市場應用背景

紙盒天地蓋是一種常見的包裝形式，它是一種由更耐用、更厚的紙板或紙板材料制成的包裝硬盒，經過預組裝，因此結構堅固、穩定，不易折疊或凹陷，通常用于高端包裝領域，如消費電子產品、食品禮盒、奢侈品、化妝品等產品硬盒包裝。

包裝行業近年來迅速發展，下游產業對紙盒天地蓋品質和產能的需求不斷增加。客戶對產品外包裝有多樣化和高度定制化的需求，并同時面臨勞動力成本上升帶來的壓力。

▲多類紙盒天地蓋示意圖▲

為應對這些挑戰，紙盒天地蓋生產商通過部署自動化控制解決方案來降低生產成本，簡化流程，加速生產，提高效率，滿足客戶多樣化的設計生產需求，保持市場競爭力和企業持續盈利能力。

紙盒天地蓋成型的制作工序主要包括上料、折邊、上膠、定位貼合和盒體成型等。其中，“天地蓋定位貼合”最考驗精度與速度，是最關鍵的一步，對最終產出的產品外觀一致性和成型的品質起決定性作用。

▲紙盒天地蓋成型工藝流程示意圖▲

市面上常見紙盒天地蓋貼合方案：

早期傳統的紙盒天地蓋組裝作業模式，主要依賴人工進行加工，工人操作強度大，工序繁瑣，生產效率低，一致性和穩定性難以保證。

隨著市場對產能要求的提高，市面上普遍使用全自動紙盒天地蓋成型設備。通常采用“機械手本體+機械手電柜+機器視覺”的組合方案，實現自動定位貼合操作。

受限于傳統多組件集成方式，往往會面臨以下問題：

• 配件多、接線繁瑣、故障排查麻煩、開發周期長；

• 視覺與運動控制之間的數據交互效率不高；

• 軟硬集成度不高，功能整合度低；

• 多套硬件初始成本和維護成本高。

▲傳統方案機械手組合▲

正運動技術解決方案：

正運動技術根據市場需求，開發了基于VPLC系列視覺運動控制一體機和RTFuse開放式視覺運動控制解決方案所拓展的視覺SCARA天地蓋貼合解決方案，實現即插即用一站式解決方案，貼合精度可達±0.15mm。

可簡化SCARA天地蓋貼合的“視覺+運動控制+SCARA機械手控制”項目實施過程，同時有效提升生產效率和良率，靈活應對多樣化、定制化的包裝需求，并降低對人工的依賴。

• 支持單物料定位與雙物料定位，多種天地蓋貼合的模式；

• 易學，易懂，易操作，專機專用細分行業視覺運動控制解決方案；

• 支持靜態視覺定位與動態視覺跟隨定位貼合，貼合速度更快、精度更高；

• 一鍵式視覺標定，即可快速進行等待位、取料位、貼合位等，簡易示教式操作；

• 軟硬件集成度高,VPLC7系列控制器集成SCARA機械手控制、機器視覺、工控機、輸入輸出控制與編碼器軸控制于一體，替代傳統的機械人“電柜箱+工控機+PLC”等，可降低軟硬件初始采購和維護成本，提高數據交互速率。

01 機器視覺運動控制一體機在視覺SCARA天地蓋貼合的解決方案 

▲ 視覺SCARA天地蓋貼合運行視頻▲

 

正運動視覺SCARA天地蓋貼合解決方案設計

• 20DI：來料傳感器、相機拍照信號、負壓表、拍盒傳感器等；

• 20DO：吸氣、吹氣、鏟刀、壓盒、夾盒，三色燈蜂鳴器等；

• EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅動器，控制SCRAR機械手，等其它控制軸；

• 4路單端脈沖輸出、2路本地差分脈沖軸：接步進/脈沖驅動器；

• RS232通訊接口：第三方產品通訊；

• EtherNET接口：千兆網口，接Gige面陣相機，實現視覺定位貼合應用。

機器視覺與運動控制實現過程

▌ 機器視覺

經過上膠的面紙隨著傳送帶輸送至相機下方，觸發相機拍照，進行視覺拍照定位，獲取面紙位置坐標和角度信息，并在坐標系數校準完成后，向SCARA機械手輸出面紙的實際坐標信息。隨后，機械手從固定的紙盒上料位抓取紙盒，并引導機械手執行高精度的紙盒天地蓋定位貼合作業。

▌ 運動控制

上膠后的面紙經傳送帶輸送至指定天地蓋定位貼合工位時，控制器通過IO信號觸發相機進行拍攝，相機完成面紙的拍攝和處理后，SCARA機械手根據視覺坐標數據，沿預設加工軌跡移動。

在整個過程中，控制器對SCARA機械手各關節軸進行實時位置、速度、加速度、吸力等參數的同步控制，防止抓取過程中產生滑移或偏移，并實現更平滑的運動軌跡，完成高精度貼合動作。

視覺SCARA天地蓋貼合工藝流程

方案應用優勢

• 成本效益與空間優化：高度集成機械手、運動控制、機器視覺、IO控制等，無需額外配置工控機，節約成本并減少安裝空間，縮短項目周期與提高技術難度處理速度；

• 高精度貼合：配合高精度視覺采集系統，貼合精度可達±0.15mm，避免因人工操作導致的貼合偏差或返工，提高效率和良品率；

• 自動化程度高，降低用人成本：人機交互界面簡單易用，拖拽式編程和可視化設置降低培訓難度，減少對操作人員的依賴；

• 柔性生產，快速換線：可覆蓋不同紙盒或面紙尺寸規格的貼合作業，滿足多樣化、定制化生產。當工藝要求變化時，僅需調整參數程序，無需更換硬件等。

解決方案硬件配置

02 VPLC7系列機器視覺運動控制一體機

基于x86架構的EtherCAT總線視覺運動控制器，跨平臺部署，支持脫機運行，內置豐富的視覺和運動控制功能，大幅簡化配置流程。核內數據交互速度快，顯著降低時間和成本投入，提高項目實施效率。

安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，能與其他控制單元部件（如伺服驅動器、傳感器、編碼器、控制閥等）和MES系統無縫集成。提供一體化開放式IPC形態的實時軟控制器/軟PLC集成的機器視覺+運動控制解決方案。

• 可選6-64軸運動控制（脈沖+EtherCAT總線），EtherCAT周期最快可達250us；

• 支持多種通訊接口，方便客戶集成現有系統中；

• 搭載MotionRT7，內核交互，指令調用快至us級，支持第三方視覺軟件；

• 多核并行運算，能夠高效處理運動控制，機器視覺等自動化設備核心任務；

• 板載20路通用輸入（其中10路為高速輸入），20路高速輸出；

• 支持EtherCAT冗余功能，解決單點故障停機，自動診斷并持續運行，增強系統可靠性，簡化維護工作。

03 RTFuse開放式視覺運動控制解決方案

RTFuse開放式視覺運動控制解決方案是一款基于VPLC視覺運動控制一體機為基礎，所研發的可拖拽式視覺運動控制簡易編程平臺與各細分行業所拓展相應的視覺運動控制工藝包。

在降低用戶使用門檻的同時，也能夠滿足技術要求較高的行業應用工藝需求，為客戶提供一站式的視覺運動控制的解決方案。

▌技術門檻低

可視化界面，拖拉拽中文組態編程，經培訓輕松上手可視化界面。

▌項目開發周期快

流程圖化編程，無需編寫大量代碼，從上至下執行項目控制流程。

▌軟硬件集成度高

集成EtherCAT總線、脈沖混合控制，機器視覺、運動控制、集軟硬于一體易于設備調試與排除問題，同時支持工具功能拓展。

▌支持30+機械手類型

4軸模組、SCARA機械手、DELTA機械手、直角坐標機械手、6關節等。

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。