C#之Delta并联机械手的视觉同步分拣

科技科技 2024-07-03 07:01 广东

点击上方“正运动小助手”，随时关注新动态！

本文导读

前面两节课程我们介绍了怎么建立Delta并联机械手的正逆解以及如何通过视觉进行匹配定位。本节课程给大家分享如何通过C#语言开发正运动Delta并联机械手传送带同步的视觉分拣。

VPLC711硬件介绍

VPLC711是正运动推出的一款基于x86平台和Windows操作系统的高性能机器视觉EtherCAT运动控制器，具备强大的运算能力和灵活性。它具有出色的实时性能和多路高速硬件输入与多路高速PSO输出，能够精准控制多轴同步运动，并与外部设备实现多协议的高速通信。

VPLC711支持多种硬件接口和通信协议，方便与其他设备的连接和集成。除此之外，VPLC711还具备视觉处理功能，能够实时处理图像数据，实现视觉检测、测量和定位等应用。

VPLC711内置Windows运动控制实时内核MotionRT7，形成一种开放式IPC形态实时软控制器/软PLC，为用户提供灵活集成的运动控制+视觉一体化解决方案。

VPLC711硬件参数

1.采用x86高性能CPU，EtherCAT可支持1ms 64轴同步运行；

2.板载RS232，RS485，EtherNet*5，EtherCAT，USB3.0*4硬件接口；

3.板载20DI，其中4个高速色标锁存，2组高速单端编码器；

4.板载20DO，其中4个高速单端脉冲轴，4组高速PWM；

5.支持DVI-D，HDMI显示，支持双网口不同IP设置。

VPLC711视频介绍

想要了解更多关于VPLC711的详情介绍，可以点击“x86平台实时Windows机器视觉EtherCAT运动控制器VPLC711”查看。

C#语言进行Delta并联机械手的开发之运动库和视觉库的添加

1.在VS2010菜单“文件”→“新建”→“项目”，启动创建项目向导。

2.选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗体应用程序。

3.找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下（32位库为例）。

1）进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

2）选择“函数库2.1”文件夹。

3）选择“Windows平台”文件夹。

4）根据需要选择对应的函数库，这里选择32位库。

5）解压C#压缩包,里面有C#对应的函数库。

6）函数库具体路径如下。

4.将厂商提供的C#库文件以及相关文件复制到新建的项目中（注意这里面的PC函数库默认提供的是运动库，如果使用视觉功能还需要获取视觉库，视觉库可以找厂商的相关销售或技术人员获取）。

1）将Zmcaux.cs（运动库）和Zvision.cs（视觉库）文件复制到新建的项目里面中。

2）将zauxdll.dll、zmotion.dll和zvision.dll文件放入bin\debug文件夹中。

5.用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有文件，然后鼠标右击Zmcaux.cs与 Zvision.cs文件，点击包括在项目中。

6.双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux，using ZVision并声明控制器句柄g_handle。

PC函数介绍

1.链接控制器，获取链接句柄。

指令

ZAux_OpenEth

指令原型

int32 __stdcall ZAux_OpenEth(char *ipaddr, ZMC_HANDLE * phandle)

指令说明

以太网连接控制器。

输入参数

参数名	描述
Ipaddr	连接的IP地址

输出参数

参数名	描述
Phandle	返回的连接句柄

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

网口连接控制器

详细说明

1.网口采用RJ45标准网线接口，通讯速率为100Mbit/s。

2.控制器出厂的IP地址为192.168.0.11，端口号为502。对端通讯设备需与控制器处于同一网段,才可进行连接。

3.最常用的控制器连接方式。

4.ZMC_HANDLE 类型：Zmotion库中，专门用于控制卡连接数据定义类型；

2.皮带同步指令。

指令27

ZAux_Direct_MoveSync

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_MoveSync(ZMC_HANDLE handle,float imode,int synctime, float syncposition, int syncaxis, int imaxaxises, int *piAxislist, float *pfDisancelist)

指令说明

同步运动，皮带上物体跟随，此运动非插补运动，不保证运动轨迹为直线。

输入参数

参数名	描述
handle	连接标识。
imode	同步模式： imode =-1:结束模式,运动到指定的绝对位置，此模式运动如果后面紧接着其它ZAux_Direct_MoveSync指令，会被覆盖, 此模式下皮带轴无效。 imode =-2:强制结束，调用时强制停止原来的ZAux_Direct_MoveSync，运动到指定结束位置，此模式运动如果后面紧接着其它ZAux_Direct_MoveSync指令，会被覆盖, 此模式下皮带轴无效。 imode =-10: 跟随轴轴列表第一个轴跟随 imode =-20: 跟随轴轴列表第二个轴跟随 imode =-30: 跟随轴轴列表第二个轴跟随 imode =0+angle：皮带旋转角度。angle：皮带旋转角度，角度 = 皮带与跟随轴轴列表第1/2轴的正向旋转夹角。例如imode = PI/4，皮带在45度的方向；imode =PI/2，皮带在y方向；imode =PI，皮带在x负向；imode =(PI*1.75)，皮带在-45度的方向 imode=1000+tableindex, 轴号列表的跟踪比例依次存储table里面, 这样可以实现三维的皮带跟踪, 当皮带有倾斜的时候.( 固件版本20180209增加此功能)( tableindex:table寄存器起始编号)
synctime	同步时间，ms单位.运动在指定时间内完成，完成时轴跟皮带轴上物体保持速度一致。0表示根据运动轴的速度加速度来估计同步时间，可能不准确
syncposition	皮带轴物体被感应到时皮带轴的位置。此指令支持皮带轴坐标循环，但是在指令被调用时确保此参数位置和当前皮带轴位置之间没有发生坐标修改或循环操作，因此此指令调用时不要在坐标循环点附近
syncaxis	皮带轴轴号
imaxaxises	参与同步从轴总数
piAxislist	跟随轴轴号列表
pfDisancelist	皮带轴物体被感应到时从轴的绝对坐标位置

输出参数

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

皮带轴同步运动跟随

详细说明1

Imode：同步模式

Basic脚本快速验证指令用法

1.编写Basic测试脚本进行MoveSync指令的用法测试。

'**************************************************************************************'背景：假设有一对对射型的光电传感器固定在流水线的两端，来实时检测流水线上的产品到位情况'MOVESYNC指令参数填写说明：'syncposition：物体到感应点时皮带轴的位置，需要通过编码器锁存把产品的对应位置记录下来。'pos1:跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置，对于每个产品都是固定的。'**************************************************************************************GLOBAL CONST BeltAxis=4  '皮带轴是轴4GLOBAL CONST FollowAxis1=0  '跟随轴1是轴0GLOBAL CONST InducPos1=30  '跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置GLOBAL CONST StandbyPos1=50'跟随轴1的待机位GLOBAL CONST EmptyPos1=400  '跟随轴1的放料位'停止所有轴RAPIDSTOP(2)WAIT IDLE     '初始化相关轴的轴参数BASE(FollowAxis1, BeltAxis)ATYPE = 1,1UNITS = 1000,1000SPEED = 50,100DPOS = 0,0'触发示波器采集波形TRIGGERDELAY(1000)'跟随轴先运动到待机位BASE(FollowAxis1)MOVEABS(StandbyPos1)'皮带轴开始运动VMOVE(1)  AXIS(BeltAxis)'假设皮带运动到200的位置时，有一个产品被检测到BASE(FollowAxis1)Wait UNTIL MPOS(BeltAxis)> 200MOVESYNC(0, 2000, 200, BeltAxis, InducPos1) '跟随轴加速同步段该指令执行完后将同步上产品MOVE_OP(0, ON)                               '同步上后打开真空吸          MOVESYNC(0, 1000, 200, BeltAxis, InducPos1)  '继续同步1sMOVESYNC(-1, 0, 0, -1, EmptyPos1)            '走到放料位置MOVE_OP(0, OFF)                              '到放料位后关闭真空吸

2.通过RTSys软件的示波器观察波形，分析同步过程。

根据示波器的数据分析

1、产品刚刚被检测到时，皮带的位置是200，跟随轴的位置是50。

2、跟随轴追上产品，并保持速度和皮带轴同步时皮带的位置是400，跟随轴1的位置是230。

3、由1和2可知，产品在同步过程中前进了200（400-200）。

4、因为跟随轴1原点到光电传感器感应点的位置InducPos1我们给的数据是30，所以在跟随轴1和皮带平行的情况下，皮带带着产品往前跑了200后，此时此刻跟随轴1原点到光产品的实际距离是230（200+30）。

5、那么第4点计算的结果和第2的同步完成后跟随轴1的实际位置是一致的，所以流水线同步指令测试正常。

C#例程建设之视觉流水线同步分拣

1.皮带同步指令关键参数详细介绍。

ZAux_Direct_MoveSync（ZMC_HANDLE handle，float imode，int synctime，float syncposition，int syncaxis，int imaxaxises，int *piAxislist，float *pfDisancelist）.

（1）参数imode：

imode = 0+angle，表示同步模式，如果皮带和X轴平行，填0即可。

imode = -1，表示结束同步模式,可运动到指定的绝对位置，一般同步上抓取完物料后运动到放料位使用。

（2）参数synctime: 同步时间，ms单位.运动在指定时间内完成，完成时轴跟皮带轴上物体保持速度一致。0表示根据运动轴的速度加速度来估计同步时间。

（3）参数syncposition: 视觉或传感器识别到皮带是的产品时，皮带此时此刻的位置信息MPOS。

（4）参数pfDisancelist：如果是视觉定位产品时，这个参数直接填视觉识别到产品时产品的世界坐标。

如果用光电传感器检测产品时，这个参数是固定的，在传感器刚刚好感应到产品时，产品当前位置的绝对坐标。可以在此时此刻手动运动从轴来定位到产品处来获取位置信息。

2.视觉流水线同步分拣流程图。

（1）视觉匹配定位代码详情。

/************************************************************************************'任务编号：     无'函数功能：     视觉定位产品'Input：        无'Output：       无 '返回值：       子线程---进行视觉定位             **************************************************************************************/public void RunSubTaskVisua(){    int TempArrid = 0;    float TempVar = 0;    WriteLog("视觉功能正常启动");    while (SysRunFlag > 0)    {        //暂停按钮没有按下时        while (SysRunFlag == 1)         {            //采集图像            VisuaOper.CameAcquisition();            //进行模板匹配            RTDisplay.Image = VisuaOper.ShapeFind();            if (MainWindows.BeltMpos != 0)//如果采集照片的时候皮带编码器位置获取正常            {                //操作MoveSyncBuff数据先加锁                while (true)                {                    if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)                    {                        MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;                        break;                    }                }                //找到可以存储数据的数组起始下标                int ArrId = 0;                for (int i = 0; i < 50; i++)                {                    if (MainWindows.MoveSyncBuff[i, 0] == 0)                    {                        ArrId = i;                        break;                    }                }                //开始存储数据  一次匹配最多10个结果                TempArrid = ArrId;                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    //如果分数满足要求                    if (MainWindows.VisionRst[i, 0] >= MainWindows.VisionScore)                    {                        int j;                        //如果有重复的目标需要剔除                        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];   //存储匹配结果的X坐标                            MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 2] = MainWindows.VisionRst[i, 2];   //存储匹配结果的Y坐标                            MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 3] = MainWindows.VisionRst[i, 3];   //存储匹配结果的角度偏移                            MainWindows.MoveSyncBuff[ArrId, 4] = MainWindows.BeltMpos;          //存储匹配到产品时，传送带的位置信息                            ArrId = ArrId + 1;                            IdentiNum.Text = (Convert.ToInt32(IdentiNum.Text) + 1).ToString();                            WriteLog("视觉目标:" + "(" + MainWindows.VisionRst[i, 1].ToString("0,0") + "," + MainWindows.VisionRst[i, 2].ToString("0,0") + ")");                        }                    }                    //分数清空                    MainWindows.VisionRst[i, 0] = 0;                }                //解锁                MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;            }        }        Thread.Sleep(100);    }}

（2）流水线同步分拣代码详情。

/************************************************************************************'任务编号：     无'函数功能：     流水线同步分拣'Input：        无'Output：       无 '返回值：       无             **************************************************************************************/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);                //如果编码器位置抓取正确                if (0 == MainWindows.ZauxErr)                 {                    //编码器往前运动了多少                    TempMpos = TempMpos - MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4];

                    //判断是否处于同步起始区                    if (((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) >= MainWindows.SyncReX[0]) && ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) <= MainWindows.SyncReX[1]))                    {                        WriteLog("开始同步抓取");                        //取一组数据                        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                       //下发同步运动的指令                       //0、复位输出口                        zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 0);                        //1、先同步上传送带                        zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 0, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);                        //2、同步一段时间(关节轴有滞后) 50ms                        zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(MainWindows.g_Handle, 0, 50, MainWindows.MoveSyncBuff[0, 4], MainWindows.ConveyorAxisId, 4, MainWindows.gVAxisList, MoveSyncTemp);                        //3、打开真空吸嘴                        zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(MainWindows.g_Handle, MainWindows.gVAxisList[0], MainWindows.VacSucIo, 1);                        //4、同步一段时间 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轴提升到安全高度，选择轴到放料角度                        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、解除同步去放料点                        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、关闭真空吸嘴放料,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数据先加锁                        while (true)                        {                            if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)                            {                                MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;                                break;                            }                        }                        //视觉匹配缓冲区数据往前覆盖                        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];                        }                        //解锁                        MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;                        //等待输出口打开                        int TimeOut = 10000;                        TimeOut = 100000;                        //等待轴停止                        int AxisIdle = 0;                 //轴停止状态                        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)                        {                            //超时要报错，程序要停止                            WriteLog("等待轴停止超时");                            //Thread.Sleep(100);                            SysRunFlag = 0;                            break;                        }                        SortNum.Text = (Convert.ToInt32(SortNum.Text) + 1).ToString();                        WriteLog("放料成功");                        //退出while 单次循环                        continue;                    }                    else if ((MainWindows.MoveSyncBuff[0, 1] + TempMpos) > MainWindows.SyncReX[1])                    {                        //操作MoveSyncBuff数据先加锁                        while (true)                        {                            if (MainWindows.SetMoveSyncFlag == 0)                            {                                MainWindows.SetMoveSyncFlag = 1;                                break;                            }                        }                        //视觉匹配缓冲区数据往前覆盖                        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];                        }                        //解锁                        MainWindows.SetMoveSyncFlag = 0;                        //如果视觉匹配缓冲区没有数据了                        if (MainWindows.MoveSyncBuff[0, 0] == 0)                        {                            //Delta去待机位                            zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);                            WriteLog("去待机位");                        }                    }                }            }            else            {                //Delta去待机位                zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(MainWindows.g_Handle, 4, MainWindows.gVAxisList, MainWindows.StandPos);            }            Thread.Sleep(50);        }        //停止传送带        zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(MainWindows.g_Handle, MainWindows.ConveyorAxisId, 2);    }}