《黑神話：悟空》的問世引起了“全民狂歡”，從瑞幸聯(lián)名到山西文旅，各界人士與媒體都在討論此部游戲大作，也創(chuàng)下了國產(chǎn)3A游戲的高光時(shí)刻。

　　在各位天命人熱血打怪、屢戰(zhàn)屢勝的同時(shí)，也有不少玩家直呼：“太難了!”。的確，這款歷經(jīng)六年精心打造的魂類游戲《黑悟空》，不僅挑戰(zhàn)難度高，對(duì)其配置也有一定要求。正如孫悟空斬妖除魔使用的金箍棒，各位玩家在游戲中激戰(zhàn)時(shí)同樣需要一件得心應(yīng)手的“神器”。但你們知道嗎?在各式各樣的鼠標(biāo)、手柄等游戲電子設(shè)備生產(chǎn)的背后，也是有著漫漫“取經(jīng)路”……

　　文/研華科技

　　1 五軸聯(lián)動(dòng)，空間異形加工自此不難矣

　　在消費(fèi)電子產(chǎn)品制造過程中，點(diǎn)膠和外觀瑕疵檢測等都是重要的加工工序。然而由于這類產(chǎn)品越來越多的三維異形化設(shè)計(jì)，讓這些工序變得更為復(fù)雜，譬如在對(duì)智能穿戴類產(chǎn)品/游戲設(shè)備，像鼠標(biāo)/手柄/手機(jī)等進(jìn)行側(cè)邊點(diǎn)膠時(shí)，直角坐標(biāo)型的點(diǎn)膠機(jī)械臂已經(jīng)無法滿足需求，因此需要機(jī)械臂在不同的姿態(tài)下將膠水精準(zhǔn)的點(diǎn)涂于產(chǎn)品的空間軌跡上。

　　簡單來說，如果采用傳統(tǒng)的二維加工和檢測控制方式，要應(yīng)對(duì)這些空間異形產(chǎn)品，就不得不多次調(diào)整和裝夾工件，才能在不同的角度上進(jìn)行加工，顯然這樣做的結(jié)果是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易導(dǎo)致誤差的累計(jì)影響加工質(zhì)量。

　　面向三維空間的五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)，即在原來的XYZ三軸平臺(tái)的基礎(chǔ)上，還加入了其中任意兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過這五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)，從而達(dá)到任意位置及姿態(tài)角的運(yùn)動(dòng)(圖1)。顯然，這種三維五軸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾，多個(gè)角度的加工，具有更高的加工自由度，從而大大提高產(chǎn)品的加工精度和加工效率，真正突破了復(fù)雜產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的加工“瓶頸”。

　　然而，五軸雖好，其控制難度同樣呈“指數(shù)級(jí)”增長，核心問題是如何進(jìn)行3D運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃解決軌跡來源的問題，以及如何根據(jù)軌跡進(jìn)行空間五軸聯(lián)動(dòng)控制的問題(圖2)。作為致力于軟硬件一體化專案的領(lǐng)先自動(dòng)化提供商，研華科技專門針對(duì)三維五軸應(yīng)用打造了一套創(chuàng)新易用的解決方案，大大降低了這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)門檻。

　　2 創(chuàng)新之策，令五軸聯(lián)動(dòng)輕松致之

　　事實(shí)上從運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的角度來看，目前硬件部分已經(jīng)趨同，而能夠給客戶帶來差異化競爭優(yōu)勢的恰恰在于軟件，尤其是能夠降低客戶的使用“門檻”，并具有一定專用屬性的平臺(tái)。那么相較于常見的運(yùn)動(dòng)控制卡加伺服驅(qū)動(dòng)器的方案，研華帶來的創(chuàng)新方案主要核心不但包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)等硬件，同時(shí)還加入了研華獨(dú)有的3D CAM軟件、五軸空間算法、空間標(biāo)定系統(tǒng)等軟件，根據(jù)應(yīng)用需求還可接入工業(yè)相機(jī)、傳感器和點(diǎn)膠閥等。研華三維五軸控制方案的架構(gòu)如圖如圖3所示。

　　在解決五軸控制核心關(guān)鍵的兩大挑戰(zhàn)方面，研華的這一方案首先是通過3D CAM軟件進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，大大解決了軌跡來源的問題(圖4)。也就是說，在該3D CAM軟件中，客戶導(dǎo)入加工產(chǎn)品的原始3D圖紙，選擇加工曲面和軌跡線，便可快速生成加工軌跡和姿態(tài)數(shù)據(jù)，從而為五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡提供精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。相比手動(dòng)示校軌跡的方式，大大提升了精度和效率，這在市面上已有的各種五軸聯(lián)動(dòng)控制方案中具有一定的開創(chuàng)性。

　　其次，根據(jù)軌跡進(jìn)行空間五軸聯(lián)動(dòng)控制這方面，研華的8軸運(yùn)動(dòng)控制卡加載了五軸控制算法進(jìn)行復(fù)雜軌跡控制，包括線速度恒速控制、軌跡段間平滑的速度交接等，?不僅提高了軌跡控制的效率和靈活性，?還允許客戶根據(jù)具體需求調(diào)整參數(shù)，?通過合理地設(shè)置位置、?速度和時(shí)間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高度靈活和精確的三維空間運(yùn)動(dòng)控制。?

　　而為了解決五軸加工工件旋轉(zhuǎn)所造成的的直線軸坐標(biāo)變化，該運(yùn)動(dòng)控制卡還采用了先進(jìn)的RTCP(旋轉(zhuǎn)刀尖跟隨)控制算法，從而自動(dòng)補(bǔ)償工件偏移，保證刀尖點(diǎn)沿目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)，大大減少調(diào)整加工姿態(tài)的輔助時(shí)間，同時(shí)提高加工精度。

　　此外，眾多不同的三維五軸應(yīng)用場景，也要求這類運(yùn)動(dòng)控制方案必須是一個(gè)相對(duì)開放和靈活的平臺(tái)。研華為此提供五軸控制的完整 API 供客戶進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，同時(shí)其 PC-Based 架構(gòu)，可彈性的整合機(jī)器視覺、激光測高傳感器或高精密的標(biāo)定治具夾，實(shí)現(xiàn)五軸應(yīng)用中所需的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心標(biāo)定、圖紙坐標(biāo)系與機(jī)臺(tái)機(jī)械坐標(biāo)系之間的位置標(biāo)定、補(bǔ)償及各姿態(tài)下的位置拾取。

　　目前，這一創(chuàng)新的解決方案已經(jīng)在多個(gè)空間異形軌跡加工應(yīng)用中得以落地，并贏得了客戶的一致認(rèn)可，這些應(yīng)用廣泛覆蓋了諸如PCB高元器件加固點(diǎn)膠、手機(jī)中框內(nèi)腔密封點(diǎn)膠、LCD/OLED屏孔內(nèi)壁點(diǎn)膠、手機(jī)充電器內(nèi)腔密封點(diǎn)膠、手機(jī)/智能穿戴類產(chǎn)品側(cè)邊點(diǎn)膠，手機(jī)、平板電腦、智能手表、充電器等3C產(chǎn)品曲面外觀瑕疵檢測等等。

　　事實(shí)上，從點(diǎn)膠、檢測到打磨、切割乃至激光打標(biāo)、激光焊接和激光雕刻等更廣泛的應(yīng)用場景，研華結(jié)合3D CAM軟件提取3D加工軌跡的三維五軸解決方案，都能夠解決其中的各種復(fù)雜曲面和多面加工難題，真正讓三維五軸技術(shù)助力現(xiàn)代科技產(chǎn)品順利取到“真經(jīng)”。

　　圖1 五軸聯(lián)動(dòng)示意圖

　　圖2 五軸聯(lián)動(dòng)控制

　　圖3 研華三維五軸控制方案架構(gòu)圖

　　圖4 研華方案通過3D CAM軟件進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃