市場應(yīng)用背景

紙盒天地蓋是一種常見的包裝形式，它是一種由更耐用、更厚的紙板或紙板材料制成的包裝硬盒，經(jīng)過預(yù)組裝，因此結(jié)構(gòu)堅固、穩(wěn)定，不易折疊或凹陷，通常用于高端包裝領(lǐng)域，如消費電子產(chǎn)品、食品禮盒、奢侈品、化妝品等產(chǎn)品硬盒包裝。

包裝行業(yè)近年來迅速發(fā)展，下游產(chǎn)業(yè)對紙盒天地蓋品質(zhì)和產(chǎn)能的需求不斷增加。客戶對產(chǎn)品外包裝有多樣化和高度定制化的需求，并同時面臨勞動力成本上升帶來的壓力。

▲多類紙盒天地蓋示意圖▲

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，紙盒天地蓋生產(chǎn)商通過部署自動化控制解決方案來降低生產(chǎn)成本，簡化流程，加速生產(chǎn)，提高效率，滿足客戶多樣化的設(shè)計生產(chǎn)需求，保持市場競爭力和企業(yè)持續(xù)盈利能力。

紙盒天地蓋成型的制作工序主要包括上料、折邊、上膠、定位貼合和盒體成型等。其中，“天地蓋定位貼合”最考驗精度與速度，是最關(guān)鍵的一步，對最終產(chǎn)出的產(chǎn)品外觀一致性和成型的品質(zhì)起決定性作用。

▲紙盒天地蓋成型工藝流程示意圖▲

市面上常見紙盒天地蓋貼合方案：

早期傳統(tǒng)的紙盒天地蓋組裝作業(yè)模式，主要依賴人工進行加工，工人操作強度大，工序繁瑣，生產(chǎn)效率低，一致性和穩(wěn)定性難以保證。

隨著市場對產(chǎn)能要求的提高，市面上普遍使用全自動紙盒天地蓋成型設(shè)備。通常采用“機械手本體 + 機械手電柜 + 機器視覺”的組合方案，實現(xiàn)自動定位貼合操作。

受限于傳統(tǒng)多組件集成方式，往往會面臨以下問題：

配件多、接線繁瑣、故障排查麻煩、開發(fā)周期長；

視覺與運動控制之間的數(shù)據(jù)交互效率不高；

軟硬集成度不高，功能整合度低；

多套硬件初始成本和維護成本高。

▲傳統(tǒng)方案機械手組合▲

正運動技術(shù)解決方案：

正運動技術(shù)根據(jù)市場需求，開發(fā)了基于VPLC系列視覺運動控制一體機和RTFuse開放式視覺運動控制解決方案所拓展的視覺SCARA天地蓋貼合解決方案，實現(xiàn)即插即用一站式解決方案，貼合精度可達±0.15mm。

可簡化SCARA天地蓋貼合的“視覺+運動控制+SCARA機械手控制”項目實施過程，同時有效提升生產(chǎn)效率和良率，靈活應(yīng)對多樣化、定制化的包裝需求，并降低對人工的依賴。

支持單物料定位與雙物料定位，多種天地蓋貼合的模式；

易學(xué)，易懂，易操作，專機專用細分行業(yè)視覺運動控制解決方案；

支持靜態(tài)視覺定位與動態(tài)視覺跟隨定位貼合，貼合速度更快、精度更高；

一鍵式視覺標定，即可快速進行等待位、取料位、貼合位等，簡易示教式操作；

軟硬件集成度高,VPLC7系列控制器集成SCARA機械手控制、機器視覺、工控機、輸入輸出控制與編碼器軸控制于一體，替代傳統(tǒng)的機械人“電柜箱+工控機+PLC”等，可降低軟硬件初始采購和維護成本，提高數(shù)據(jù)交互速率。

01 機器視覺運動控制一體機在視覺SCARA天地蓋貼合的解決方案

視覺SCARA天地蓋貼合運行視頻可點擊→“視覺SCARA天地蓋貼合解決方案”查看。

正運動視覺SCARA天地蓋貼合解決方案設(shè)計

20DI：來料傳感器、相機拍照信號、負壓表、拍盒傳感器等；

20DO：吸氣、吹氣、鏟刀、壓盒、夾盒，三色燈蜂鳴器等；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動器，控制SCRAR機械手，等其它控制軸；

4路單端脈沖輸出、2路本地差分脈沖軸：接步進/脈沖驅(qū)動器；

RS232通訊接口：第三方產(chǎn)品通訊；

EtherNET接口：千兆網(wǎng)口，接Gige面陣相機，實現(xiàn)視覺定位貼合應(yīng)用。

機器視覺與運動控制實現(xiàn)過程

▌機器視覺

經(jīng)過上膠的面紙隨著傳送帶輸送至相機下方，觸發(fā)相機拍照，進行視覺拍照定位，獲取面紙位置坐標和角度信息，并在坐標系數(shù)校準完成后，向SCARA機械手輸出面紙的實際坐標信息。隨后，機械手從固定的紙盒上料位抓取紙盒，并引導(dǎo)機械手執(zhí)行高精度的紙盒天地蓋定位貼合作業(yè)。

▌運動控制

上膠后的面紙經(jīng)傳送帶輸送至指定天地蓋定位貼合工位時，控制器通過IO信號觸發(fā)相機進行拍攝，相機完成面紙的拍攝和處理后，SCARA機械手根據(jù)視覺坐標數(shù)據(jù)，沿預(yù)設(shè)加工軌跡移動。

在整個過程中，控制器對SCARA機械手各關(guān)節(jié)軸進行實時位置、速度、加速度、吸力等參數(shù)的同步控制，防止抓取過程中產(chǎn)生滑移或偏移，并實現(xiàn)更平滑的運動軌跡，完成高精度貼合動作。

視覺SCARA天地蓋貼合工藝流程

方案應(yīng)用優(yōu)勢

成本效益與空間優(yōu)化：高度集成機械手、運動控制、機器視覺、IO控制等，無需額外配置工控機，節(jié)約成本并減少安裝空間，縮短項目周期與提高技術(shù)難度處理速度；

高精度貼合：配合高精度視覺采集系統(tǒng)，貼合精度可達±0.15mm，避免因人工操作導(dǎo)致的貼合偏差或返工，提高效率和良品率；

自動化程度高，降低用人成本：人機交互界面簡單易用，拖拽式編程和可視化設(shè)置降低培訓(xùn)難度，減少對操作人員的依賴；

柔性生產(chǎn)，快速換線：可覆蓋不同紙盒或面紙尺寸規(guī)格的貼合作業(yè)，滿足多樣化、定制化生產(chǎn)。當(dāng)工藝要求變化時，僅需調(diào)整參數(shù)程序，無需更換硬件等。

解決方案硬件配置

02 VPLC7系列機器視覺運動控制一體機

基于x86架構(gòu)的EtherCAT總線視覺運動控制器，跨平臺部署，支持脫機運行，內(nèi)置豐富的視覺和運動控制功能，大幅簡化配置流程。核內(nèi)數(shù)據(jù)交互速度快，顯著降低時間和成本投入，提高項目實施效率。

安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，能與其他控制單元部件（如伺服驅(qū)動器、傳感器、編碼器、控制閥等）和MES系統(tǒng)無縫集成。提供一體化開放式IPC形態(tài)的實時軟控制器/軟PLC集成的機器視覺+運動控制解決方案。

可選6-64軸運動控制（脈沖+EtherCAT總線），EtherCAT周期最快可達250us；

支持多種通訊接口，方便客戶集成現(xiàn)有系統(tǒng)中；

搭載MotionRT7，內(nèi)核交互，指令調(diào)用快至us級，支持第三方視覺軟件；

多核并行運算，能夠高效處理運動控制，機器視覺等自動化設(shè)備核心任務(wù)；

板載20路通用輸入（其中10路為高速輸入），20路高速輸出；

支持EtherCAT冗余功能，解決單點故障停機，自動診斷并持續(xù)運行，增強系統(tǒng)可靠性，簡化維護工作。

VPLC712產(chǎn)品宣傳視頻可點擊→“【緊湊型機器視覺運動控制一體機】x86平臺實時Windows機器視覺EtherCAT運動控制器VPLC712”查看。

03 RTFuse開放式視覺運動控制解決方案

RTFuse開放式視覺運動控制解決方案是一款基于VPLC視覺運動控制一體機為基礎(chǔ)，所研發(fā)的可拖拽式視覺運動控制簡易編程平臺與各細分行業(yè)所拓展相應(yīng)的視覺運動控制工藝包。

在降低用戶使用門檻的同時，也能夠滿足技術(shù)要求較高的行業(yè)應(yīng)用工藝需求，為客戶提供一站式的視覺運動控制的解決方案。

▌技術(shù)門檻低

可視化界面，拖拉拽中文組態(tài)編程，經(jīng)培訓(xùn)輕松上手可視化界面。

▌項目開發(fā)周期快

流程圖化編程，無需編寫大量代碼，從上至下執(zhí)行項目控制流程。

▌軟硬件集成度高

集成EtherCAT總線、脈沖混合控制，機器視覺、運動控制、集軟硬于一體易于設(shè)備調(diào)試與排除問題，同時支持工具功能拓展。

▌支持30+機械手類型

4軸模組、SCARA機械手、DELTA機械手、直角坐標機械手、6關(guān)節(jié)等。

審核編輯 黃宇