視覺自動鎖螺絲機是工業生產制造流水線中使用比較廣泛的自動化產品，針對生產過程中需要進行螺絲鎖付的工序，通過機器視覺系統對螺孔進行圖像的采集、分析和處理，對螺孔進行定位，并進行螺絲鎖付。

視覺鎖螺絲機系統主要分采集處理環節和動作執行環節。采集處理的核心是PC上位機，它具備獲取圖像、運算處理、與CMC運動控制器交互的功能。動作執行環節的核心是CMC運動控制器，它能根據上位機發送的坐標位置控制運動機構到指定的位置，再借助真空吸嘴與螺絲槍完成擰螺絲。通過CMC運動控制器的I/O接口，能與常用的I/O設備交互來獲取實際生產狀況。另外基于工業實際生產中的方便操作與觀察，HMI就發揮了便利的作用，它能與CMC運動控制器相互交互數據，便于臨時修改參數和運行信息的觀察。

01   系統架構

1.1  CMC運動控制器

本方案執行機構的核心采用MCS-210運動控制器。MCS-210運動控制器是基于CMC芯片開發的，是支持G代碼編程的4軸高性能獨立式運動控制器。MCS-210提供了4軸電機控制輸出接口、4路編碼器輸入接口、1路手輪軸、通用I/O信號接口、高速PWM信號接口。以及提供了10/100M自適應以太網接口、RS485、RS232、CANopen等通訊接口。同時還具備ADC、DAC輸入輸出接口，支持外部SD卡存儲功能，內置FRAM，FLASH芯片。

在運動控制方面，MCS-210支持四軸三聯動、空間直線插補、平面圓弧插補、JOG 點動、機械原點回歸、可變速運行、直線加減速、S曲線加減速等功能。

MCS-210運動控制器

鎖螺絲機采用X、Y軸作為平移軸，采用直線插補方式。Z軸帶動螺絲槍在垂直方向運動，單軸加減速方式。每個軸配備三個接近開關，正、負限位和原點。上位機下發工位坐標后，三軸帶動螺絲槍和真空吸嘴，去指定取料位置取料然后去設定位置擰螺絲。

1.2    PC上位機

工業生產中常采用工控機作為主機來運行上位機平臺。它具備眾多通訊接口，能通過網口或USB口獲取工業相機的信息，能通過網口(TCP/IP)與下位機通訊。此外它也能運算和處理數據。當用戶新建模板后，上位機會把之后獲取的圖片與模板庫對比，自動識別出對應哪套模板，并下發坐標信息和啟動信號給下位機。

1.3  運動機構

運動機構由伺服電機來驅動軸，根據CMC運動控制器下發的坐標，實現物料在水平面、垂直方向的輸送。

1.4   I/O設備

工業生產中，數字量輸入輸出設備是必不可少的。系統中將各類按鈕、軸的原點、正負限位開關作為輸入信號，將三色燈、指示燈、螺絲槍方向控制等作為輸出信號。

1.5    真空吸嘴與螺絲槍

作為加工的執行機構，真空發生器產生負壓吸住螺絲，到達指定位置后開啟螺絲槍擰緊螺絲。螺絲槍的下降速度與高度、正反轉擰緊/松、扭矩可在上位機或觸摸屏中配置。

1.6   工業相機

工業相機主要用于拍照，能通過USB線與工控機連接并將圖像信息傳給上位機。關于攝像頭，需結合實際拍攝距離和角度，選型時注意供電和通訊接口、分辨率、鏡頭焦距、色彩類型、像素值等關鍵參數。

1.7   HMI

在系統組網中HMI也承擔著主站的角色，它與CMC運動控制器進行數據交互，能夠修改PC上位機下發的值，以及能夠存儲一些數據和日志信息。對于現場操作人員，使用極為方便。

02  系統使用方法

2.1   上位機端配置

對于新的產品，需要對其建立模板。根據XY軸的機械原點，首先在水平操作面上定義視覺識別的原點，再定義物理單位mm與像素的比例關系。之后根據打孔的先后順序，依次框選照片中的孔位，同時需要設置每個孔位的參數。

具體的系統使用流程如下：

2.2   觸摸屏使用

與上位機一樣，觸摸屏在系統網絡中也充當主站的作用，與PC上位機和CMC運動控制器采用ModbusTCP通訊。通常設立在加工現場方便操作人員使用。

觸摸屏中可觀察系統實時運行狀況、配置參數及查詢報警信息等。

03   優缺點對比

04   系統接線圖