什么是視覺飛拍？它有什么用途？

視覺飛拍是指被測物在連續運動過程中不停止，由硬件位置比較輸出進行位置同步觸發，相機到達指定拍照位時無需停軸即可瞬間完成高速抓拍。

通常需配合頻閃光源和縮短相機曝光時間，以在預設運動軌跡下采集運動中物體的清晰圖像，其核心在于“位置同步觸發信號輸出”，而不是“基于定時的軟觸發信號輸出”。

視覺飛拍常用于高速AOI外觀檢測、讀碼、定位測量與編帶分選等設備上。相比傳統視覺停拍（工件到位→停拍→再運動），飛拍可顯著提升節拍、無需頻繁啟停且拍照點位與位置綁定以降低速度波動帶來的位置漂移。

傳統光學篩選機市場應用瓶頸

在傳統光學篩選機中，提速后飛拍往往難以滿足“到位即拍”的精準抓拍需求。

因其控制系統采用PLC為主控，通過非實時通信TCP與上位機/視覺端交互，受限于PLC掃描周期、指令響應時間以及網絡傳輸延遲與抖動，導致觸發時間不穩定、拍照點位發生偏移，從而引發漏檢，限制篩選速度進一步提升，難以實現真正意義上的“運動即觸發、到拍照點位近零延時響應”。傳統PLC控制的設備產能普遍在300~500p/min。

因此光學篩選設備廠商要求控制系統需具備硬件位置比較輸出能力，以實現多工位精準觸發與高速同步執行。本篇通過介紹XPCIE1028運動控制卡在光學篩選機上的應用，展現其技術優勢與落地價值。

正運動技術解決方案：XPCIE1028在光學篩選機中的應用

正運動技術針對上述市場應用需求，推出了高速光學篩選機專用的XPCIE1028運動控制卡，具備篩選機所需的多通道視覺飛拍和精準觸發功能。比較輸出的動作由FPGA完成，沒有處理器間的軟件處理延遲，可應用于高速旋轉軸和高速線性移動平臺需要進行點位觸發的應用場合。

▌XPCIE1028 應用效果

可實現6000至15000+pcs/分鐘的IO觸發檢測速度！助力挑戰業內最高的18000pcs/min指標，實現在3ms內完成一個產品的完整檢測流程。

XPCIE1028控制卡可根據系統需求搭配不同PC硬件平臺，來實現2m/s的運行速度下最高10um的視覺飛拍精度，降低運行速度最高重復精度1um以內的視覺飛拍精度。

核心功能：多通道硬件位置比較輸出

視覺飛拍是正運動硬件位置比較輸出功能之一，在同一個控制系統內可配置最多1—12個自定義相機拍照點位輸出，每到達一個比較位置OP反轉一次。

控制器通過FPGA實時比對當前伺服旋轉軸實際位置（基于編碼器原始位置來觸發），高速輸入口連接光纖傳感器，實時感應并記錄物料位置，產品到達拍照點，us級硬觸發OP信號輸出，來精準下達觸發指令控制，將漏拍漏檢風險壓縮至最小。

（控制卡基于高速光學篩選功能的實現原理圖）

XPCIE1028 方案實現原理

通過設定多個比較位置，旋轉軸持續運動（不停止）經過每一個預設的多個點位，每經過一個拍照和排料觸發點位時，自動使用編碼器位置來輸出一個特定脈沖寬度的信號來觸發。不需上位機軟件或視覺處理軟件去管理相機觸發、排料觸發等問題。

『XPCIE1028具備16路高速輸出口，可1-16路視覺飛拍與高速吹氣排料自由設定』

HW_PSWITCH2指令

光學篩選機采用的是正運動HW_PSWITCH2的模式1，采用TABLE表存儲的數據點來進行比較，脈沖寬度由數據的間隔和運動速度共同決定，所以比較前先要將數據寫入“TABLE”中，然后再調用。

硬件位置比較輸出

指令用法

Mode=1：單軸比較

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

mode：1-啟動比較器

opnum：對應的輸出口

opstate：第一個比較點的輸出狀態

tablestart：第一個比較點絕對坐標所在TABLE編號

tableend：最后一個比較點絕對坐標所在TABLE編號

direction：第一個點判斷方向，0坐標負向，1坐標正向，-1不使用方向

XPCIE1028 控制卡篩選機硬件方案

8相機 + 8排料

12相機 + 4排料

方案適用的高速光學篩選機結構

XPCIE1028本身具備16路高速比較輸出，帶一個脈沖電機接口，支持雙卡擴展到32路，雙電機接口，物料緩存空間2W個。適用于轉盤式和皮帶式光學篩選機結構，協助客戶實現全自動AOI缺陷檢測。

轉盤式：

（1）單盤

（2）雙盤

皮帶式：

XPCIE1028 篩選機工藝控制流程

光學篩選機專用運動控制卡 XPCIE1028

支持電子凸輪、直線插補等運動控制功能；

板載28+2點通用輸入，32+2點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出；

板載4路脈沖輸出，其中一路專用脈沖軸接口（差分脈沖輸出+編碼器反饋）；

支持8路高速鎖存輸入口，可記錄轉盤來料位置；

多達16路精準輸出、硬件位置比較輸出，視覺飛拍和篩選吹氣高速輸出，可根據需求分配。

提供完整易用的運動控制篩選調試工具

針對XPCIE1028運動控制卡在全自動CCD光學篩選機上的應用，正運動技術提供完整的專用篩選機調試軟件，可實現最大15000pcs/分鐘的IO觸發檢測速度，只需要進行簡單的參數設置，搭配相機和視覺處理軟件，就可以快速實現全自動CCD視覺篩選，縮短開發周期，降低開發成本。

運動控制篩選調試參數說明

預留1—12個相機輸出口編號，每個相機可以單獨設置輸出口、觸發時間等參數；

預留1—8個吹氣輸出口編號，每個電磁閥可以單獨設置輸出口、觸發時間等參數；

來料物件篩選，最大值和最小值設置；

電機參數設置，方便客戶根據不同機型，自由配置參數；

物件檢測存儲上千組觸發數據，保證來料檢測記錄的效率和準確度；

每個相機存儲上百組觸發數據，提升視覺處理的效率和穩定性；

智能數據檢測，合格件、不合格件、物料丟失、物料誤吹等計數。

正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才，在堅持自主創新的同時，積極聯合各大高校協同運動控制基礎技術的研究，是國內工控領域發展最快的企業之一，也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業。主要業務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。

審核編輯 黃宇