摘要：本文主要阐述了正运动技术控制器在视觉飞拍中的应用，采用高性能ZMC432控制器和基于FPGA的硬件比较输出、精确输出功能，实现运动控制视觉飞拍，适用于自动化行业对机械运动有高速高精细化需求的场合。
关键词：硬件比较输出，输出准确，视觉飞拍
正运动技术运动控制+视觉系统概述
ZMC432视觉飞行应用系统体系结构图
1、运动控制系统
正运动技术的运动控制系统主要由ZMC运动控制器、伺服驱动器和电机、丝杠(或驱动器、直线电机和光栅尺)等组成。
通过从ZMC运动控制器发送脉冲或EtherCAT总线方式发送命令控制器驱动器，在实现运动控制的编码器或光栅尺反馈位置MPOS进行位置比较，输出IO信号，实现相机的拍摄。
2、视觉系统
正运动技术的视觉系统主要由摄像机、镜头、光源、光源控制箱、视觉处理系统等组成。
根据运动速度的快慢，对摄像机的响应时间、曝光时间以及镜头光圈、像素和光源等都有一定的要求。
机器视觉的定拍与飞拍对比
1、视觉拍摄
传统的视觉定位采用恒拍方式，即工件按照既定轨迹运动，行驶至拍摄点时，运动轴速度减速至0停止，进行拍摄、图像采集、运算处理、纠偏，待视觉系统处理完成后，继续完成下一次轨迹运动。 v-t图如下。
2、视觉飞拍
针对传统视觉摄影工作效率不够高的问题，在一些应用场合，越来越多的使用视觉飞拍来完成视觉摄影功能。 也就是说，机构按照规定的轨迹运动，运行到拍摄点时，运动轴不停止，瞬间完成飞行拍摄的功能。
整个过程中移动机构不停机，可以节约机构运行时间，满足效率，并保证运行精度。
1 )在保证精度的前提下，可以不减速。 v-t图如下。
2 )精度不够时，可以稍微降速，分段运行，但速度不降至0。 v-t图如下。
控制器的视觉定拍和飞拍实现方式
1、运动控制器的视觉节拍实现方式
可以通过普通的IO输出来实现。
在机器视觉系统中使用恒拍方式会增加轴运动的启停次数，整个过程的周期时间相应增加，生产效率降低。 另外，频繁的轴运动的启停会带来机座的振动，高速、高精度时也会影响制造精度。
2、运动控制器视觉飞拍的实现方式
视觉飞行需要支持硬件比较输出和正确输出功能的控制器。
当运行到预定的拍摄点时，运动轴不停。 采用运动控制器精确输出或硬件比较输出功能，瞬间完成飞行拍摄功能。
在运动中，根据视觉拍摄产品像素位置的变化，计算出机器坐标的偏差量，将偏差量发送至运动控制器，及时进行修正处理，使飞拍功能完整。
轴运动时触发IO拍摄的实时性和图像获取、处理速度是飞拍过程中精度的保证。
正运动技术Zmotion运动控制器基于FPGA的硬件比较输出，从驱动器到达拍照位置，到相机完成触发，整个精度可以控制在：
脉冲输出方式的最小误差1脉冲，总线控制方式的最小误差1us以内。
如果电机带有编码器或标尺反馈，硬件比较输出功能自动使用反馈位置MPOS触发，如果没有反馈，该功能自动使用发送位置DPOS的比较触发； 根据驱动器的不同，还可以使用MOVEOP_DELAY参数来调整I/o输出的准确计时。
各种实现和调整方式，大大确保了运动控制器在高速高精细场景下视觉拍摄时的精度。
正运动技术硬件位置比较输出相关指令
1、Basic编程指令相关
1)HW_PSWITCH——硬件位置比较输出
HW _ pswitch (模式、direction、reserve、tablestart、tableend ) )。
参数： mode 1-启动比较器，2-停止并删除未完成的比较点
不判断Direction 0-坐标负方向、1-坐标正方向、2-方向
保留保留
表开始的第一个比较点坐标所在的表编号
Tableend包含最后比较点坐标的TABLE编号
2)HW_PSWITCH2——总线硬件位置比较输出
HW_PSWITC
H2(1,opnum,opstate,tablestart,tableend[,direction])参数：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
3)MOVE_OP——精准输出
语法一：MOVE_OP ([ionum],value)
参数：ionum 输出编号，0-，没有这个参数时输出0-31
Value 输出状态，多个输出口操作时按位来指明多个口状态
语法二：MOVE_OP (ionum1, ionum2,value[,mask])
参数：ionum1 要操作的第一个输出通道
ionum2 要操作的最后一个输出通道
value 输出状态，多个输出口操作时按位来指明多个口状态
mask 按位来设置值，指定哪些IO需要操作，不填时从第一个通道到最后一个通道都操作
4)MOVEOP_DELAY——缓冲输出延时
MOVEOP_DELAY=timems参数：timems 毫秒数
设置在BASE主轴上, 当MOVE_OP精准功能使用时, 可以提前或延后实际触发OP操作的时间。
2、PC上位机编程(C、C++、C#、Delphi、VB、.Net、LabVIEW、Python、matlab)的函数库分别对应的指令函数是：
ZAux_Direct_HwPswitch
ZAux_Direct_HwPswitch2
ZAux_Direct_MoveOp
机器视觉的定拍与飞拍对比总结
机器视觉技术是实现设备精密控制、智能化、自动化、现代化的有效途径和实现计算机集成制造的基础性技术之一。机器视觉既可以替代人工肉眼的检测，又可以识别人工肉眼所看不到的检测范围。随着对生产效益、产能需求的日益增强，高速高精+机器视觉在自动化领域的发展尤为重要。
正运动技术多款运动控制器/运动控制卡，可根据系统需求搭配不同PC硬件平台，实现2m/s的运行速度下，高达10um的视觉飞拍精度，降低运行速度可实现重复精度1um以内的视觉飞拍精度，在越来越多的行业(比如3C、电子半导体、包装、机器人应用等)被广泛使用。
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