點膠是將產品工藝中的膠水或者其他液體精準地點滴、灌注、涂抹、噴射到精準位置的過程。從五金零件封裝、PCB電路板、3C電子加工，到汽車電子、新能源鋰電和光伏等行業(yè)，點膠的應用非常廣泛，點膠工藝也從傳統(tǒng)的人工點膠、半自動點膠，發(fā)展到后來的離線式點膠、在線式點膠等，點膠的精度和效率也是越來越高。

　　文/深圳市正運動技術有限公司

　　1傳統(tǒng)點膠解決方案在揚聲器行業(yè)中存在的問題

　　點膠是喇叭生產過程中必不可少一道工藝，音圈是揚聲器的重要部件，點膠質量直接影響揚聲器的質量。在保質保量的喇叭點膠市場高需求下，傳統(tǒng)的手工點膠或中小型半自動點膠機已經無法適應工廠靈活批量生產作業(yè)的需求。

　　傳統(tǒng)點膠解決方案是采用人工或中小型半自動點膠機，進行手動點膠或上下料等操作，無法適應工廠批量生產作業(yè)。同時，針對不同規(guī)格的產品，需頻繁停機更換治具等一系列問題，導致生產效率低下，精度不高等問題。

　　圖1 喇叭揚聲器

　　2 正運動技術視覺點膠整體解決方案

　　正運動技術的視覺點膠整體解決方案基于VPLC系列機器視覺運動控制一體機而開發(fā)，適用于皮帶線跟隨點膠作業(yè)的視覺點膠解決方案。

　　正運動技術的視覺點膠整體解決方案可應用于不同規(guī)格喇叭的外圈、中管、內部等填充環(huán)節(jié)中，使點膠位置更加準確，可實現(xiàn)點膠路徑規(guī)劃、適用于大批量生產、無需夾具固定、高效穩(wěn)定的場景應用。

　　系統(tǒng)支持高速PSO、PWM、速度前瞻等功能，可確保點膠加工軌跡平滑，控制膠點穩(wěn)定輸出大小，提高產品品質和產能，可規(guī)避傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的問題;同時支持點膠軌跡打點、線、圓、弧、連續(xù)線段提前開關膠、手動示教、相機示教、點膠等工藝功能(圖2)。

　　圖2 點膠工藝流程

　　3 VPLC系列機器視覺運動控制一體機產品介紹

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機是正運動技術推出的國內首款機器視覺+運動控制一體機，集成了機器視覺和復雜的運動控制等功能，全方位替換“PC+Windows+機器視覺+運動控制卡”的傳統(tǒng)方案。另外，ZDevelop 低門檻的IDE開發(fā)環(huán)境，完善的開發(fā)工藝包，滿足了現(xiàn)代工業(yè)應用中集成化、模塊化、智能化的需求。本文通過VPLC系列視覺運動一體機在流水線視覺隨動同步點膠方案，來更深入地了解此產品的功能及其應用。

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機是一款基于Linux系統(tǒng)的EtherCAT總線視覺運動控制器，可脫機運行，內置了豐富的視覺和運動控制功能，大幅簡化視覺與運控項目的配置流程，核內數(shù)據(jù)交互快，可顯著降低時間和成本投入。

　　VPLC系列機器視覺運動控制一體機的安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，還能與其它控制單元部件(如伺服驅動器、傳感器、編碼器、控制閥等)無縫集成，提供一套完整端到端的視覺運動控制解決方案。

　　圖3 VPLC516E機器視覺運動控制一體機

　　VPLC516E機器視覺運動控制一體機(圖3)，可選16-32軸運動控制，支持16數(shù)字輸入，16數(shù)字輸出，2路高速鎖存輸入，2路高速PWM和PSO硬件輸出，4路單端脈沖輸出，速度可達500KHz。

　　圖4 VPLC532E機器視覺運動控制一體機

　　VPLC532E機器視覺運動控制一體機(圖4)，本身最多支持32軸，支持24+6數(shù)字輸入，12+6數(shù)字輸出，4路高速鎖存輸入，4路高速PWM和PSO硬件輸出，自帶6路高速脈沖軸+編碼器反饋，速度可達10M。

　　4 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 喇叭跟隨點膠解決方案

　　流水線跟隨點膠解決方案主要由機器視覺系統(tǒng)、XYZ三軸結構(或者XYZR四軸)、傳送帶、運動控制系統(tǒng)構成。當傳送帶上的工件通過工業(yè)相鏡覆蓋視野范圍時，相機自動拍照采集圖像，通過VPLC系列視覺運動一體機對圖像分析處理，獲取此工件的姿態(tài)、輪廓、位置數(shù)據(jù)(或者通過視覺軟件的軌跡編輯、CAD導圖的方式亦可)等，并發(fā)送給運動控制處理單元。結合視覺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)以及傳送帶編碼器反饋的位置數(shù)據(jù)，來調整規(guī)劃運行X、Y、Z軸的點膠軌跡，對傳送帶上的工件動態(tài)跟蹤和高精度的隨動同步點膠(圖5)。

　　圖5 視覺隨動同步點膠示意圖

　　表1 解決方案硬件配置

　　5 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 喇叭跟隨點膠實現(xiàn)過程

　　(1)機器視覺的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)主要使用了模板匹配功能，通過視覺對皮帶線上拍攝范圍內運動目標進行識別，這一過程主要通過預先設定的特征，如形狀、尺寸、Mark點等來實現(xiàn)目標識別，最后獲取識別出目標的運動輪廓軌跡，便于產品到達加工區(qū)域，點膠頭自動進行預設的輪廓逐個產品點膠加工(圖6)。

圖6

　　(2)運動控制的實現(xiàn)

　　通過計算分析編碼器位置，實時監(jiān)測產品在皮帶線上的運行速度，進行坐標偏移計算，以動態(tài)調整點膠頭的位置，這樣產品移動時也能確定點膠位置。再通過PSO和PWM功能精準控制點膠過程，PSO控制點膠等間距輸出周期，PWM調節(jié)膠水的流量，確保在拐角處不會出現(xiàn)膠水堆積現(xiàn)象，保證了點膠的均勻性。

　　最后，通過位置同步跟隨功能，系統(tǒng)能夠持續(xù)調整點膠頭的位置，以同步于皮帶線上產品的實時軌跡位置(圖7)。

圖7

　　(3)系統(tǒng)動作流程

　　①上料：將待加工的產品放置在流水線皮帶上以待點膠處理。

　?、谝曈X拍照：可選軟觸發(fā)或硬件觸發(fā)相機拍照，通過傳感器信號觸發(fā)相機拍照，另一路接至控制器鎖存輸入，實時監(jiān)測產品拍照時流水線的編碼器當前位置。

　?、勰０迤ヅ?，坐標校準，排序加工：對拍攝的圖像進行模板匹配和坐標校準，確定實際加工坐標，并按照優(yōu)化的順序對產品進行排序加工。

　?、芄ぜ恢眉m偏：根據(jù)圖像識別結果進行位置糾偏，得到產品的點膠加工軌跡。

　?、蔹c膠模組加工：當產品到位時，點膠模組從待機位置出發(fā)，與皮帶線同步后，下降到加工位置并按預設軌跡進行點膠，完成后關閉點膠閥，并撤銷跟隨動作。

　?、薹祷卮龣C位：完成點膠后，點膠模組返回待機位置;若有下一個產品待加工，模組則直接調整返回路徑以進行下一產品的加工。

　　6 VPLC系列機器視覺運動控制一體機 | 方案應用優(yōu)勢

圖8

　　(1)成本效益與空間優(yōu)化：結合視覺與運動控制，無需額外配置工控機，從而節(jié)約成本并減少安裝空間;

　　(2)優(yōu)化傳統(tǒng)點膠工藝流程：具備提前開關膠、拐角減速和硬件位置比較輸出，確保膠水的精準噴涂，有效減少材料浪費，降低運營成本;

　　(3)靈活性與易安裝性：設備安裝簡便，具備高度的靈活性，可快速更換產線，無需復雜的拆裝過程;

　　(4)提高自動化程度：根據(jù)點膠速度自動調節(jié)皮帶線速度，實現(xiàn)多位置、高自由度的點膠作業(yè);

　　(5)生產效率提升：點膠過程中皮帶線持續(xù)運動，無需停頓，顯著提高整個產線的生產效率;

　　(6)可大批量進行點膠加工：減少對人工操作的依賴，節(jié)省時間和人力，適用于無人車間和高度自動化的生產環(huán)境。