工控自動化技術文摘：C#之Delta並聯機械手的視覺同步分揀

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C#之Delta並聯機械手的視覺同步分揀
深圳市正運動技術有限公司

VPLC711硬件介紹

VPLC711是正運動推出的一款基於x86平台和Windows操作係統的高性能機器視覺EtherCAT運動控製器，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，能夠精準控製多軸同步運動，並與外部設備實現多協議的高速通信。

VPLC711機器視覺運動控製一體機.png

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架構圖.png

VPLC711內置Windows運動控製實時內核MotionRT7，形成一種開放式IPC形態實時軟控製器/軟PLC，為用戶提供靈活集成的運動控製+視覺一體化解決方案。

VPLC711優勢.png

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個高速單端脈衝軸，4組高速PWM；

5.支持DVI-D，HDMI顯示，支持雙網口不同IP設置。

想要了解更多關於VPLC711的詳情介紹，可以點擊“ x86平台實時Windows機器視覺EtherCAT運動控製器VPLC711”查看。

一、C#語言進行Delta並聯機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裏麵的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，並點擊進入。

2）選擇“函數庫2.1”文件夾。

3）選擇“Windows平台”文件夾。

4）根據需要選擇對應的函數庫，這裏選擇32位庫。

5）解壓C#壓縮包,裏麵有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複製到新建的項目中（注意這裏麵的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）文件複製到新建的項目裏麵中。

2）將zauxdll.dll、zmotion.dll和zvision.dll文件放入bin\debug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，然後鼠標右擊Zmcaux.cs與 Zvision.cs文件，點擊包括在項目中。

6. 雙擊Form1.cs裏麵的Form1，出現代碼編輯界麵，在文件開頭寫入using cszmcaux，using ZVision並聲明控製器句柄g_handle 。

二、PC函數介紹

1.鏈接控製器，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，對於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後將同步上產品
MOVE_OP(0, ON)                               '同步上後打開真空吸          
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)                              '到放料位後關閉真空吸

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，並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後，此時此刻跟隨軸1原點到光產品的實際距離是230（200+30）。

5、那麼第4點計算的結果和第2的同步完成後跟隨軸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後運動到放料位使用。

（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(ru)果(guo)用(yong)光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)產(chan)品(pin)時(shi)，這(zhe)個(ge)參(can)數(shu)是(shi)固(gu)定(ding)的(de)，在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)剛(gang)剛(gang)好(hao)感(gan)應(ying)到(dao)產(chan)品(pin)時(shi)，產(chan)品(pin)當(dang)前(qian)位(wei)置(zhi)的(de)絕(jue)對(dui)坐(zuo)標(biao)。可(ke)以(yi)在(zai)此(ci)時(shi)此(ci)刻(ke)手(shou)動(dong)運(yun)動(dong)從(cong)軸(zhou)來(lai)定(ding)位(wei)到(dao)產(chan)品(pin)處(chu)來(lai)獲(huo)取(qu)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)。

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;
                        //如果有重複的目標需要剔除
                        for (j = 0; j < TempArrid; j++)
                        {
                            TempVar = MainWindows.VisionRst[i, 1] - MainWindows.BeltMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[j, 1] + MainWindows.MoveSyncBuff[j, 4];
                            if (((TempVar) = -10))
                            {
                                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];


                    //判斷是否處於同步起始區
                    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、複位輸出口
                        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(關節軸有滯後) 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;
                            }
                        }
                        //視覺匹配緩衝區數據往前覆蓋
                        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  MainWindows.SyncReX[1])
                    {
                        //操作MoveSyncBuff數據先加鎖
                        while (true)
                        {
                            if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)
                            {
                                MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;
                                break;
                            }
                        }
                        //視覺匹配緩衝區數據往前覆蓋
                        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;
                        //如果視覺匹配緩衝區沒有數據了
                        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並聯機械手的視覺同步分揀，就分享到這裏。

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