攜視覺技術拓運動控制應用空間

       盡管視覺產(chǎn)品在整個自動化行業(yè)還屬于新興一類，但是，視覺系統(tǒng)和運動控制的結合發(fā)展早已不是一個嶄新的話題，只是其大規(guī)模的應用與普及卻始終難以達到。究其原因，可能是此前，中國市場對于視覺這類高端產(chǎn)品的需求尚不能達到產(chǎn)業(yè)這一規(guī)模，因而導致視覺系統(tǒng)和運動控制這一高端領域的研發(fā)技術仍然處于相對薄弱的環(huán)節(jié)。

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

       “如果說運動控制是人體四肢的話，那么視覺系統(tǒng)就是眼睛。兩者的結合，恰如其分地達到了手眼并用的功效。”研華設備自動化行業(yè)發(fā)展總監(jiān)李國忠先生如是說。他認為，機器視覺的應用，不僅僅能幫助控制系統(tǒng)實現(xiàn)準確的定位，還能做到及時的判別和辨識等功能。而這一功能，顯然在傳統(tǒng)的紡織及電子設備制造行業(yè)，以及一些新興的領域，如食品飲料包裝、LED生產(chǎn)、機械手臂及手機各部件的應用檢測等領域，有著極大的作用。為此，研華也將于2012年第二季度發(fā)布其自有的機器視覺產(chǎn)品EagleEye智能相機和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)預見到了未來自動化產(chǎn)業(yè)將是機器視覺與運動控制緊密結合的產(chǎn)業(yè)。所以，自研發(fā)伊始，凌華科技就展開了基于運動控制和機器視覺額技術融合、產(chǎn)品研發(fā)及應用。在這一領域，凌華擁有著業(yè)界無可比擬的技術和經(jīng)驗優(yōu)勢，不僅是在傳統(tǒng)的半導體設備制造及電子設備制造中，同時在如食品包裝、藥品檢測、TFT和LCD生產(chǎn)和測試、錢幣驗證、煙草及棉花檢測、手機各部件的檢測等新興領域，凌華都已經(jīng)能夠幫助用戶實現(xiàn)“一站式”服務，從計算平臺到運動控制軸卡，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)運營需求。

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

工業(yè)通信技術促運動控制發(fā)展

       近年來，在運動控制技術的發(fā)展中，與很多相關技術的融合共進也成為了至關重要的因素。除了近年來與視覺系統(tǒng)的結合，運動控制技術的發(fā)展也顯著受益于工業(yè)實時通信技術的不斷升級，正是這一基礎技術的不斷完善，為運動控制提升各方面性能提供了良好的技術基礎。

       與其他實時通信方式相比，工業(yè)實時以太網(wǎng)技術憑借著高傳輸速度、高帶寬等優(yōu)點，在當前無疑已經(jīng)成為適用于運動控制領域的最重要技術之一。盡管在不同技術背景和支持廠商的倡導下，EtherCAT、Powerlink、Profinet IRT、SERCOSⅢ等眾多實時以太網(wǎng)技術仍處于并存發(fā)展的態(tài)勢，但對于用戶來說，技術的不斷發(fā)展和日益開放的技術環(huán)境，使運動控制用戶的選擇越來越簡單易行。

       近年來，尤其在多軸傳動等領域，工業(yè)實時以太網(wǎng)基于其特性已經(jīng)可以進行一系列的支持，同時基于技術的不斷改進，這些實時以太網(wǎng)技術的開放性和相容性也變得越來越好。以EtherCAT實時以太網(wǎng)技術為例，其在運動控制領域起到的作用就越來越顯著。不僅在技術上具有更好的可行性，支持與應用這一技術標準的運動控制供應商也越來越多。

       對此，EtherCAT技術推廣工程師程庚談到：“EtherCAT以它傳輸速度快，帶寬利用率高達80%～97%，實時性高等特點在運動控制領域有突出優(yōu)勢，EtherCAT為現(xiàn)行的運動控制設備行規(guī)提供了簡單的接口，例如EtherCAT可以提供CANopen相同的通信機制，包括對象字典、PDO（過程數(shù)據(jù)對象）、SDO（服務數(shù)據(jù)對象），甚至網(wǎng)絡管理。用于伺服驅動和通信技術的SERCOS框架可以輕松地映射到EtherCAT中，該特性使用戶和設備制造商可以輕松完成從現(xiàn)有的現(xiàn)場總線到EtherCAT技術的轉換過程。”

       事實上，運動控制的需求直接來源于各個行業(yè)的各自特點。在當前運動控制應用比較典型的工業(yè)機器人、印刷包裝等一些行業(yè)場合中，工業(yè)通訊起到的作用也越來越關鍵。程庚認為，在工業(yè)機器人、印刷包裝等典型行業(yè)的運動控制應用中，快速通信、高實時性和系統(tǒng)擴展其它通信方式的難易程度等方面都是受到關注的，從這一角度來看，運動控制與工業(yè)通信兩者的結合也促成了各自的發(fā)展。

       在這種技術交叉發(fā)展的現(xiàn)狀下，運動控制產(chǎn)品提供商對多種工業(yè)通信技術的支持則越來越開放。例如，盡管一些運動控制供應商本身就是某些主流實時以太網(wǎng)技術的主要倡導者，但他們也在積極地尋求自身產(chǎn)品對其他網(wǎng)絡技術的兼容性。

       如果在以前，一種運動控制產(chǎn)品只能支持一到兩種以太網(wǎng)和總線標準的話，那么現(xiàn)在相應的協(xié)議轉換已經(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時性的系統(tǒng)。同時，BECKHOFF公司和部分ETG會員公司提供了其他通信方式到EtherCAT系統(tǒng)的轉換器件，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，主流的運動控制廠商絕大多數(shù)已經(jīng)成為了EtherCAT技術組織的會員，并已推出了支持EtherCAT通信的運動控制產(chǎn)品，如ABB、BECKHOFF、KOLLMORGEN、MAZAK、NI、Omron、Yaskawa等。在德國ETG聯(lián)合展臺上還可以看到多家支持EtherCAT運動控制廠商的產(chǎn)品在一個EtherCAT主站平臺下運作，在中國ETG聯(lián)合展臺也可以看到主流運動廠商的參與支持。

       事實上，在如Powerlink、SERCOSⅢ等其他工業(yè)實時以太網(wǎng)方面，受到廠商支持的力度同樣越來越大，從運動控制到整個控制系統(tǒng)的“一網(wǎng)貫穿”、實現(xiàn)更高性能的多軸運動控制等目標也已經(jīng)涌現(xiàn)?？梢姡\動控制和工業(yè)網(wǎng)絡的交互式發(fā)展，正在走向越來越可喜的方向。