C#之Delta并联机械手的视觉同步分拣
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；
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。
一、C#语言进行Delta并联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bindebug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。
二、PC函数介绍
1.链接控制器，获取链接句柄。
2.皮带同步指令。
三、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4 GLOBAL CONST FollowAxis1=0 '跟随轴1是轴0 GLOBAL 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 = 1,1 UNITS = 1000,1000 SPEED = 50,100 DPOS = 0,0 '触发示波器采集波形 TRIGGER DELAY(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)> 200 MOVESYNC(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1s MOVESYNC(-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。
四、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);
}
}
本次，正运动技术C#之Delta并联机械手的视觉同步分拣，就分享到这里。
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