强实时运动控制内核MotionRT750

MotionRT750是正运动技术首家自主自研的x86架构Windows系统或Linux系统下独占确定CPU的强实时运动控制内核。

该方案采用独占确定CPU内核技术实现超强性能的强实时运动控制。它将核心的运动控制、机器人算法、数控（CNC）及机器视觉等强实时的任务，集中运行在1-2个专用CPU核上。与此同时，其余CPU核则专注于处理Windows/Linux相关的非实时任务。

此外集成MotionRT750 Runtime实时层与操作系统非实时层，并利用高速共享内存进行数据交互，显著提升了运动控制与上层应用间的通信效率及函数执行速度，最终实现更稳定、更高效的智能装备控制，确保了运动控制任务的绝对实时性与系统稳定性，特别适用于半导体、电子装备等高速高精的应用场合。

MotionRT750应用优势：

1.跨平台兼容性：支持Windows/Linux系统，适配不同等级CPU。

2.开发灵活性：提供多语言编程接口，便于二次开发与功能定制。

3.实时性提升：通过CPU内核独占机制与高效LOCAL接口，实现2-3us指令交互周期，较传统PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.扩展能力强化：多卡多EtherCAT通道架构支持254轴运动控制及500usEtherCAT周期。

5.系统稳定性：32轴125us EtherCAT冗余架构消除单点故障风险，保障连续生产。

6.安全可靠性：不惧Windows系统崩溃影响，蓝屏时仍可维持急停与安全停机功能有效，确保产线安全运行。

7.功能扩展性：实时内核支持C语言程序开发，方便功能拓展与实时代码提升效率。

MotionRT750视频介绍可点击→正运动强实时运动控制内核MotionRT750。

更多关于MotionRT750的详情介绍与使用点击→强实时运动控制内核MotionRT750(一)：驱动安装、内核配置与使用。

超实时EtherCAT运动控制卡XPCIE6032H

XPCIE6032H运动控制卡集成6路独立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254轴运动控制；125usEtherCAT通讯周期时，两个端口配置冗余最高可支持32轴运动控制。6个EtherCAT主站各通道独立工作，多EtherCAT主站互不影响。

XPCIE6032H视频介绍可点击→全球首创！PCIe 6路高性能EtherCAT运动控制卡XPCIE6032H。

XPCIE6032H运动控制卡面向半导体设备、精密3C电子、生物医疗仪器、新能源装备、人形机器人及激光加工等高速高精场景，为固晶机、贴片机、分选机、锂电切叠一体机、高速异形插件设备等自动化装备提供核心运动控制支持。

XPCIE6032H硬件特性：

1.EtherCAT通讯周期可到125us（需要主机性能与实时性足够)。

2.板卡集成6路独立的EtherCAT主站接口，最多可支持254轴运动控制。

3.搭载运动控制实时内核MotionRT750。

4.相较于传统的PCI/PCIe、网口等通讯方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板载16路高速输入，16路高速输出。

6.板载4路高速锁存，4路通用PWM输出。

更多关于XPCIE6032H的详情介绍与使用点击→全球首创！PCIe超实时6通道EtherCAT运动控制卡上市！。

超实时EtherCAT运动控制卡XPCIE2032H

XPCIE2032H集成2路独立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254轴运动控制；125usEtherCAT通讯周期时，单接口最高可支持32轴运动控制。2个EtherCAT主站各通道独立工作，多EtherCAT主站互不影响。

双EtherCAT主站端口可任意设置为以下通道，且两个端口也设置为不同类型通道:

● 高速通道-EtherCAT通讯周期125us

● 常规通道-EtherCAT通讯周期250us-8ms

XPCIE2032H视频介绍可点击→高速高精运动控制！PCIe超实时2通道EtherCAT运动控制卡上市！。

XPCIE2032H硬件特性：

1.EtherCAT通讯周期可到125us（需要主机性能与实时性足够)。

2.板卡集成2路独立的EtherCAT主站接口，最多可支持254轴运动控制。

3.搭载运动控制实时内核MotionRT750。

4.相较于传统的PCI/PCIe、网口等通讯方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板载8路高速输入，16路高速输出。

6.板载4路高速锁存，4路通用PWM输出。

更多关于XPCIE2032H的详情介绍与使用点击→高速高精运动控制！PCIe超实时2通道EtherCAT运动控制卡上市！。

PCIe EtherCAT实时运动控制卡XPCIE1032H

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。

XPCIE1032H视频介绍可点击→高性能PCIe EtherCAT运动控制卡 | XPCIE1032H_。

XPCIE1032H运动控制卡集成了强大的运动控制功能，结合MotionRT7运动控制实时软核，解决了高速高精应用中，PC Windows开发的非实时痛点，指令交互速度比传统的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H硬件特性：

1.6-64轴EtherCAT总线+脉冲可选，其中4路单端500KHz脉冲输出。

2.16轴EtherCAT同步周期500us，支持多卡联动。

3.板载16点通用输入，16点通用输出，其中8路高速输入和16路高速输出。

4.通过EtherCAT总线，可扩展到512个隔离输入或输出口。

5.支持PWM输出、精准输出、PSO硬件位置比较输出、视觉飞拍等。

6.支持直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工（速度前瞻）。

7.支持电子凸轮、电子齿轮、位置锁存、同步跟随、虚拟轴、螺距补偿等功能。

8.支持30+机械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4轴/5轴 RTCP...

更多关于XPCIE1032H详情点击“不止10倍提速！PCIe EtherCAT实时运动控制卡XPCIE1032H 等您评测！”查看。

01  VPLC7机器视觉运动控制一体机在UVW视觉对位的应用

UVW视觉对位应用示意图

传统的UVW视觉对位方案

1.系统复杂度高

（1）采用“工控机+视觉软件+运动控制卡”的组合架构。

（2）配件繁多，接线复杂，视觉与运动控制系统需要频繁数据交互。

（3）故障排查困难，多套硬件导致成本和维护费用居高不下。

2.XYθ平台局限性

（1）结构简单但功能受限：仅支持XY平面位移和中心旋转。

（2）无法基于任意点坐标进行旋转，影响高精度视觉对位应用。

（3）垂直堆叠结构导致工作台笨重，移动调整不便。

（4）刚性、负载能力和重复定位精度不如UVW平台。

（5）难以与其他运动轴集成，影响自动化设备开发效率。

正运动技术UVW视觉对位方案设计

1.一体化设计

（1）基于VPLC7系列机器视觉运动控制一体机。

（2）集成视觉和运控功能，替代传统分散式架构。

（3）硬件接线简化，成本显著降低。

2.技术特点

（1）支持FRAME33/34/37三种模型，兼容PRP/PPR机械结构。

（2）适配XYY/XXY坐标系方向。

（3）实现单轴直线、两轴线性插补、两轴圆弧插补、空间圆弧等复杂运动。

（4）配合高精度CCD视觉系统，支持双目/四目高速高精度对位。

3.性能优势

（1）搭载MotionRT750实时内核，核内交互。

（2）指令响应速度达微秒级。

（3）显著提升加工检测效率。

• EtherNET：千兆网口，经交换机最多挂载8台工业相机，支持国内主流工业相机。

• EtherCAT：标准100Mb/s实时总线，直连UVW伺服驱动器，抖动< 1us，同步周期250us～4ms可设。

• 20DI：可接原点、限位、压力传感器及通用开关，包含10路高速输入（≤100Khz），2路编码器输入。

• 20DO：接输出开关信号，20路均为高速输出（≤400Khz），包含4路PWM输出，4路硬件比较输出，支持4路单端脉冲500kHz，亦可驱动电磁阀等外部执行器。

• HDMI：1080p输出，可直接连接现场监视器或触控屏。

• USB：2×USB3.0 + 2×USB2.0，即插即用鼠标、键盘、U盘及调试加密狗、相机等设备。

02  UVW对位平台介绍

UVW平台

UVW平台（业界亦称XXY或XYR平台）是一种三轴并联式高精度定位模块。三条线性轴（U、V、W）通过铰链或柔性铰链共同驱动上平台，实现了平面内任意方向平移；以任意几何点为旋转中心进行θ旋转；上述运动可单次指令完成，无需叠加机构。

这种设计使得UVW平台在工业自动化中成为一个核心技术，特别适用于需要高精度对位功能的应用场景。

UVW平台的应用场景与优势

UVW平台与CCD视觉纠偏系统直接耦合，可在单次拍摄周期内完成“拍照→计算→补偿”闭环，重复定位精度稳态≤±1um。相较XYθ叠层平台，优势体现在：

1.旋转中心软件可设：无需机械挪位即可围绕Mark点、焊盘或任意虚拟点旋转。

2.采用绝对坐标系：视觉像素坐标与轴坐标一一对应，省却“旋转中心-相机”二次标定。

3.控制精度提升3成以上，同负载下节拍缩短30–50%。

PPR结构和PRP结构的UVW平台区别

UVW平台的PPR和PRP结构区别主要体现在其构型和应用特点上。

首先，从构型上来看，PPR和PRP结构代表了UVW平台的不同设计方式。这两种结构都是UVW平台的常见形式，但它们在具体的机械布局、运动轴的配置以及关节连接方式等方面可能存在差异。这种差异使得PPR和PRP结构在刚度、稳定性以及精度等方面可能表现出不同的性能。

其次，从应用特点上来看，PPR结构的UVW平台可能更注重于结构的稳定性和精度，适用于对精度要求较高且需要稳定运动的场景。

而PRP结构的UVW平台可能在一些特定的应用场景中具有优势，比如在一些需要更高灵活性或更复杂运动模式的场合。

03 UVW机器视觉与运动控制实现过程

机器视觉实现过程

视觉系统支持2台或4台面阵相机灵活配置。只需一次“拍照→框选Mark点→确认目标区域”，即可自动生成标定系数，全程无需人工计算，现场部署时间缩短70%以上。

随后，软件在毫秒级内输出目标位姿与实际位姿的偏差矩阵（ΔU、ΔV、ΔW、Δθ），并驱动UVW平台完成亚微米级闭环纠偏，实现“即拍即对”的全自动视觉对位。

机器视觉实现过程

配置流程三步到位：

（1）选型：根据机械构型（FRAME33/34/37）调用对应轴列表，录入关节轴与虚拟轴参数；FRAME33须额外校验VW水平度。

（2）零点：平台任意点可设为零，只需保证结构参数与实物一致，系统自动建立绝对坐标系。

（3）建模：执行一条“建立正逆解”指令，瞬间算出UVW三轴原始坐标与2/4面阵相机图像坐标之间的映射矩阵。

运行时，视觉给出的ΔU、ΔV、ΔW、Δθ被实时转换成三轴线性伸缩量，平台一次性完成“旋转 + 平移”复合补偿，全程<1ms，实现高速、高精的视觉对位闭环。

UVW视觉对位工艺流程

04 参数配置与调试

配置机械参数

①启动总线，分配U/V/W实轴。

②录入单圈脉冲数、导程、回零方向及正负限位等轴参数。

③保存参数并重启总线，确认无报警。

旋转轴配置

①设置脉冲当量=360°/N（N为整数，建议3600或7200）。

②或者导程设为360的整数倍，保证1°对应整脉冲，避免圆整误差。

手动试运行

①低速（≤5mm/s）点动U/V/W，观察电流、噪声及限位响应。

②确认回零重复精度≤0.01mm。

平台模组选型与坐标系

①根据实物结构选择PPR/PRP模型。

②录入厂商提供的杆长、关节偏移、减速比。

③定义绝对零点（任意物理点均可，但须与视觉标定板中心重合）。

正解逆解调试

①正解模式：单独点动U/V/W，观察X-Y-θ变化方向。

②逆解模式：点动X-Y-θ，观察U/V/W伸缩方向。

③若方向相反，回第4步修改DirU/DirV/DirW符号。

旋转量验证

①零点拍照→模板匹配→记录初始角度θ?。

②逆解模式下令虚拟轴旋转+2°→再次拍照→得θ?。

③要求|θ?–θ?–2°|≤0.02°，否则检查UAngle/VAngle/WAngle及杆长参数。

05 视觉标定与纠偏

相机配置

①先接入相机1，扫描并绑定IP（防止左右颠倒）。

②调节曝光，使Mark点灰度对比度≥80级且无过曝。

模板创建

①采集首张图像，选择“创建模板”。

②点击编辑模版，使用橡皮擦擦除杂质点。

配置ROI

①拖动方框，仅包含Mark点特征区，边缘留5 pix余量。

②设定模板名称。

匹配测试

①在全图区执行模板匹配，得分≥95视为合格。

②连续10次匹配，σ(X,Y)≤ 0.5 pix方可进入标定。

快速标定

①设定X-Y行程。

②设定旋转步距（≥3°，≤5°，覆盖±10°）。

③点击“快速标定”，系统自动采集9×3组数据（3×3平移 + 3角度）并求解2D变换矩阵。

配置基准位置

①标定完成后，当前X-Y-θ设为基准 (0，0，0)。

②同时记录U/V/W轴坐标作为物理零点。

纠偏测量

①放入首件产品→拍照→得ΔX，ΔY，Δθ。

②平台按逆解结果运动→再次拍照→得残余误差。

③判定精度是否达标。若超差，返回第五步重新标定或检查机械零点漂移。

方案核心优势

• 集成机器视觉、UVW控制和运动控制于一体，硬件接线更方便，成本更低。

• 运动控制实时内核，核内交互，指令调用速度快至us级，提升加工效率。

• 内置UVW平台算法，客户使用更方便，提升工程师开发效率。

• 通过自动校准确定相机和工作台之间的位置关系，提高节拍。

• 内置视觉算法，精度高，双相机定位精度在2个像素以内。

• 统一的API函数接口，适用各种PC上位机语言开发，易于客户集成到配备现有系统中，创建高速、高精的视觉对位系统。

完整代码获取地址

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本次，正运动技术全国产强实时运动控制内核(十三)：UVW对位贴合应用，就分享到这里。

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正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。