正运动技术丨UVW 对位平台控制算法在视觉引导上的应用

今天正运动技术与大家分享一下“UVW 对位平台控制算法在视觉引导上的应用”。

UVW对位平台介绍

UVW对位平台，又称XXY、XYR 对位平台，属于三轴并联运动机构。通过3个线性移动轴的并联运动实现 X、Y 两轴线性运动和θz 轴旋转运动。

UVW对位平台是高精度视觉对位系统中机械执行部分，主要应用在曝光机、邦定机、光罩印刷机、WAFER 对位、零件安装、PCB 钻孔机、LCD 点灯特性检查、切割机、贴片机（LCD/FPC）、网版印刷机等场合。

原理

通过安装于同一平面的三个驱动轴的运动，实现定位要求（以下图示均以平台回零后的初始位置为基准）。

正运动技术UVW对位平台算法介绍

正运动技术的UVW平台运动控制算法采用机械手FRAME33模型，可以实现单轴直线运动、两轴线性插补、两轴圆弧插补、空间圆弧等复杂运动。

电机方向及角度范围：虚拟的XY满足右手法则，角度正向与虚拟XY满足右手法则，实际电机轴方向无要求，根据实际情况填写结构参数即可。

1）轴顺序

逆解时，将UVW关节轴映射到X，Y，θz 轴的算法。

BASE(Axis_u,Axis_v,Axis_w)

CONNFRAME(33,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_rz)

2）结构参数设置

建立机械手连接时，需要将机械结构参数依次填写到table数组中，参数说明如下。

关节轴电机参数设置，各轴的轴类型和脉冲当量要设置正确。

一个机械手的所有虚拟轴和关节轴的长度单位要求统一，一般都是mm单位。虚拟轴的一个mm的脉冲数一般建议设置为1000，表示精度为小数点后3位。

3）零点位置

保证VW轴是水平的。平台上任意一点可作为零点，保证结构参数Lu、Lv、Lw等机构参数正确即可。

4）逆解模式

BASE(Axis_u,Axis_v,Axis_w)

CONNFRAME(33,tablenum, Viraxis_x, Viraxis_y,Viraxis_rz)

WAIT LOADED

建立成功后，关节轴Axis_u、Axis_v、Axis_w中MTYPE将显示为33，IDLE显示为0。

此时只能操作虚拟轴Viraxis_x、Viraxis_y、Viraxis_rz在直角坐标系中运动，关节轴Axis_u、Axis_v、Axis_w会自动计算在关节坐标系中如何联合运动。

5）UVW平台运动控制算法示例程序如下

global lu,lv,lw,angleonecircle,diru,dirv,dirw

Lu = 20            '零点到U轴的垂直距离

Lv = 10            '零点到V轴的垂直距离  

Lw = 10            '零点到W轴的垂直距离

angleonecircle = 360000    '虚拟旋转轴一圈脉冲数

diru =   0  'U轴的方向，0 U轴与虚拟X正向一致，1反向

dirv =   0  'V轴的方向，0 V轴与虚拟Y正向一致，1反向

dirw =   0  'W轴的方向，0 W轴与虚拟Y正向一致，1反向

'''''关节轴设置

BASE(0,1,2)           '选择关节轴号

atype=1,1,1,1          '轴类型设为脉冲轴

UNITS=10000/1,10000/1,10000/1  '把U,V,W轴设成1mm的脉冲数

DPOS=0,0,0      '设置关节轴的位置，此处要根据实际情况来修改

speed=100,100,100        '速度参数设置

accel=1000,1000,1000

decel=1000,1000,1000

CLUTCH_RATE=10000,10000,10000  '使用关节轴的速度和加速度限制

'''''虚拟轴设置

BASE(6,7,8)

ATYPE=0,0,0            '设置为虚拟轴

'根据手册说明填写参数

TABLE(0,Lu,Lv,Lw,angleonecircle,diru,dirv,dirw)    

'运动精度，要提前设置，中途不能变化

UNITS=1000,1000  ,angleonecircle/360      

speed=200,200,200    '速度参数设置

accel=1000,1000,1000

decel=1000,1000,1000

'''''建立机械手连接

while 1

  if modbus_bit(0)=ON then  '输入0上升沿触发

    modbus_bit(0) = 0    

    BASE(0,1,2)       '选择关节轴UVW...

    CONNFRAME(33,0,6,7,8)   '第6/7/8轴作为虚拟的XY轴，启动逆解连接。

    WAIT LOADED         '等待运动加载，此时会自动调整虚拟轴的位置。

    ?"逆解模式"    

    while 1

      base(6,7,8)

      moveabs(5,5,5)

      wait idle(6)

      delay(100)      

    wend

  endif

Wend

程序执行后，虚拟轴(轴6，轴7，轴8）分别运动到5，5，5的位置，轴0，轴1，轴2分别运动到7.1872，3.6876，5.4374的位置，同时关节轴(轴0，轴1，轴2）的MTYPE均为33。

正运动技术UVW对位平台的算法实现

UVW平台一种可以实现以平面上任意一点为中心，进行旋转运动的装置，并可沿着任意的方向平移。UVW平台和视觉系统对接在一起，可以很快完成高精度的纠偏工作，重复定位精度高达±1μm。

正运动技术ZMC406运动控制器可根据系统需求搭配不同硬件平台，支持PC平台的各种操作系统（windows、Linux、iMac)以及各种上位机软件(C、C++、C#、Delphi、VB、.Net、LabVIEW、Python、MATLAB，等等）的应用。

正运动控制器/控制卡集成了UVW运动平台的运动控制算法配合视觉系统，能够满足UVW平台定位的对位应用场景，支持市面上主要品牌的UVW平台。正运动技术的参考方案中配置了运动控制测试文件和程序，提供例程源代码，特殊结构的机械手算法需求也可以定制开发。

本方案适用于需要高精度UVW对位平台的自动化设备，如印刷（丝印机、曝光机、贴标机），PCB相关（FPC 补强机机、PCB贴合机），3C电子（辅料贴合机、贴膜机、打标机）等行业。

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