作者：温培刚，上海知津信息科技有限公司
印刷行业的模切机是完成印刷产品覆膜切割的设备，由于覆膜印张存在定位的离散性，一直以来都需要人工干预，导致自动化程度比较低，浪费了大量人力。
自动印张调整装置是解决上述问题的一个机电装置，基本框图见图1：
整个系统先识别出印张上的位置mark点，然后计算出印张的位置，在时刻控制逻辑的控制下，生产控制伺服驱动器的梯形波脉冲，最后伺服驱动控制器控制电机通过三轴机械调整装置完成对纸张位置的调整，使之控制在0.05毫米的精度范围内，完成模切印张的全自动调整。其中控制逻辑还必须完成与上位机的参数交互和io控制等功能，同时系统还具有机械参数自整定功能。
按照常规的做法，系统需要配置工控机、运动控制卡、io卡、图像采集卡、光源驱动器等，才能完成系统的设计，但是在实际设计中发现，由于整个印张从拍照到调整到位只有100毫秒左右的时间，采用普通的工业相机进行数据采集到发送到工控机的数据延迟已经占用了大量的时间，无法满足系统苛刻的实时性要求，而采用高速相机可以降低系统延迟，却大大增加了系统成本，为此，需要考虑其他的设计方案。
采用智能相机作为核心来设计这个系统是一个理想的选择，最重要的一个原因是图像数据立即可用，节约了编码-传输-解码的时间。这样的选择使得系统可以在与工控机方案相当的成本下，完成系统功能。采用智能相机的方案系统组成见图2:
系统采用了两台知津科技的MV1系列智能相机，具有超小外形（64*47*29mm），强大的处理能力和丰富的IO的新一代紧凑机器视觉，相机采用了ARM+FPGA架构，配置了不同分辨率全帧曝光的图像传感器，开放的软件开发环境（QT/ Eclipse/OpenCV）使它非常适合传统机器检验和测量，同时内置的Linux操作系统也能满足用户对软件功能扩展的需要，标准配置的Ethernet、CAN、RS485总线也为工业应用提供了非常方便的互联。最重要的是，该相机内置的FPGA中实现了脉冲发生器功能，可以直接连接伺服控制器，并产生其需要的梯形加减速特性，同时还具备多轴联动和插补能力。
MV1系列智能相机外形如下，具有CE/FCC/IP67认证。
MV1系列智能相机采用FPGA作为IO控制处理单元，FPGA资源除了完成传统的传感器逻辑接口外，还可以根据具体应用需要进行编程，对IO口进行方便的功能设置，在最短的时间内完成一些附加功能，例如:
l PWM脉冲输出
l 伺服电机驱动脉冲输出（包括梯形加速曲线控制和多轴同步）
l 配置为触发输入、输出
l 标准GPIO
对于规模不大的紧凑系统，知津可以的MV1系列智能相机完全可以作为控制装置存在，避免使用PLC和运动控制卡等传统部件，在从系统的角度在降低成本的同时，极大地提高系统的整体可靠性。其中伺服电机驱动脉冲输出FPGA波形见下图：
系统照片如下：
随着工业自动技术的飞速发展，当前对机器视觉与整个系统连接和控制方面，有了更进一步的要求，特别是在移动机器人、汽车辅助安全、人机交互方面。与传统的机器视觉解决方案相比，知津科技基于ARM核与FPGA的架构的智能相机有下面一些明显的优点：
l 结构简单，紧凑小巧，节约现场安装空间
l 运行故障率低，可长时间运行
l 维护成本低，使用简单
l 整个系统的功耗大幅降低，可适用于电池供电系统
l 与现场其它设备连接简单
在这种智能相机架构设计中，能够充分挖掘FPGA可编程逻辑资源，使MV1系列相机具有了以往系统所欠缺的实时处理能力和运动控制能力，从而为智能相机的应用领域，探索了一个新的方向。
粤公网安备 44030402004702号