【案例分析】如何用高速相机+ EtherCAT I/O打造一台世界顶级分拣机器
通过高速视觉分拣软件和硬件解决方案，种子公司将可接受的种子与不符合颜色或大小标准的种子分开。图片来源：VMek
作者 | James Figy
通过可插拔的工业以太网输入/输出（I/O）模块，VMek公司增强了用于颜色分类的网络硬件，从而降低了成本，减少了设备占地面积，并缩短了设备的上市时间。
高速机器视觉系统的实现需要高速工业通讯。VMek 分拣技术公司的总经理Kent Lovvorn，希望通过设计和不断完善高速视觉系统为客户提供更高效的服务，例如借助工业以太网技术实现将设备组装时间减少50％。
VMek 成立于2014 年，提供用于视觉分拣的软件和硬件产品。该公司提供的分拣机包括Metrix 分析实验室颜色分类机和Element生产分析色选机，可通过高速视觉分拣技术来满足农业领域客户的需求，其中包括美国最大的种子生产商。
Met r ix 使用两个全色GigE相机， 可实现每秒600 个种子的处理能力，而Element 具有四个全色GigE 相机， 每秒可处理12,000 个种子。实时提供每个种子的有价值数据的能力使VMek系统区别于其他只能分离部分的颜色分类系统。
▎Metrix 分析实验室颜色分类机是VMek分选技术的顶级硬件解决方案之一，它使用两个全色GigE 摄像机来分离和收集种子数据。
“VMek 软件使用每个物件的正面和背面图像进行合成分析。该软件先把每个部分分离出来，然后再将它们组合在一起，以完成360度的完整分析。” Lovvorn 说。
这些数据允许制造商和生产商分析个别物件被拒绝的原因，并将实验室结果与工厂实际情况进行比较。他们还可以利用这种洞察和分析能力来规划未来。
利用I/O 实现持续改进
Vmek 公司不断完善其系统，以提供更多的粒度数据，并使用OPC UA 传输数据，而不会增加机器占地面积。从一开始，Lovvorn就相信，只有与优秀的供应商合作，才能不断改进这些系统：“当我开始创业建立VMek时，我就在寻找能够以正确方式开发高质量组件的硬件和软件合作伙伴。”
在关于EtherCAT 工业以太网协议的演示中，Lovvorn 了解到该网络将PC 用作实时机器控制器的能力，并研究了将EtherCAT 用于高速视觉机器的情况。这推动了EtherCAT 输入/ 输出（I/O）硬件的标准化。
在2017 年对多个系统进行重新设计期间，VMek 公司着手降低成本和空间需求，但希望继续使用EtherCAT 硬件。这项工作无需提高可靠性，因为2015 年交付的第一台机器，在运行时并没有出现重大事故或故障。VMek希望通过减少硬件模块和点对点布线的数量，来增强产品功能并缩短上市时间。
▎通过Metrix 和Element机器上的窗口， 可以看到标准的LED 灯，它们为运行人员提供EtherCAT 诊断信息。
可插拔I/O节省空间和时间
通过讨论，Lovvorn 找到了一个合适的解决方案：可插拔EtherCAT I/O 端子。这些终端使用预定义的JST 连接器，直接安装到定制设计的印刷电路板板上，并且整个板通过预制电缆或编码插头连接器，连接到基于PC 的更大系统上。由于电路板是预先组装好的，因此与有线终端相比，这使批量生产更高效且更具性价比。
Lovvorn 说：“这个解决方案的核心优势之一是易于使用，它使我们能够构建具有所需的、具有确切功能、尺寸、连接器和标签的配电板。由于每台机器的电路板都是根据我们的设计和流程定制的，因此我们可以在购买组件之前先制造机器，这在设备成本和及时组装方面都具有优势。”
通过为每台分拣机配置带有印刷电路板的EtherCAT I/O 模块，VMek 公司能够大幅缩短产品上市时间。“据估计，我们可以将设备组装时间减少50％，” Lovvorn 说，“ 如果需要，我们还可将服务时间减至更少。” 硬件级别的细微调整帮助Vmek 公司将每个I/O 部分的成本降低了约700 美元，并且该公司将这些节省的资金，重新投资于研发工作，以继续增强其视觉分拣机及其软件。
▎通过高速视觉分拣软件和硬件解决方案，种子公司将可接受的种子与不符合颜色或大小标准的种子分开。
Lovvorn 有两个目标：使最佳的视觉分类软件和硬件成为可能，并与致力于成为该行业领袖的公司合作。“在激烈的行业竞争中，每家公司的分拣技术都必须快速高效，但是通过我们的创新和合作，我们可以为客户提供更快更好的分拣技术。作为农业行业的领先供应商，我们的客户将我们复杂的分类算法和收集每个部件数据的能力视为必不可少的功能。”由于VMek 不断增强其视觉分类系统，使得其更好地为顶级种子公司提供检测、筛选和报告的服务成为可能。
关键概念：
■ 一家分拣技术公司希望通过EtherCAT I/O 模块提高速度。
■ 为每台分拣机配置带有印刷电路板的EtherCAT I/O 模块，使该公司缩短了上市时间。
思考一下：
在您的工厂中，可以从EtherCAT I/O 模块获得哪些收益？