多工位多通道视觉飞拍在光学筛选机中的应用

什么是视觉飞拍？它有什么用途？

视觉飞拍是指被测物在连续运动过程中不停止，由硬件位置比较输出进行位置同步触发，相机到达指定拍照位时无需停轴即可瞬间完成高速抓拍。

通常需配合频闪光源和缩短相机曝光时间，以在预设运动轨迹下采集运动中物体的清晰图像，其核心在于“位置同步触发信号输出”，而不是“基于定时的软触发信号输出”。

视觉飞拍常用于高速AOI外观检测、读码、定位测量与编带分选等设备上。相比传统视觉停拍（工件到位→停拍→再运动），飞拍可显著提升节拍、无需频繁启停且拍照点位与位置绑定以降低速度波动带来的位置漂移。

传统光学筛选机市场应用瓶颈

在传统光学筛选机中，提速后飞拍往往难以满足“到位即拍”的精准抓拍需求。

因其控制系统采用PLC为主控，通过非实时通信TCP与上位机/视觉端交互，受限于PLC扫描周期、指令响应时间以及网络传输延迟与抖动，导致触发时间不稳定、拍照点位发生偏移，从而引发漏检，限制筛选速度进一步提升，难以实现真正意义上的“运动即触发、到拍照点位近零延时响应”。传统PLC控制的设备产能普遍在300~500p/min。

因此光学筛选设备厂商要求控制系统需具备硬件位置比较输出能力，以实现多工位精准触发与高速同步执行。本篇通过介绍XPCIE1028运动控制卡在光学筛选机上的应用，展现其技术优势与落地价值。

正运动技术解决方案：XPCIE1028在光学筛选机中的应用

正运动技术针对上述市场应用需求，推出了高速光学筛选机专用的XPCIE1028运动控制卡，具备筛选机所需的多通道视觉飞拍和精准触发功能。比较输出的动作由FPGA完成，没有处理器间的软件处理延迟，可应用于高速旋转轴和高速线性移动平台需要进行点位触发的应用场合。

▌XPCIE1028 应用效果

可实现6000至15000+pcs/分钟的IO触发检测速度！助力挑战业内最高的18000pcs/min指标，实现在3ms内完成一个产品的完整检测流程。

XPCIE1028控制卡可根据系统需求搭配不同PC硬件平台，来实现2m/s的运行速度下最高10um的视觉飞拍精度，降低运行速度最高重复精度1um以内的视觉飞拍精度。

核心功能：多通道硬件位置比较输出

视觉飞拍是正运动硬件位置比较输出功能之一，在同一个控制系统内可配置最多1—12个自定义相机拍照点位输出，每到达一个比较位置OP反转一次。

控制器通过FPGA实时比对当前伺服旋转轴实际位置（基于编码器原始位置来触发），高速输入口连接光纤传感器，实时感应并记录物料位置，产品到达拍照点，us级硬触发OP信号输出，来精准下达触发指令控制，将漏拍漏检风险压缩至最小。

（控制卡基于高速光学筛选功能的实现原理图）

XPCIE1028 方案实现原理

通过设定多个比较位置，旋转轴持续运动（不停止）经过每一个预设的多个点位，每经过一个拍照和排料触发点位时，自动使用编码器位置来输出一个特定脉冲宽度的信号来触发。不需上位机软件或视觉处理软件去管理相机触发、排料触发等问题。

『XPCIE1028具备16路高速输出口，可1-16路视觉飞拍与高速吹气排料自由设定』

HW_PSWITCH2指令

光学筛选机采用的是正运动HW_PSWITCH2的模式1，采用TABLE表存储的数据点来进行比较，脉冲宽度由数据的间隔和运动速度共同决定，所以比较前先要将数据写入“TABLE”中，然后再调用。

硬件位置比较输出

指令用法

Mode=1：单轴比较

HW_PSWITCH2(1,opnum,opstate,tablestart,tableend[,direction])

mode：1-启动比较器

opnum：对应的输出口

opstate：第一个比较点的输出状态

tablestart：第一个比较点绝对坐标所在TABLE编号

tableend：最后一个比较点绝对坐标所在TABLE编号

direction：第一个点判断方向，0坐标负向，1坐标正向，-1不使用方向

XPCIE1028 控制卡筛选机硬件方案

8相机 + 8排料

12相机 + 4排料

方案适用的高速光学筛选机结构

XPCIE1028本身具备16路高速比较输出，带一个脉冲电机接口，支持双卡扩展到32路，双电机接口，物料缓存空间2W个。适用于转盘式和皮带式光学筛选机结构，协助客户实现全自动AOI缺陷检测。

转盘式：

（1）单盘

（2）双盘

皮带式：

XPCIE1028 筛选机工艺控制流程

光学筛选机专用运动控制卡 XPCIE1028

支持电子凸轮、直线插补等运动控制功能；

板载28+2点通用输入，32+2点通用输出，其中8路高速输入和16路高速输出；

板载4路脉冲输出，其中一路专用脉冲轴接口（差分脉冲输出+编码器反馈）；

支持8路高速锁存输入口，可记录转盘来料位置；

多达16路精准输出、硬件位置比较输出，视觉飞拍和筛选吹气高速输出，可根据需求分配。

提供完整易用的运动控制筛选调试工具

针对XPCIE1028运动控制卡在全自动CCD光学筛选机上的应用，正运动技术提供完整的专用筛选机调试软件，可实现最大15000pcs/分钟的IO触发检测速度，只需要进行简单的参数设置，搭配相机和视觉处理软件，就可以快速实现全自动CCD视觉筛选，缩短开发周期，降低开发成本。

运动控制筛选调试参数说明

预留1—12个相机输出口编号，每个相机可以单独设置输出口、触发时间等参数；

预留1—8个吹气输出口编号，每个电磁阀可以单独设置输出口、触发时间等参数；

来料物件筛选，最大值和最小值设置；

电机参数设置，方便客户根据不同机型，自由配置参数；

物件检测存储上千组触发数据，保证来料检测记录的效率和准确度；

每个相机存储上百组触发数据，提升视觉处理的效率和稳定性；

智能数据检测，合格件、不合格件、物料丢失、物料误吹等计数。

正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。

审核编辑 黄宇