANopen等通讯接口。同时还具备ADC、DAC输入输出接口，支持外部SD卡存储功能，内置FRAM，FLASH芯片。

在运动控制方面，MCS-210支持四轴三联动、空间直线插补、平面圆弧插补、JOG 点动、机械原点回归、可变速运行、直线加减速、S曲线加减速等功能。

MCS-210运动控制器

锁螺丝机采用X、Y轴作为平移轴，采用直线插补方式。Z轴带动螺丝枪在垂直方向运动，单轴加减速方式。每个轴配备三个接近开关，正、负限位和原点。上位机下发工位坐标后，三轴带动螺丝枪和真空吸嘴，去指定取料位置取料然后去设定位置拧螺丝。

1.2    PC上位机

工业生产中常采用工控机作为主机来运行上位机平台。它具备众多通讯接口，能通过网口或USB口获取工业相机的信息，能通过网口(TCP/IP)与下位机通讯。此外它也能运算和处理数据。当用户新建模板后，上位机会把之后获取的图片与模板库对比，自动识别出对应哪套模板，并下发坐标信息和启动信号给下位机。

1.3  运动机构

运动机构由伺服电机来驱动轴，根据CMC运动控制器下发的坐标，实现物料在水平面、垂直方向的输送。

1.4   I/O设备

工业生产中，数字量输入输出设备是必不可少的。系统中将各类按钮、轴的原点、正负限位开关作为输入信号，将三色灯、指示灯、螺丝枪方向控制等作为输出信号。

1.5    真空吸嘴与螺丝枪

作为加工的执行机构，真空发生器产生负压吸住螺丝，到达指定位置后开启螺丝枪拧紧螺丝。螺丝枪的下降速度与高度、正反转拧紧/松、扭矩可在上位机或触摸屏中配置。

1.6   工业相机

工业相机主要用于拍照，能通过USB线与工控机连接并将图像信息传给上位机。关于摄像头，需结合实际拍摄距离和角度，选型时注意供电和通讯接口、分辨率、镜头焦距、色彩类型、像素值等关键参数。

1.7   HMI

在系统组网中HMI也承担着主站的角色，它与CMC运动控制器进行数据交互，能够修改PC上位机下发的值，以及能够存储一些数据和日志信息。对于现场操作人员，使用极为方便。

02  系统使用方法

2.1   上位机端配置

对于新的产品，需要对其建立模板。根据XY轴的机械原点，首先在水平操作面上定义视觉识别的原点，再定义物理单位mm与像素的比例关系。之后根据打孔的先后顺序，依次框选照片中的孔位，同时需要设置每个孔位的参数。

具体的系统使用流程如下：

2.2   触摸屏使用

与上位机一样，触摸屏在系统网络中也充当主站的作用，与PC上位机和CMC运动控制器采用ModbusTCP通讯。通常设立在加工现场方便操作人员使用。

触摸屏中可观察系统实时运行状况、配置参数及查询报警信息等。

03   优缺点对比

04   系统接线图