一种基于PMAC的运动控制检测方法和系统与流程

一种基于pmac的运动控制检测方法和系统
技术领域
1.本发明涉及检测系统技术领域，具体涉及一种基于pmac的运动控制检测方法和系统。


背景技术：

2.随着oled制造技术的发展，对oled面板检测的指标也越来越多。目前市场对曲面oled面板贴合边缘的裂纹检测大多使用线扫相机配合直线电机做简单运动控制，检测精度在1um级别。为了提升效率，要对四条边分开检测，增加多个通道，设备结构比较复杂；而且产品的r角无法实现有效检测。而且相机的倾斜角度调试需要手动调试，增加调试难度和时间。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于pmac的运动控制检测方法和系统，提升产品的检测精度、检出率和设备的自动化工作效率。
4.为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
5.本发明一方面提供一种基于pmac的运动控制检测方法，所述方法包括：
6.s105：将样本产品的轨迹数据导入pmac运动控制器的运动程序中；
7.s107：将样本产品固定在承载板上，pmac运动控制器运行所述运动程序控制所述样本产品移动到对位相机拍摄视野内，由对位相机拍摄下此时样本产品所在位置作为标准位置，同时pmac运动控制器记录所述标准位置，并由上位机将所述标准位置写入到对应的地址中；
8.s109：样本产品进入检测相机的拍摄视野内，pmac运动控制器按照运动程序控制承载板进行运动，并在运动的过程中控制检测相机对样本产品进行检测拍照，检测相机将拍摄的图片发送给上位机，上位机判断样本产品是否存在缺陷并定位缺陷位置；
9.s111：更换与所述样本产品同类型的其他待测产品到承载板上进行检测，所述待测产品运动到对位相机的拍摄视野内进行拍照，pmac运动控制器根据拍摄的照片对承载板的位置进行修正使待测产品移动到所述标准位置上，上位机将修正位置的数据写入pmac运动控制器的运动程序变量中；
10.s113：所述待测产品进入检测相机的拍摄视野内，pmac运动控制器按照运动程序控制承载板进行运动，并在运动的过程中控制检测相机对待测产品进行检测拍照，检测相机将拍摄的图片发送给上位机进行缺陷分析。
11.在一个具体实施例中，所述方法还包括：
12.s101：利用pmac运动控制器和/或人机交互装置对检测装置中的电机进行参数调试；
13.s103：对检测装置的第一水平轴、第二水平轴、第一驱动轴、第二驱动轴和竖直轴进行标定。
14.在一个具体实施例中，所述步骤s101还包括：
15.在上位机编写pmac运动控制器的测试程序，使pmac运动控制器根据所述测试程序控制所述电机进行运动，并根据电机的运动情况判断电机是否出现震荡现象，若是，则在出现震荡现象的电机上增加位置环或速度环的滤波器。
16.在一个具体实施例中，所述方法还包括：
17.s110：用户通过人机交互装置对样本产品的运动轨迹进行调整，并将调整后的运动轨迹数据写入所述pmac运动控制器的运动程序。
18.在一个具体实施例中，所述步骤s109和步骤s113中所述运动程序被设置为按照产品的直边
‑
弧形拐角
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直边
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弧形拐角
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直边
‑
弧形拐角
‑
直边
‑
弧形拐角的顺序进行运动。
19.本发明另一方面提供一种基于pmac的运动控制检测系统，所述系统包括：
20.pmac运动控制器、检测装置和上位机；
21.所述检测装置包括多个运动轴，所述pmac运动控制器用于通过控制多个运动轴进而控制待测产品在空间内实现直线和曲线运动，并采集待测产品的图像；
22.所述上位机用于设置所述pmac运动控制器的运动程序及参数，并对整个检测过程进行控制；
23.其中，
24.所述检测装置包括：
25.对位机构；所述对位机构包括对位相机，所述对位相机与pmac运动控制器通讯，所述pmac运动控制器接收对位相机采集的待测产品位姿信息；
26.调整机构；所述调整机构包括水平移动机构以及旋转机构，用以调整待测产品的位姿，并控制待测产品倾斜预设角度，使待测产品按照其边缘轨迹转动；
27.检测机构；所述检测机构包括检测相机，用以获取经位姿调整的待测产品的图片，并将所述图片上传至上位机进行缺陷分析。
28.在一个具体实施例中，所述pmac运动控制器采用pwm分别直驱控制多个运动轴。
29.在一个具体实施例中，所述系统还包括：
30.伺服放大器和人机交互装置；
31.所述人机交互装置与上位机及pmac运动控制器通讯，进行参数输入；
32.所述伺服放大器用于将来自所述pmac运动控制器的信号放大并传输给所述检测装置。
33.在一个具体实施例中，
34.所述检测装置还包括具有工作台面的载台；所述调整机构位于载台工作台面上；
35.待测产品设置在所述调整机构的承载板上；
36.所述水平移动机构包括第一电机、第二电机以及位移板，所述位移板被配置为在第一电机和第二电机的驱动下带动承载板在所述工作台面上沿第一水平轴和第二水平轴运动，所述第一水平轴和第二水平轴相互垂直；
37.所述旋转机构包括第三电机、第四电机、第一旋转组件以及第二旋转组件，
38.所述第一旋转组件包括有第一驱动轴，所述第一驱动轴的轴线平行于所述工作台面所在平面，
39.所述第二旋转组件包括有第二驱动轴，所述第二驱动轴的轴线垂直于所述工作台
面所在平面，
40.所述第三电机能够带动第一旋转组件的第一驱动轴，进而使承载板能相对于工作台面绕第一驱动轴的轴线旋转，
41.所述第四电机能够带动第二旋转组件的第二驱动轴，进而使承载板能相对于工作台面绕第二驱动轴的轴线旋转，
42.所述检测机构还包括沿竖直轴设置的滑轨和第五电机，
43.所述第五电机能够带动所述检测相机沿滑轨方向移动；
44.所述第一水平轴、第二水平轴、第一驱动轴、第二驱动轴以及竖直轴组合形成五轴运动控制。
45.在一个具体实施例中，所述检测相机包括显微相机和自动调焦系统。
46.本发明的有益效果如下：
47.本发明所提供的一种基于pmac的运动控制检测方法和系统灵活简便，节省设备空间，同时配合高精度的运动控制，能够进行微小的微米级的裂纹检测，提升产品的检测精度、检出率和设备的自动化工作效率，具有广泛的应用前景和商业价值。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有的技术方案，下面将对具体实施方式或现有的技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本技术的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1示出根据本发明一个实施例的一种基于pmac的运动控制检测系统的组成结构框图。
50.图2示出根据本发明一个实施例的检测装置的组成结构示意图。
51.图3示出根据本发明一个实施例的检测装置的旋转机构的组成结构示意图。
52.图4示出根据本发明一个实施例的检测装置的对位机构的组成结构示意图。
53.图5示出根据本发明一个实施例的一种基于pmac的运动控制检测方法流程图。
54.图6示出根据本发明一个实施例的一种电机速度的抛物线曲线图。
55.图7示出根据本发明一个实施例的一种电机运动过程中出现震荡现象时的曲线图。
具体实施方式
56.为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。以下通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可以做出变形与改进，也应视为本发明的保护范围。
57.本实施例一方面提供一种基于pmac的运动控制检测系统，用于对oled曲面屏进行裂纹检测，如图1所示，所述系统包括：
58.pmac(programmable multi
‑
axes controller，可编程多轴运动控制器)运动控制器、伺服放大器、检测装置、人机交互装置、上位机和网络交换机。
59.其中，如图2所示，所述检测装置包括：
60.具有工作台面的载台10。
61.用于支撑载台10的支撑框架11；所述支撑框架11与所述载台10之间包括有气浮件12；所述气浮件12位于所述载台的四个角部。
62.位于载台10工作台面上的调整机构；以及位于所述调整机构上的承载板20；待测产品设置在所述承载板20上。
63.所述调整机构包括：水平移动机构30以及旋转机构40，用以调整待测产品的位姿，并在对曲面屏待测产品进行检测时控制待测产品倾斜预设角度，使待测产品按照其边缘轨迹转动。
64.所述水平移动机构30包括：第一电机、第二电机以及由所述第一电机和第二电机控制驱动的位移板31，所述位移板31被配置为在第一电机和第二电机的驱动下带动承载板在所述工作台面上沿第一水平轴和第二水平轴运动，所述第一水平轴和第二水平轴相互垂直，其中，所述第一电机能够带动承载板20在所述工作台面上沿第一水平轴进行来回运动，所述第二电机能够带动承载板20在所述工作台面上沿第二水平轴进行来回运动。
65.如图3所示，所述旋转机构40包括第三电机、第四电机、第一旋转组件41以及第二旋转组件42；所述第一旋转组件41包括有第一驱动轴，所述第一驱动轴的轴线平行于所述工作台面所在平面；所述第二旋转组件42包括有第二驱动轴，所述第二驱动轴的轴线垂直所述工作台面所在平面；所述第三电机能够带动第一旋转组件41的第一驱动轴，进而使承载板能相对于工作台面绕第一驱动轴的轴线旋转；所述第四电机能够带动第二旋转组件42的第二驱动轴，进而使承载板能相对于工作台面绕第二驱动轴的轴线旋转。
66.检测机构50；所述检测机构50包括有位于所述承载板20上方位置的检测相机51、沿竖直轴设置的滑轨52和第五电机；所述第五电机能够带动所述检测相机51沿滑轨52方向移动；所述检测相机用以获取经位姿调整的待测产品的图片，并将所述图片上传至上位机进行缺陷分析。其中，所述检测相机进一步包括例如视野为1毫米的显微相机和自动调焦系统，所述自动调焦系统用于控制显微相机自动调焦。
67.对位机构60；如图4所示，所述对位机构60包括：对位相机61、龙门支架62和装配板调节件63；龙门支架62架跨在沿上架位置与检测位置之间的路径的两侧；所述对位相机61通过装配板调节件63可移动的装配在龙门支架62的横梁上，可沿支架水平移动，所述对位相机与pmac运动控制器通讯，所述pmac运动控制器接收对位相机采集的待测产品位姿信息，并通过调整机构控制待测产品进行位姿调整，确保检测位置的准确性，使待测产品能够更准确地移动到检测机构50的下方。本实施例优选对位相机61的数量为两个，其具体数量可以根据实际生产需要进行调整。
68.其中，所述第一电机到第五电机均未在图中示出，在一个具体实施例中，所述第一电机和第二电机是直线电机，直线电机的驱动平稳性更好。
69.所述检测装置中的所述第一水平轴、第二水平轴、第一驱动轴、第二驱动轴以及竖直轴组合形成五轴运动控制。
70.所述上位机用于设置所述pmac运动控制器的运动程序及参数，并对整个检测过程进行控制；整个系统的主要操作界面由上位机完成，上位机可以在界面上制作所述检测装置中第一电机到第五电机的jog(点动)动作，参数写入窗口，还包括控制整个系统的启动，
停止，报警复位的按钮。
71.由上述内容可知，所述检测装置包括多个运动轴，所述pmac运动控制器用于通过控制多个运动轴进而控制待测产品在空间内实现直线和/或曲线运动，并采集待测产品的图像；所述pmac运动控制器是整个检测系统的核心，能够调试所述检测装置中电机的参数，保证电机高精度，高平稳的运行，并具有抑制震动，高速等间距位置比较触发拍照等功能，采用pmac运动控制器能够将待测产品的移动以及相机的移动有效的匹配起来，有效的防止了在检测拍照时由于显微相机近距离拍摄和在待测产品旋转时竖直方向高度变化，出现待测产品撞击镜头的情况。其中，所述pmac运动控制器采用pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制技术)分别直驱控制所述检测装置中的电机即分别直驱控制所述多个运动轴。
72.所述人机交互装置与上位机及pmac运动控制器通讯，进行参数输入；例如手动设置所述第一电机到第五电机的pid、jog、示教以及显示报警代码等。
73.所述伺服放大器用于将来自所述pmac运动控制器的信号放大并传输给所述检测装置。
74.所述上位机、pmac运动控制器和人机交互装置通过所述网络交换机交互信息。其中，所述上位机与所述pmac运动控制器进行modbus(modbus为一种串行通信协议)通讯。
75.所述一种基于pmac的运动控制检测系统，既能通过简单的两轴插补实现兼容简单2d圆弧r角的检测；也能实现检测空间上的3d曲面，即曲面屏幕。
76.在一个具体实施例中，对待测产品为曲面屏产品进行检测时，第一旋转组件41能够控制待测产品倾斜一设定角度，在该倾斜状态下，第二旋转组件42可带动待测产品按照其边缘轨迹转动，同时检测机构50对产品进行拍照检测。
77.以待测产品为手机屏为例，存在长边、短边和r角，同时手机屏的长短边为曲面，在检测时通过第一旋转组件、第二旋转组件以及第二电机的配合控制待测产品在倾斜状态下沿长边移动，先进行长边检测，待长边检测完成后，随着手机屏的转动进行r角检测，在待测产品转动进行r角检测的过程中，待测产品的中心位置不变但其距离检测机构的位置发生变化，因此，为了保证在实际检测时检测机构距离产品位置不变，避免与检测机构发生干涉，需要在待测产品沿r角转动的过程中，控制第一电机同步带动待测产品沿第一水平轴前后调节。在其他实施例中，还可同步控制检测结构的升降进行调节，具体不做限制。
78.本实施例另一方面提供一种基于pmac的运动控制检测方法，如图5所示，所述方法包括：
79.s101：利用pmac运动控制器和/或人机交互装置对检测装置中的电机进行参数调试。
80.其中，参数调试包括调试电机的pid参数；同时还能够调整所述检测装置中电机的刚性和跟随误差等。pid参数调试是否合适直接影响到电机运动时的实时跟随误差，因此要确保参数调试没问题之后再进行后续的步骤；调试方法包括：在上位机编写pmac运动控制器的逻辑程序，使pmac运动控制器控制所述电机进行jog和定位等简单的操作，并判断所述电机在运动时是否有异响；若是，则代表pid参数的调试不合适，需要重新调试，若否，则代表pid参数调试合适。
81.调试方法还包括：在上位机编写pmac运动控制器的测试程序，比如画圆等图形的测试程序，使pmac运动控制器根据所述测试程序控制所述电机进行运动，并根据电机的运
动情况判断电机是否出现震荡现象，若是，则在出现震荡现象的电机上增加位置环或速度环的滤波器并调整电机的pid参数，直至电机在运动过程中不再出现震荡现象，则调试完成。
82.如图6所示，是电机速度的抛物线曲线图，其中曲线1为实际速度与给定速度，两者的重合性很好，证明在运动过程中跟随性很好，曲线2为跟随误差，调试时保证在1um级别左右。如图7所示，为电机运动过程中出现震荡现象时的曲线图，曲线3出现一个波峰，表明参数调试欠佳，需要通过增加位置环或者速度环的滤波器，来抑制电机运行过程中因电气原因而造成的震动，当曲线3达到平稳时，可以视为参数调试完成，此时的参数是电机运行的一个最佳参数。
83.由于五轴实际的安装位置并不是想象的那样横平竖直，各坐标轴之间的角度也不一定是90度，因此需要按照五轴系统的模型对五轴的位置进行标定，纠正因组装误差造成的坐标系歪斜的情况，进行垂直度计算，完成坐标系即五轴的垂直度补偿。
84.s103：对检测装置的第一水平轴、第二水平轴、第一驱动轴、第二驱动轴和竖直轴进行标定。
85.其中，对检测装置的第一水平轴、第二水平轴、第一驱动轴、第二驱动轴和竖直轴进行标定得到垂直度补偿值，并由上位机将所述垂直度补偿值补偿到pmac运动控制器对应的系统变量中进而完成标定。
86.s105：将样本产品的轨迹数据导入pmac运动控制器的运动程序中。
87.其中，提供样本产品的3d数据给加工中心，由加工中心机床建立与所述检测装置中的五轴相同的坐标系，模拟走刀的轨迹，生成一组原始轨迹数据并将所述原始轨迹数据改为pmac能够识别的语言，得到样本产品的轨迹数据；其中，可以通过例如cnc切削等工艺，走一遍样本样品边缘轨迹，进而生成一组原始轨迹数据。本领域技术人员能够理解，一般的检测产品不需要机加工操作确定轨迹的，但本发明的待测产品oled曲面屏是将弧形与直角边结合的不规则图形，因此需要通过机加工操作的方式获得检测轨迹。
88.s107：将样本产品固定在承载板上，pmac运动控制器运行所述运动程序控制所述样本产品移动到对位相机拍摄视野内，由对位相机拍摄下此时样本产品所在位置作为标准位置，同时pmac运动控制器记录所述标准位置，并由上位机将所述标准位置写入到对应的地址中；在一个具体实施例中，所述样本产品真空吸附在承载板上。
89.s109：pmac运动控制器运行所述运动程序控制样本产品进入检测相机的拍摄视野内，pmac运动控制器按照运动程序控制承载板进行运动，并在运动的过程中控制检测相机对样本产品进行检测拍照，检测相机将拍摄的图片发送给上位机，上位机判断样本产品是否存在缺陷并定位缺陷位置；其中，所述承载板保持较低的速度带动所述样本产品慢慢进入检测相机的拍摄视野内；检测相机拍摄的图片会经由伺服放大器、pmac运动控制器和网络交换机发送到所述上位机。
90.s110：用户通过人机交互装置对样本产品的运动轨迹进行调整，并将调整后的运动轨迹数据写入所述pmac运动控制器的运动程序。
91.其中，用户根据上位机接收到的图片通过人机交互装置将样本产品移动到拍摄图片质量不良、运动轨迹有误的区域或r角的各个拍摄点位图片对焦不清晰的区域对样本产品的运动轨迹进行调整，直至样本产品的运动轨迹无误且检测相机拍摄图片清晰后将调整
后的运动轨迹数据写入所述pmac运动控制器的运动程序。其中，所述拍摄图片的清晰度能够满足检测需要即为图片清晰即图片质量良好，否则为图片不清晰即图片质量不良。
92.s111：更换与所述样本产品同类型的其他待测产品到承载板上进行检测，pmac运动控制器运行所述运动程序控制所述待测产品运动到对位相机的拍摄视野内进行拍照，并根据拍摄的照片对承载板的位置进行修正使待测产品移动到所述标准位置上，上位机将修正位置的数据写入pmac运动控制器的运动程序变量中。
93.s113：pmac运动控制器运行所述运动程序控制所述待测产品进入检测相机的拍摄视野内，pmac运动控制器按照运动程序控制承载板进行运动，并在运动的过程中控制检测相机对待测产品进行检测拍照，检测相机将拍摄的图片发送给上位机进行缺陷分析。完成检测后，承载板会带着待测产品回到下料位。
94.其中，
95.所述运动程序中包含触发相机拍照的程序，对位相机和检测相机均受所述pmac运动控制器的控制进行拍照。
96.所述步骤s109和步骤s113中所述运动程序被设置为按照产品的直边
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弧形拐角
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直边
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弧形拐角
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直边
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弧形拐角
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直边
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弧形拐角的顺序进行运动。并在检测相机对产品的弧形拐角(即r角)进行检测拍照时设定多个拍摄点，以此来提高拍摄精度，例如手机屏的r角周长为20毫米时，在检测相机对手机屏的r角进行检测拍照时设定20
‑
30个拍摄点，拍摄20
‑
30张手机屏r角的图片。同时检测相机实时将拍摄的图片发送给上位机，上位机实时监控所述检测相机拍摄图片的情况。当产品为曲面屏时，为了更好的完成对产品的检测，所述步骤s109和步骤s113中对产品进行检测拍照时会通过调整机构控制产品倾斜预设角度，例如，在对曲面屏的长边进行检测时调整机构控制曲面屏倾斜42度，在对曲面屏的短边进行检测时调整机构控制曲面屏倾斜37度，在对曲面屏的r角进行检测时调整机构控制曲面屏随着轨迹逐步在37
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42度之间倾斜进而完成曲面屏的检测。具体倾斜角度根据产品情况而定，在此不做限定。
97.本领域技术人员可以理解，对于同一类型的待测产品，步骤s101到s110仅需执行一次，其他同类型的待测产品仅需执行s111和s113即可完成检测；当需要检测新的类型的待测产品时，可根据需要执行步骤s101和s103完成对系统的校准，并重新执行一遍后续所有步骤即可开始仅执行步骤s111和s113完成对新的类型的待测产品的批量检测。
98.本实施例所提供的一种基于pmac的运动控制检测方法和系统既可以做直边检测，也可以做空间上的曲线运动，走出r角的轨迹，而且检测精度可以达到0.5um级别；通过水平移动机构与旋转机构的配合带动承载板将待测产品输送到检测机构的检测范围内，通过旋转机构驱动承载板调整待测产品的角度和位置便于检测机构对产品进行检测，同时也可以通过水平移动机构调整待测产品相对于工作台面的位置辅助检测机构对产品进行检测，从而实现对待测产品的全面检测，显著提高了对待测产品检测的检测精度，且灵活简便，节省设备空间，能够提升产品的检出率和设备的自动化工作效率，具有广泛的应用前景和商业价值。
99.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发
明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。