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双机器人高速分拣 — Delta + SCARA 混搭, 一套 Runtime 全管

一、设备简介​

项目位于浙江义乌某小商品 3PL 物流园, 客户承担 食品类快消分拣业务 (糖果、饼干、独立包装果干、功能饮料小瓶), 日单量已突破 120 万件。原线为两台进口机器人控制器 + 一台总控 PLC 的三控制器架构, 各系统互不相通, 分拣跟踪精度仅 ± 2 mm, 备件周期长、授权费用高。

项目把整线升级为 一套 Darra Runtime 管 2 台机器人 + 1 条视觉检测带 + 3 路输送通道:

  • Delta 并联臂工作区 × 1 (抓糖果、果干、轻小件);
  • SCARA 四轴机器人工作区 × 1 (抓小瓶饮料、成组包装);
  • 两台机器人共用一条 1.2 m/s 的主传送带 (板链); 视觉站在带前端, 通道 1-3 在 Delta 工作区内下料, 通道 4-6 在 SCARA 工作区内下料;
  • 下游对接 3 条打包带, 每条直达装箱工位。

关键指标:

指标数值
传送带线速1.2 m/s
视觉帧率海康 120 FPS
视觉处理延迟< 25 ms
编码器跟踪精度± 0.5 mm
综合拣选速率480 件/分钟
任务动态分配Delta / SCARA 负载自动平衡
故障降级一台故障时另一台 100% 顶上
第 3 台机器人预留可加埃夫特 6 轴, 无需改软件架构

目标:

  • 取代两台进口机器人控制器 + 总控 PLC 三套系统;
  • 国产机器人本体 + 国产控制器, 成本降 40%;
  • 一个工程师 (非机器人专业) 在 Studio 里完成混合编程;
  • 投产后 30 天 OEE ≥ 92%。

二、项目模块组成​

工程模板 MULTI_ROBOT_SORT, 单 Runtime 下划分功能模块:

模块职责关键技术
MOD_BELT主传送带伺服 + 编码器高速采集SV660N 750W + 2500 线
MOD_VISION海康视觉 120 fps 触发 + 识别SDK + 数据包时戳
MOD_TRACKER物体跟踪队列 (编码器滞后)环形缓冲 + TSC 时戳
MOD_DISPATCH动态任务分配 (工作区判断)任务表 + 负载平衡
MOD_ROBOT_DELTADelta 并联运动学 + 皮带同步Darra.Robot.dll Type=Delta
MOD_ROBOT_SCARASCARA 运动学 + 皮带同步Darra.Robot.dll Type=SCARA
MOD_GRIPPER真空吸盘 / 机械夹具控制DO + 真空表
MOD_REJECT未抓走物体的再循环 / 清理末端剔除推杆
MOD_RECIPE商品分类 → 通道映射配方表 + SKU
MOD_DEGRADE故障降级 (一台顶两台)状态机
MOD_SCALE第 3 台机器人预留接口任务表可扩容
MOD_HMI分拣总览 / 工作区热力图Darra HMI Designer
MOD_UPSTREAM对接上层系统, 读取任务与状态OPC UA / REST
MOD_ALARM三级报警 + 视觉 / 机器人异常AlarmManager

三、机械装配架构​

     ┌──────── 上游输送 (混料来货) ─────────┐
     │                                       │
     ▼                                       ▼
 ┌───────────┐      主传送带 1.2 m/s (板链)      ┌───────────┐
 │  视觉拱   │   ───────────────────────────►   │  尾端剔除 │
 │ 海康 120fps│   0     1m    2m    3m     4m    │   推杆    │
 └─────┬─────┘                                  └─────┬─────┘
       │           ▲                    ▲              │
       │           │                    │              │
       │     ┌─────┴─────┐        ┌─────┴─────┐         │
       │     │  Delta    │        │  SCARA    │         │
       │     │  工作区   │        │  工作区   │         │
       │     │  (0.8×0.8m│        │ (0.8×0.8m │         │
       │     └───┬───┬───┘        └───┬───┬───┘         │
       │         │   │                │   │             │
       └───►     │   │                │   │     ◄───────┘
                通道1 通道2 通道3   通道4 通道5 通道6
                 │   │   │           │   │   │
                 ▼   ▼   ▼           ▼   ▼   ▼
              ┌───┐┌───┐┌───┐   ┌───┐┌───┐┌───┐
              │打1││打2││打3│   │打4││打5││打6│
              │带 ││带 ││带 │   │带 ││带 ││带 │
              └───┘└───┘└───┘   └───┘└───┘└───┘
                      ↓                 ↓
                     装箱              装箱

机械要点:

  • 主传送带为不锈钢模块板链, 节距 25.4 mm, 承载带宽 600 mm;
  • 视觉拱高度 580 mm, 环形光 ID300 + 遮光罩;
  • Delta 机器人 800 mm 工作直径, 悬挂在 2400 mm 高的门架上, 工作区对应 1.0 m~1.9 m 带位;
  • SCARA 机器人 500 mm 臂长, 立柱安装, 工作区对应 2.4 m~3.3 m 带位;
  • 两机器人工作区 不重叠 (避免运动学冲突);
  • 每条通道为 300 mm 宽短带 (SV660N 200W), 长度 600 mm, 位置编号 0~5;
  • 编码器 2500 线, 双屏蔽差分接入 EtherCAT 主站;
  • 真空吸盘 (Delta) 和机械夹具 (SCARA) 分别接独立 DO 管理;
  • 机器人立柱与带架电气绝缘, 避免信号接地环流。

四、程序架构​

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Darra Runtime (单机)                       │
│                                                             │
│  ┌───────── OB_250us (EtherCAT PDO) ────────────────────┐   │
│  │  带编码器 → BeltPos 全局更新                          │   │
│  │  机器人轴 PDO (SV660N × 8: Delta 3 + SCARA 4 + Belt) │   │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                             │
│  ┌───────── OB_1ms (主逻辑) ────────────────────────────┐   │
│  │  PRG_Vision        (结果解析, 生成 Item)             │   │
│  │  PRG_Tracker       (环形队列, 滞后匹配)              │   │
│  │  PRG_Dispatch      (分配给 Delta/SCARA)              │   │
│  │  PRG_Delta         (任务状态机)                      │   │
│  │  PRG_Scara         (任务状态机)                      │   │
│  │  PRG_Degrade       (故障检测 + 兜底)                 │   │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                             │
│  ┌───────── OB_500us (运动学计算) ──────────────────────┐   │
│  │  MC_BeltTrack (Delta + SCARA 皮带同步)                │   │
│  │  MC_MoveLinAbs / MoveJ                                │   │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                             │
│  ┌───────── OB_20ms (HMI + 上层系统) ────────────────────┐   │
│  │  HMI 刷新 / 热力图 / 订单同步                         │   │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘   │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

关键约束:

  • 编码器必须在最高优先级读取, 否则跟踪精度下降;
  • 机器人运动学由 Darra.Robot.dll 内置, 500 μs 周期解算逆运动学;
  • Delta 运动学参数 L_upper / L_lower / base_R / eef_R 在实例化时输入;
  • SCARA 运动学 L1 / L2 / z_stroke 同上;
  • 两机器人共用 BeltPos 变量, 通过 MC_BeltTrack 指令同步抓取。

五、硬件 BOM (国产优先)​

5.1 控制​

设备型号数量单价 (¥)小计
工控机研华 MIC-770 / i7-12700 / 32 GB112 00012 000
HMI 总控威纶通 cMT-3162X 22"19 8009 800
HMI 副工位威纶通 MT8103iE 10.1"23 8007 600
工业交换机汇川 SW8 非网管21 2002 400
UPSAPC SUA220014 2004 200

5.2 机器人本体 + 控制 (国产)​

设备型号数量单价 (¥)小计
Delta 并联机器人本体国产三轴 Delta (800 mm 工作直径)158 00058 000
SCARA 四轴机器人本体埃斯顿 ER20-500142 00042 000
Delta 伺服汇川 SV660N 400W (3 轴)32 8008 400
SCARA 伺服汇川 SV660N 400W (4 轴)42 80011 200
主带伺服汇川 SV660N 750W13 6003 600
通道带伺服 (×6)汇川 SV660N 200W62 40014 400
Delta 末端真空吸盘定制 3 爪13 5003 500
SCARA 末端夹具气动并联爪14 2004 200

5.3 IO + 视觉​

设备型号数量单价 (¥)小计
AM600 耦合器汇川28001 600
32DI / 32DO汇川 AM60041 6006 400
8AI / 4AO汇川 AM60022 5005 000
高速编码器接口板载 PDO---
海康工业相机MV-CA050-12GM 500 万像素14 5004 500
海康环形光源MV-LRDS-300-W11 8001 800
真空发生器 + 压力开关SMC ZSE30A11 2001 200
剔除推杆气缸SMC CDQ2B40-50D1850850
光电开关奥托尼克斯 BR100-DDT122603 120
主轴编码器欧姆龙 E6B2-CWZ6C 2500 线1650650

5.4 小计​

类别金额 (¥)
控制36 000
机器人 + 伺服145 300
IO + 视觉25 120
硬件小计206 420
Darra Runtime 授权25 000
Darra HMI 授权5 000
整线投资¥ 236 420

六、IO 模块配置​

6.1 选型思路​

单 Runtime 管控, IO 集中在 2 个 AM600 机架 (一个在机器人立柱下, 一个在通道带侧):

  • DI 主要: 视觉触发反馈、真空压力开关、机器人到位反馈、急停、门开关;
  • DO 主要: 视觉触发、真空电磁阀、通道带启停、剔除气缸、安全输出;
  • AI: 真空压力、相机帧率监控;
  • 主带编码器直接走高速 PDO (SV660N 板载编码器接口), 不占用 AM600 通道。

6.2 地址分配​

模块地址用途
DI_0 (32DI)%IX0.0~%IX3.7启停按钮 + 急停 + 门 + 视觉反馈 + 上料到位
DI_1 (32DI)%IX4.0~%IX7.7Delta 真空吸附到位 × 3 + SCARA 夹具反馈 × 2 + 通道光电 × 6
DO_0 (32DO)%QX0.0~%QX3.7视觉触发 + Delta 真空阀 × 3 + SCARA 夹具 × 2 + 补光 + 安全输出
DO_1 (32DO)%QX4.0~%QX7.7通道带启停 × 6 + 剔除气缸 + 报警灯 + 辅助
AI_0 (8AI)%IW0~%IW14真空压力 × 2 + 电流监测 × 4 + 余
AQ_0 (4AO)%QW0~%QW6主带速度 SP + 通道带速度 SP + 余

6.3 绑定操作流程​

  1. Studio → 扫描从站 → 识别 8 个 SV660N + 2 个 AM600 耦合器 + 海康网口相机;
  2. 每个伺服选 CSP + 编码器反馈, 主带额外勾选 编码器高速 PDO 反馈;
  3. 新建 Axis_Belt, 绑定 Slave_1:SV660N 750W;
  4. 新建 Robot_Delta: 类型 Delta3, 参数:
    • L_upper = 300 mm (上臂);
    • L_lower = 650 mm (下臂);
    • base_R = 200 mm, eef_R = 45 mm;
    • 关联 Axis_DeltaA/B/C (绑定 Slave_2/3/4);
  5. 新建 Robot_Scara: 类型 SCARA, 参数:
    • L1 = 250 mm, L2 = 250 mm, z_stroke = 150 mm;
    • 关联 Axis_ScaraJ1~J4 (绑定 Slave_5/6/7/8);
  6. 配置 MC_BeltTrack:
    • Delta 跟踪带 Axis_Belt, 抓取窗 X ∈ [1000, 1900] mm;
    • SCARA 跟踪带 Axis_Belt, 抓取窗 X ∈ [2400, 3300] mm;
  7. 海康相机配置: 网口地址 192.168.1.100, 硬件触发, ROI 600×480, 帧率 120 fps, 触发延迟 < 200 μs;
  8. 配方管理器录入 SKU 表: 产品 A → 通道 1, 产品 B → 通道 2 ...;
  9. 下载, 打开 机器人调试 页点动, 观察 FK/IK 窗口坐标一致;
  10. 点 跟踪演示, 让带运行 + 机器人跟随, 实时观察跟踪误差, 目标 ≤ 0.5 mm。

七、核心数据结构​

TYPE TYPE_ITEM :
STRUCT
    Id              : UDINT;     (* 唯一 ID *)
    Sku             : INT;       (* SKU 分类 *)
    BornBeltPos     : LREAL;     (* 拍照瞬间的带位置 *)
    WorldX          : REAL;      (* 带坐标系内 X *)
    WorldY          : REAL;      (* 带坐标系内 Y *)
    ConfidencePct   : REAL;      (* 视觉置信度 *)
    AssignedRobot   : INT;       (* 0=未分 1=Delta 2=SCARA *)
    State           : INT;       (* 0=new 1=locked 2=picking 3=done 4=lost *)
    TargetChannel   : INT;       (* 目标通道 1..6 *)
    LockTime        : DT;
    PickTime        : DT;
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE TYPE_ROBOT :
STRUCT
    Id              : INT;
    Kind            : INT;       (* 1=Delta 2=SCARA 3=6AXIS *)
    Ready           : BOOL;
    Busy            : BOOL;
    Fault           : BOOL;
    LoadPct         : REAL;      (* 平均任务/分钟 *)
    PickCount       : UDINT;
    MissCount       : UDINT;
    WorkZoneXMin    : REAL;
    WorkZoneXMax    : REAL;
    WorkZoneYMin    : REAL;
    WorkZoneYMax    : REAL;
    CurrentItemId   : UDINT;
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE TYPE_CAM_POSE :
STRUCT
    X : REAL; Y : REAL; Z : REAL;
    Rx : REAL; Ry : REAL; Rz : REAL;
END_STRUCT
END_TYPE

VAR_GLOBAL
    BeltPos     : LREAL;                        (* 带位置 mm, 由编码器更新 *)
    ItemBuf     : ARRAY[0..4095] OF TYPE_ITEM;  (* 4K 环形缓冲 *)
    ItemHead    : UDINT;
    Robot       : ARRAY[1..3] OF TYPE_ROBOT;    (* 预留 3 台 *)
    Recipe_Sku  : ARRAY[1..32] OF INT;          (* SKU → 通道 *)
    EStop       : BOOL;
END_VAR

八、核心程序代码​

8.1 主传送带位置更新 (250 μs)​

PROGRAM PRG_Belt
VAR prev : DINT; cur : DINT; delta : DINT; END_VAR
cur := Axis_Belt.ActPos;
delta := cur - prev;
IF delta > 1250 THEN delta := delta - 2500; END_IF;
IF delta < -1250 THEN delta := delta + 2500; END_IF;
prev := cur;
BeltPos := BeltPos + DINT_TO_LREAL(delta) * BELT_MM_PER_PULSE;

8.2 视觉结果解析 + 入队​

PROGRAM PRG_Vision
VAR
    frameReady : BOOL;
    res        : ARRAY[0..31] OF TYPE_VISION_RES;
    n, i       : INT;
END_VAR

IF frameReady THEN
    n := HikVision_GetResults(ADR(res), 32);
    FOR i := 0 TO n - 1 DO
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].Id             := GenId();
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].Sku            := res[i].ClassId;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].BornBeltPos    := BeltPos;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].WorldX         := BeltPos + res[i].Cam_X;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].WorldY         := res[i].Cam_Y;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].ConfidencePct  := res[i].Conf;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].AssignedRobot  := 0;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].State          := 0;
        ItemBuf[ItemHead MOD 4096].TargetChannel  := Recipe_Sku[res[i].ClassId];
        ItemHead := ItemHead + 1;
    END_FOR;
END_IF;

8.3 任务分配 (负载平衡 + 工作区过滤)​

PROGRAM PRG_Dispatch
VAR i : INT; item : POINTER TO TYPE_ITEM; x : REAL; END_VAR

(* 遍历队列, 对新物体分配机器人 *)
FOR i := 0 TO 4095 DO
    item := ADR(ItemBuf[i]);
    IF item^.State = 0 THEN
        x := item^.WorldX - BeltPos;   (* 相对当前带位的距离 *)

        (* 优先 Delta (通道 1~3 由 Delta 负责) *)
        IF (item^.TargetChannel <= 3)
           AND (x >= Robot[1].WorkZoneXMin AND x <= Robot[1].WorkZoneXMax)
           AND (item^.WorldY >= Robot[1].WorkZoneYMin
                AND item^.WorldY <= Robot[1].WorkZoneYMax)
           AND Robot[1].Ready AND NOT Robot[1].Busy THEN
            item^.AssignedRobot := 1;
            item^.State := 1;       (* locked *)

        (* 优先 SCARA (通道 4~6) *)
        ELSIF (item^.TargetChannel >= 4)
              AND (x >= Robot[2].WorkZoneXMin AND x <= Robot[2].WorkZoneXMax)
              AND (item^.WorldY >= Robot[2].WorkZoneYMin
                   AND item^.WorldY <= Robot[2].WorkZoneYMax)
              AND Robot[2].Ready AND NOT Robot[2].Busy THEN
            item^.AssignedRobot := 2;
            item^.State := 1;

        (* 过了 Delta 工作区还没被抓, SCARA 顶上 (跨通道降级) *)
        ELSIF x > Robot[1].WorkZoneXMax
              AND x <= Robot[2].WorkZoneXMax
              AND Robot[2].Ready AND NOT Robot[2].Busy
              AND Robot[1].LoadPct > 0.85 THEN
            item^.AssignedRobot := 2;
            item^.State := 1;
        END_IF;
    END_IF;
END_FOR;

8.4 Delta 抓取 (皮带同步)​

PROGRAM PRG_Delta
VAR
    i       : INT;
    pose    : TYPE_CAM_POSE;
    itemId  : UDINT;
END_VAR

CASE Robot[1].State OF
0: (* 找任务 *)
    FOR i := 0 TO 4095 DO
        IF ItemBuf[i].State = 1 AND ItemBuf[i].AssignedRobot = 1 THEN
            Robot[1].CurrentItemId := ItemBuf[i].Id;
            ItemBuf[i].State := 2;
            Robot[1].Busy := TRUE;
            Robot[1].State := 1;
            EXIT;
        END_IF;
    END_FOR;

1: (* 皮带同步抓取 *)
    itemId := Robot[1].CurrentItemId;
    pose.X := ItemBuf[itemId MOD 4096].WorldX;
    pose.Y := ItemBuf[itemId MOD 4096].WorldY;
    pose.Z := 140.0;        (* 抓取 Z *)
    pose.Rz := 0.0;
    MC_BeltTrack(
        Robot       := ADR(Robot_Delta),
        Belt        := ADR(Axis_Belt),
        TargetPose  := pose,
        TrackMode   := 1,       (* 跟随模式 *)
        Vel         := 2400.0,
        Acc         := 15000.0
    );
    IF MC_Done THEN
        DO_VAC_DELTA := TRUE;
        VacTimer(IN := TRUE, PT := T#30ms);
        IF VacTimer.Q AND DI_VAC_OK_DELTA THEN
            Robot[1].State := 2;
            VacTimer(IN := FALSE);
        ELSIF VacTimer.Q AND NOT DI_VAC_OK_DELTA THEN
            ItemBuf[itemId MOD 4096].State := 4;   (* lost *)
            Robot[1].MissCount := Robot[1].MissCount + 1;
            DO_VAC_DELTA := FALSE;
            Robot[1].Busy := FALSE;
            Robot[1].State := 0;
        END_IF;
    END_IF;

2: (* 下料到通道 *)
    pose.X := 1400.0;   (* 通道 1-3 离带中心 X 坐标 *)
    pose.Y := 300.0 + (ItemBuf[Robot[1].CurrentItemId MOD 4096].TargetChannel - 1) * 200.0;
    pose.Z := 120.0;
    MC_MoveLinAbs(
        Robot := ADR(Robot_Delta), Target := pose,
        Vel := 2800.0, Acc := 18000.0
    );
    IF MC_Done THEN
        DO_VAC_DELTA := FALSE;
        Robot[1].PickCount := Robot[1].PickCount + 1;
        ItemBuf[Robot[1].CurrentItemId MOD 4096].State := 3;
        Robot[1].Busy := FALSE;
        Robot[1].State := 0;
    END_IF;
END_CASE;

8.5 SCARA 抓取 (同步 + 机械夹)​

PROGRAM PRG_Scara
(* 与 Delta 结构几乎一致, 只把 DO_VAC_DELTA 换成 DO_CLAMP_SCARA
   速度/加速按 SCARA 能力调低: Vel 1800, Acc 8000 *)
CASE Robot[2].State OF
0: FindTaskForScara();
1: MC_BeltTrack(Robot:=ADR(Robot_Scara), Belt:=ADR(Axis_Belt),
                TargetPose:=pose, TrackMode:=1,
                Vel:=1800.0, Acc:=8000.0);
   IF MC_Done THEN DO_CLAMP_SCARA := TRUE; ... END_IF;
2: (* 放下到通道 4-6 *)
   pose.Y := 700.0 + (channel - 4) * 200.0;
   MC_MoveLinAbs(Robot:=ADR(Robot_Scara), Target:=pose,
                 Vel:=2000.0, Acc:=10000.0);
   IF MC_Done THEN DO_CLAMP_SCARA := FALSE; ... END_IF;
END_CASE;

8.6 故障降级 (一台顶两台)​

PROGRAM PRG_Degrade
IF Robot[1].Fault THEN
    (* Delta 故障, 把 Delta 工作区的任务让 SCARA 抢, 速度降到 60% *)
    Robot[2].WorkZoneXMin := 1000.0;   (* 扩大 SCARA 工作区 *)
    Robot[2].WorkZoneXMax := 3300.0;
    Recipe_BeltSpeed := BELT_SPEED_NORMAL * 0.6;
    RaiseAlarm(A_ROBOT_DELTA_FAULT, 2);
ELSIF Robot[2].Fault THEN
    Robot[1].WorkZoneXMin := 1000.0;
    Robot[1].WorkZoneXMax := 3300.0;
    Recipe_BeltSpeed := BELT_SPEED_NORMAL * 0.6;
    RaiseAlarm(A_ROBOT_SCARA_FAULT, 2);
ELSE
    Robot[1].WorkZoneXMin := 1000.0; Robot[1].WorkZoneXMax := 1900.0;
    Robot[2].WorkZoneXMin := 2400.0; Robot[2].WorkZoneXMax := 3300.0;
    Recipe_BeltSpeed := BELT_SPEED_NORMAL;
END_IF;

8.7 负载统计 (滑动窗)​

(* 每 10 s 计算 load pct = 近 10 s 拣件数 / 设计峰值 *)
PROGRAM PRG_Load
VAR picks1_10s, picks2_10s : UDINT; tick : TON; END_VAR
tick(IN := TRUE, PT := T#10s);
IF tick.Q THEN
    Robot[1].LoadPct := UDINT_TO_REAL(picks1_10s) / DESIGN_PEAK_PER_10S;
    Robot[2].LoadPct := UDINT_TO_REAL(picks2_10s) / DESIGN_PEAK_PER_10S;
    picks1_10s := 0; picks2_10s := 0;
    tick(IN := FALSE);
END_IF;
IF Robot[1].Busy THEN picks1_10s := picks1_10s + 1; END_IF;
IF Robot[2].Busy THEN picks2_10s := picks2_10s + 1; END_IF;

8.8 尾端剔除 (漏抓物体清线)​

FOR i := 0 TO 4095 DO
    IF ItemBuf[i].State = 0 OR ItemBuf[i].State = 1 THEN
        IF (BeltPos - ItemBuf[i].BornBeltPos) > END_POS_MM THEN
            (* 过尾端还没抓走, 推下去进回收 *)
            DO_END_PUSH := TRUE;
            PushTimer(IN := TRUE, PT := T#25ms);
            ItemBuf[i].State := 4;
        END_IF;
    END_IF;
END_FOR;
PushTimer(IN := FALSE);
IF PushTimer.Q THEN DO_END_PUSH := FALSE; END_IF;

九、运行与调试​

9.1 首次调试​

  1. 手动空载运行主带 + 通道带, 确认方向一致, 编码器脉冲正向递增;
  2. 视觉标定: 放标定板 → 用 Studio 内置 BeltHandEye 向导算出相机 → 带坐标系齐次矩阵;
  3. Delta 手眼标定: 相机抓取标定球, 机器人 4 点采集, 工具坐标系误差 ≤ 0.3 mm;
  4. SCARA 同样流程;
  5. 空负载跑 30 分钟, 目视 跟踪误差 曲线 < 0.5 mm, 抖动 < 0.3 mm;
  6. 上轻质模型 (乒乓球) 测试 100 件, Delta/SCARA 各自抓成功率 ≥ 99%;
  7. 模拟 Delta 故障 (HMI 模拟故障) → 观察 SCARA 扩区 + 带降速;
  8. 正式上料 (独立包装糖果 / 小瓶饮料) 试产。

9.2 常见问题​

现象定位处理
跟踪误差 > 2 mm编码器脉冲丢失差分屏蔽线检查, 提高 PDO 优先级
Delta 偶尔吸不住真空不足真空发生器供气压力 ≥ 0.5 MPa, 换大口径吸盘
两机器人抢同一件任务表锁失效检查 State=1 locked 分配原子性
漏抓率上升视觉帧率下降清相机镜头 + 增大补光
通道堆件打包带节拍慢下游装箱速度跟不上, 通道带 SP 调低
HMI 热力图滞后上层系统压力大降低上报频率, 本地缓存

9.3 实测性能​

指标目标实测
拣选速率480 件/min482 件/min
跟踪精度± 0.5 mm± 0.35 mm
Delta 成功率≥ 99.5%99.72%
SCARA 成功率≥ 99.0%99.41%
单台故障降级50% 产能实测 58% 产能
MTBF≥ 2000 h2400 h (首 3 个月)
投产 30 天 OEE≥ 92%93.1%

十、Darra 功能对照表​

业务需求Darra 对应功能模块
Delta 运动学Darra.Robot.dll Type=Delta3 (内置)PLC Runtime
SCARA 运动学Darra.Robot.dll Type=SCARA (内置)PLC Runtime
皮带同步抓取MC_BeltTrack 指令MC 库
主带编码器高速SV660N 高速 PDO + DarraRT.sys驱动
视觉接入海康 SDK 插件 + 硬件触发IDE → 视觉
物体跟踪队列环形缓冲 + 编码器时戳PLC 代码
任务动态分配自定义 FB + 工作区 / 负载 / 优先级PLC 代码
故障降级状态机 + 工作区动态调整PLC 代码
真空 / 夹具DO + 压力开关IO
第 3 台机器人扩展Robot 数组预留 + 配方扩容模板
上层系统接入OPC UA / RESTService
三级报警AlarmManagerIDE → 报警
分拣热力图Darra HMI DesignerIDE → HMI
AI 视觉分类可接入云端模型AI / Cloud

十一、项目总结​

11.1 周期​

阶段工时
方案设计1 周
机械 + 电气组装2 周
视觉 + 机器人标定1 周
任务分配逻辑 + 调试1 周
联机验证 + 试运行1 周
合计6 周

11.2 投产效果​

项原三控制器方案Darra 单 Runtime
控制器数量3 (Delta 专用 + SCARA 专用 + 总控 PLC)1 (研华 + Darra Runtime)
控制 BOM¥ 38 万 + 年维护费 ¥ 6 万¥ 23 万, 年费 ¥ 0
跟踪精度± 2 mm± 0.35 mm
控制器编程语言各品牌专用语言 + 梯形图统一 SCL / LAD / CFC
故障恢复人工切换自动降级 < 2 s
扩第 3 台重新规划模板扩展即可

11.3 可复制性​

  • 同类分拣线 (电商/药品/3C 小件/医药包装) 可按 MULTI_ROBOT_SORT 模板直接派生;
  • Delta + SCARA 可按客户需求替换为 2 台 Delta / 2 台 SCARA / Delta + 6 轴等任意组合, Darra.Robot.dll 运动学库全部内置;
  • 视觉模型可在云端训练, Darra Cloud 自动下发;
  • 单 Runtime 架构天生支持扩展第 3~N 台机器人, 任务表 / 工作区数组预留好了就行。

11.4 核心价值​

  • 三套变一套: 不再需要进口机器人控制器 + 专用 PLC + 独立视觉机, 全部在 Darra Runtime 内;
  • 一个工程师: 不需要机器人品牌培训, SCL 语言 + 向导就能完成 Delta + SCARA 编程;
  • 真正混搭: 两台运动学不同的机器人共用编码器, 任务动态分配, 实测跟踪 0.35 mm;
  • 自带降级: 一台停机, 另一台自动扩区 + 带降速, 60% 产能延续;
  • 国产成本: 全链条国产 (工控机/机器人/伺服/视觉/IO), BOM 降 40%+;
  • OEM 可落地: 按工控机永久授权, 分拣装备厂商可直接打包对外销售。

一台工控机 = Delta + SCARA + 视觉 + 编码器跟踪, 并通过 OPC UA / REST 向上层系统暴露设备状态, 把设备侧分拣控制从 "三品牌拼接" 回归到 "单软件一体"。