攜視覺技術(shù)拓運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用空間

       盡管視覺產(chǎn)品在整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)還屬于新興一類，但是，視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制的結(jié)合發(fā)展早已不是一個(gè)嶄新的話題，只是其大規(guī)模的應(yīng)用與普及卻始終難以達(dá)到。究其原因，可能是此前，中國市場(chǎng)對(duì)于視覺這類高端產(chǎn)品的需求尚不能達(dá)到產(chǎn)業(yè)這一規(guī)模，因而導(dǎo)致視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制這一高端領(lǐng)域的研發(fā)技術(shù)仍然處于相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。

       如今隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，一定程度上降低了運(yùn)動(dòng)控制和視覺系統(tǒng)的開發(fā)難度和開發(fā)成本，曾經(jīng)只專精于運(yùn)動(dòng)控制，或視覺系統(tǒng)的自動(dòng)化廠商也逐漸開始加入到了機(jī)器視覺的研發(fā)隊(duì)伍上來。

       “如果說運(yùn)動(dòng)控制是人體四肢的話，那么視覺系統(tǒng)就是眼睛。兩者的結(jié)合，恰如其分地達(dá)到了手眼并用的功效。”研華設(shè)備自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展總監(jiān)李國忠先生如是說。他認(rèn)為，機(jī)器視覺的應(yīng)用，不僅僅能幫助控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，還能做到及時(shí)的判別和辨識(shí)等功能。而這一功能，顯然在傳統(tǒng)的紡織及電子設(shè)備制造行業(yè)，以及一些新興的領(lǐng)域，如食品飲料包裝、LED生產(chǎn)、機(jī)械手臂及手機(jī)各部件的應(yīng)用檢測(cè)等領(lǐng)域，有著極大的作用。為此，研華也將于2012年第二季度發(fā)布其自有的機(jī)器視覺產(chǎn)品EagleEye智能相機(jī)和Inspector Pro視覺軟件。

       而在和凌華科技許杰弘先生的交流中，記者得知，早在多年前，凌華科技就已經(jīng)預(yù)見到了未來自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)將是機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制緊密結(jié)合的產(chǎn)業(yè)。所以，自研發(fā)伊始，凌華科技就展開了基于運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺額技術(shù)融合、產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，凌華擁有著業(yè)界無可比擬的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，不僅是在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體設(shè)備制造及電子設(shè)備制造中，同時(shí)在如食品包裝、藥品檢測(cè)、TFT和LCD生產(chǎn)和測(cè)試、錢幣驗(yàn)證、煙草及棉花檢測(cè)、手機(jī)各部件的檢測(cè)等新興領(lǐng)域，凌華都已經(jīng)能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)“一站式”服務(wù)，從計(jì)算平臺(tái)到運(yùn)動(dòng)控制軸卡，從圖像采集到圖像分析軟件等，全方位地滿足客戶的生產(chǎn)運(yùn)營需求。

       盡管如此，運(yùn)動(dòng)控制的視覺之路還很漫長，但是在眾多優(yōu)秀的自動(dòng)化廠商努力下，必將在未來呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)。

工業(yè)通信技術(shù)促運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展

       近年來，在運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展中，與很多相關(guān)技術(shù)的融合共進(jìn)也成為了至關(guān)重要的因素。除了近年來與視覺系統(tǒng)的結(jié)合，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展也顯著受益于工業(yè)實(shí)時(shí)通信技術(shù)的不斷升級(jí)，正是這一基礎(chǔ)技術(shù)的不斷完善，為運(yùn)動(dòng)控制提升各方面性能提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

       與其他實(shí)時(shí)通信方式相比，工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)憑借著高傳輸速度、高帶寬等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前無疑已經(jīng)成為適用于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的最重要技術(shù)之一。盡管在不同技術(shù)背景和支持廠商的倡導(dǎo)下，EtherCAT、Powerlink、Profinet IRT、SERCOSⅢ等眾多實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)仍處于并存發(fā)展的態(tài)勢(shì)，但對(duì)于用戶來說，技術(shù)的不斷發(fā)展和日益開放的技術(shù)環(huán)境，使運(yùn)動(dòng)控制用戶的選擇越來越簡單易行。

       近年來，尤其在多軸傳動(dòng)等領(lǐng)域，工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)基于其特性已經(jīng)可以進(jìn)行一系列的支持，同時(shí)基于技術(shù)的不斷改進(jìn)，這些實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的開放性和相容性也變得越來越好。以EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)為例，其在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域起到的作用就越來越顯著。不僅在技術(shù)上具有更好的可行性，支持與應(yīng)用這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制供應(yīng)商也越來越多。

       對(duì)此，EtherCAT技術(shù)推廣工程師程庚談到：“EtherCAT以它傳輸速度快，帶寬利用率高達(dá)80%～97%，實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域有突出優(yōu)勢(shì)，EtherCAT為現(xiàn)行的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備行規(guī)提供了簡單的接口，例如EtherCAT可以提供CANopen相同的通信機(jī)制，包括對(duì)象字典、PDO（過程數(shù)據(jù)對(duì)象）、SDO（服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象），甚至網(wǎng)絡(luò)管理。用于伺服驅(qū)動(dòng)和通信技術(shù)的SERCOS框架可以輕松地映射到EtherCAT中，該特性使用戶和設(shè)備制造商可以輕松完成從現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線到EtherCAT技術(shù)的轉(zhuǎn)換過程。”

       事實(shí)上，運(yùn)動(dòng)控制的需求直接來源于各個(gè)行業(yè)的各自特點(diǎn)。在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用比較典型的工業(yè)機(jī)器人、印刷包裝等一些行業(yè)場(chǎng)合中，工業(yè)通訊起到的作用也越來越關(guān)鍵。程庚認(rèn)為，在工業(yè)機(jī)器人、印刷包裝等典型行業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中，快速通信、高實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)擴(kuò)展其它通信方式的難易程度等方面都是受到關(guān)注的，從這一角度來看，運(yùn)動(dòng)控制與工業(yè)通信兩者的結(jié)合也促成了各自的發(fā)展。

       在這種技術(shù)交叉發(fā)展的現(xiàn)狀下，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品提供商對(duì)多種工業(yè)通信技術(shù)的支持則越來越開放。例如，盡管一些運(yùn)動(dòng)控制供應(yīng)商本身就是某些主流實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的主要倡導(dǎo)者，但他們也在積極地尋求自身產(chǎn)品對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的兼容性。

       如果在以前，一種運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品只能支持一到兩種以太網(wǎng)和總線標(biāo)準(zhǔn)的話，那么現(xiàn)在相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換已經(jīng)變得輕松得多。而從用戶的角度看，這種變化帶來的不僅僅是成本的改善，也使模塊化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更加方便

       程庚也以EtherCAT為例談到，EtherCAT可以給用戶帶來高速通信和高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)。同時(shí)，BECKHOFF公司和部分ETG會(huì)員公司提供了其他通信方式到EtherCAT系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器件，可以更加便捷地將其他通信掛接到EtherCAT系統(tǒng)中。

       據(jù)程庚介紹，主流的運(yùn)動(dòng)控制廠商絕大多數(shù)已經(jīng)成為了EtherCAT技術(shù)組織的會(huì)員，并已推出了支持EtherCAT通信的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品，如ABB、BECKHOFF、KOLLMORGEN、MAZAK、NI、Omron、Yaskawa等。在德國ETG聯(lián)合展臺(tái)上還可以看到多家支持EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制廠商的產(chǎn)品在一個(gè)EtherCAT主站平臺(tái)下運(yùn)作，在中國ETG聯(lián)合展臺(tái)也可以看到主流運(yùn)動(dòng)廠商的參與支持。

       事實(shí)上，在如Powerlink、SERCOSⅢ等其他工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)方面，受到廠商支持的力度同樣越來越大，從運(yùn)動(dòng)控制到整個(gè)控制系統(tǒng)的“一網(wǎng)貫穿”、實(shí)現(xiàn)更高性能的多軸運(yùn)動(dòng)控制等目標(biāo)也已經(jīng)涌現(xiàn)。可見，運(yùn)動(dòng)控制和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的交互式發(fā)展，正在走向越來越可喜的方向。