工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用（項(xiàng)目三/彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼）包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)01任務(wù)解析02知識(shí)鏈接03核心素養(yǎng)04思考與探索06崗課賽證要求07項(xiàng)目實(shí)施0501學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解顏色通道分離的原理。2.理解圖像分割的意義及基本方法。3.了解PLC控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式。4.理解機(jī)器視覺(jué)相機(jī)、鏡頭、光源的應(yīng)用方式。1.培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的學(xué)習(xí)、工作態(tài)度。2.養(yǎng)成吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)合作的工作態(tài)度和敬業(yè)精神。3.提高語(yǔ)言表達(dá)能力和溝通能力。4.養(yǎng)成崇尚科學(xué)、追求真理、銳意進(jìn)取的良好品質(zhì)。1.能夠正確完成鏡頭的計(jì)算和選型。2.能夠熟練完成相機(jī)、鏡頭、光源的選用和安裝。3.能夠完成N點(diǎn)標(biāo)定。4.熟練完成顏色的識(shí)別和定位的編程。5.會(huì)應(yīng)用PLC進(jìn)行彩色圖形的擺拼運(yùn)動(dòng)控制。1.彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼任務(wù)涉及到機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中的重點(diǎn)內(nèi)容“N點(diǎn)標(biāo)定”，可以先對(duì)標(biāo)定操作進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，直至熟練掌握。包含顏色識(shí)別及定位、控制擺拼兩部分任務(wù)，每項(xiàng)任務(wù)中都涉及七塊彩色圖形，任務(wù)內(nèi)容相對(duì)比較繁瑣，先熟練掌握一塊板的識(shí)別及擺拼，完全掌握后再完成其余彩色圖形的識(shí)別及擺拼。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)學(xué)習(xí)策略素養(yǎng)目標(biāo)02任務(wù)解析

本次任務(wù)完成七巧板的創(chuàng)意拼圖，七巧板及料盤數(shù)量1套，大小為83mmx83mm；平臺(tái)料盤分為兩個(gè)區(qū)域分別為檢測(cè)區(qū)和拼圖區(qū)，料盤總尺寸長(zhǎng)為260mm，寬為220mm，視野大小要求為195mm×135mm（視野范圍允許一定正向偏差，最大不得超過(guò)20mm），工作距離要求為370mm（視野范圍允許一定正向偏差，最大不得超過(guò)25mm），必須采用彩色相機(jī)，檢測(cè)區(qū)必須在光源范圍內(nèi)。/任務(wù)解析/任務(wù)解析圖3-1 客戶端接收的數(shù)據(jù)顯示（一）檢測(cè)任務(wù)七巧板初始位置隨意放置在檢測(cè)區(qū)；檢測(cè)區(qū)七巧板初始位置放置規(guī)則：小板位置隨機(jī)不重疊，不超出檢測(cè)區(qū)域范圍。檢測(cè)任務(wù)為：識(shí)別七巧板每個(gè)小板的形狀、位置及顏色；并記載形狀、位置及顏色信息。擺拼形狀時(shí)，定位到每個(gè)小板的坐標(biāo)保存到各自的CSV文件中，比如擺拼正方形，每個(gè)小板的坐標(biāo)保存到對(duì)應(yīng)文件中。識(shí)別出每個(gè)小板的位置信息通過(guò)網(wǎng)口通訊發(fā)送給另一臺(tái)客戶端電腦，并在軟件指定區(qū)域位置顯示，客戶端電腦上的軟件配置名稱為“數(shù)據(jù)接收”，客戶端接收的數(shù)據(jù)如圖3-1所示。（二）創(chuàng)意拼圖編寫視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制程序，控制運(yùn)動(dòng)吸嘴將七巧板從檢測(cè)區(qū)吸起，按照?qǐng)D案放置到拼圖區(qū)；將檢測(cè)區(qū)七巧板按創(chuàng)意拼圖所示的樣式，拼出要求的圖案，創(chuàng)意拼圖如圖3-2所示。拼圖區(qū)檢測(cè)區(qū)圖3-2拼圖任務(wù)示意圖03知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接（一）通道分離原理每一張彩色圖片都可以由RGB三個(gè)通道組成，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。紅R、綠G、藍(lán)B三種顏色的強(qiáng)度值均是0-255，則三種光混合在每個(gè)像素可以組成16777216（256256256）種不同的顏色。256級(jí)的RGB色彩也被簡(jiǎn)稱為1600萬(wàn)色或千萬(wàn)色，或稱為24位色(2的24次方)。在RGB彩色圖像中，圖像由三個(gè)圖像分量組成，每一個(gè)分量圖像都是其原色圖像，當(dāng)送入RGB監(jiān)視器時(shí)，這三幅圖像在熒光屏上混合產(chǎn)生一副合成的彩色圖像。目前廣泛采用的彩色信息表達(dá)方式都是在三基色按比例混合的配色方程基礎(chǔ)上得到的，配色方程見(jiàn)下公式。

其中C為任意一種彩色光，a、b、c為三基色R、G、B的權(quán)值。一副彩色T圖像中的每一個(gè)像素都可以用三維色空間（R、G、B）中的一個(gè)矢量[a，b，c]來(lái)表示。R、G、B的比例關(guān)系確定了所配彩色光的色度（色調(diào)和飽和度），其數(shù)值確定了所配彩色光的光通量，aR、bG、cB分別代表彩色C中三基色的光通量成分，又稱為彩色分量。當(dāng)觀察一個(gè)彩色物體時(shí)，往往用色調(diào)、色飽和度和亮度描述它。根據(jù)肉眼的色彩視覺(jué)三要素及HIS中的色調(diào)（Hue）、飽和度（Saturation）和亮度（Intensity）提出HIS彩色模型。知識(shí)鏈接（二）圖像分割圖像分割是按照一定的規(guī)則把圖像劃分成若干個(gè)互不相交、具有一定性質(zhì)的區(qū)域，把人們關(guān)注的部分從圖像中提取出來(lái)，進(jìn)一步加以研究分析和處理。圖像分割的結(jié)果是圖像特征提取和識(shí)別等圖像理解的基礎(chǔ)，對(duì)圖像分割的研究一直是數(shù)字圖像處理技術(shù)研究中的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。圖像分割使得其后的圖像分析，識(shí)別等高級(jí)處理階段所要處理的數(shù)據(jù)量大大減少，同時(shí)又保留有關(guān)圖像結(jié)構(gòu)特征的信息。圖像分割在不同的領(lǐng)域也有其它名稱，如目標(biāo)輪廓技術(shù)、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、閾值化技術(shù)、目標(biāo)跟蹤技術(shù)等，這些技術(shù)本身或其核心實(shí)際上也就是圖像分割技術(shù)。圖像分割目的：把圖像空間分成一些有意義的區(qū)域，與圖像中各種物體目標(biāo)相對(duì)應(yīng)。通過(guò)對(duì)分割結(jié)果的描述，可以理解圖像中包含的信息。圖像分割主要有三種方法：基于邊緣的圖像分割、基于閾值的圖像分割和基于區(qū)域的圖像分割。知識(shí)鏈接1.基于邊緣的圖像分割方法邊緣總是以強(qiáng)度突變的形式出現(xiàn)，可以定義為圖像局部特性的不連續(xù)性，如灰度的突變、紋理結(jié)構(gòu)的突變等。邊緣常常意味著一個(gè)區(qū)域的終結(jié)和另一個(gè)區(qū)域的開(kāi)始。對(duì)于邊緣的檢測(cè)常常借助空間微分算子進(jìn)行，通過(guò)將其模板與圖像卷積完成。兩個(gè)具有不同灰度值的相鄰區(qū)域之間總存在灰度邊緣，而這正是灰度值不連續(xù)的結(jié)果，這種不連續(xù)可以利用求一階和二階導(dǎo)數(shù)檢測(cè)到。當(dāng)今的邊緣檢測(cè)方法中，主要有一次微分、二次微分和模板操作等。這些邊緣檢測(cè)器對(duì)邊緣灰度值過(guò)渡比較尖銳且噪聲較小等不太復(fù)雜的圖像可以取得較好的效果。但對(duì)于邊緣復(fù)雜的圖像效果不太理想，如邊緣模糊、邊緣丟失、邊緣不連續(xù)等。噪聲的存在使基于導(dǎo)數(shù)的邊緣檢測(cè)方法效果明顯降低，在噪聲較大的情況下所用的邊緣檢測(cè)算子通常都是先對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠交?，抑制噪聲，然后求?dǎo)數(shù)，或者對(duì)圖像進(jìn)行局部擬合，再用擬合光滑函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來(lái)代替直接的數(shù)值導(dǎo)數(shù)，如Canny算子等。在未來(lái)的研究中，用于提取初始邊緣點(diǎn)的自適應(yīng)閾值選取、用于圖像層次分割的更大區(qū)域的選取以及如何確認(rèn)重要邊緣以去除假邊緣將變的非常重要。根據(jù)灰度變化的特點(diǎn)，常見(jiàn)的邊緣可分為階躍型、房頂型和凸緣型。圖像的輪廓（邊界）跟蹤與邊緣檢測(cè)是密切相關(guān)的，因?yàn)檩喞檶?shí)質(zhì)上就是沿著圖像的外部邊緣“走”一圈然后分割出目標(biāo)區(qū)域。知識(shí)鏈接2.基于閾值的圖像分割方法閾值分割是常見(jiàn)的直接對(duì)圖像進(jìn)行分割的算法，根據(jù)圖像像素的灰度值的不同而定。對(duì)應(yīng)單一目標(biāo)圖像，只需選取一個(gè)閾值，即可將圖像分為目標(biāo)和背景兩大類，這個(gè)稱為單閾值分割；如果目標(biāo)圖像復(fù)雜，選取多個(gè)閾值，才能將圖像中的目標(biāo)區(qū)域和背景被分割成多個(gè)，這個(gè)稱為多閾值分割，此時(shí)還需要區(qū)分檢測(cè)結(jié)果中的圖像目標(biāo)，對(duì)各個(gè)圖像目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行唯一的標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分。閾值分割的顯著優(yōu)點(diǎn)，成本低廉，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。當(dāng)目標(biāo)和背景區(qū)域的像素灰度值或其它特征存在明顯差異的情況下，該算法能非常有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的分割。閾值分割方法的關(guān)鍵是如何取得一個(gè)合適的閾值，近年來(lái)的方法有：用最大相關(guān)性原則選擇閾值的方法、基于圖像拓?fù)浞€(wěn)定狀態(tài)的方法、灰度共生矩陣方法、最大熵法和峰谷值分析法等，更多的情況下，閾值的選擇會(huì)綜合運(yùn)用兩種或兩種以上的方法，這也是圖像分割發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。閾值法是一種較傳統(tǒng)的圖像分割算法。該算法以感興趣的目標(biāo)區(qū)域與背景之間的灰度值存在差異，同時(shí)區(qū)域內(nèi)具有均勻的灰度值為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)閾值將圖像分割成多個(gè)區(qū)域。僅使用一個(gè)閾值分割的方法稱為單閾值分割方法，如果圖像中有多個(gè)灰度值不同的區(qū)域，那么可以選擇一系列的閾值以將每個(gè)像素分到合適的類別中去，這種用多個(gè)閾值分割的方法稱為多閾值分割方法，如圖3-3所示。圖3-3灰度直方圖知識(shí)鏈接圖3-4雙峰直方圖假定物體和背景分別處于不同灰度級(jí)，圖像被零均值高斯噪聲污染，圖像的灰度分布曲線近似用兩個(gè)正態(tài)分布概率密度函數(shù)分別代表目標(biāo)和背景的直方圖，利用這兩個(gè)函數(shù)的合成曲線擬合整體圖像的直方圖，圖像的直方圖將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)分離的峰值，如圖3-4所示，然后依據(jù)最小誤差理論針對(duì)直方圖的兩個(gè)峰間的波谷所對(duì)應(yīng)的灰度值求出分割的閾值。該方法適用于具有良好雙峰性質(zhì)的圖像，但需要用到數(shù)值逼近等計(jì)算，算法十分復(fù)雜，而且多數(shù)圖像的直方圖是離散、不規(guī)則的。區(qū)域增長(zhǎng)法和分裂合并法是基于區(qū)域信息的圖像分割的主要方法。區(qū)域增長(zhǎng)有兩種方式，一種是先將圖像分割成很多的一致性較強(qiáng)的小區(qū)域，再按一定的規(guī)則將小區(qū)域融合成大區(qū)域，達(dá)到分割圖像的目的。另一種實(shí)現(xiàn)是給定圖像中要分割目標(biāo)的一個(gè)種子區(qū)域，再在種子區(qū)域基礎(chǔ)上將周圍的像素點(diǎn)以一定的規(guī)則加入其中，最終達(dá)到目標(biāo)與背景分離的目的；分裂合并法對(duì)圖像的分割是按區(qū)域生長(zhǎng)法沿相反方向進(jìn)行的，無(wú)需設(shè)置種子點(diǎn)。其基本思想是給定相似測(cè)度和同質(zhì)測(cè)度。從整幅圖像開(kāi)始，如果區(qū)域不滿足同質(zhì)測(cè)度，則分裂成任意大小的不重疊子區(qū)域，如果兩個(gè)鄰域的子區(qū)域滿足相似測(cè)度則合并。區(qū)域生長(zhǎng)是區(qū)域分割最基本的方法。所謂區(qū)域生長(zhǎng)就是一種根據(jù)事先定義的準(zhǔn)則將像素或者子區(qū)域聚合成更大區(qū)域的過(guò)程。3.基于區(qū)域的圖像分割方法知識(shí)鏈接圖3-5像素坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系（三）坐標(biāo)系機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，涉及到四種坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、像素坐標(biāo)系以及圖像坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，對(duì)圖像恢復(fù)和信息重構(gòu)有著重要意義。世界坐標(biāo)系（XW，YW，ZW）是客觀三維世界的絕對(duì)坐標(biāo)系，也稱客觀坐標(biāo)系。因?yàn)橄鄼C(jī)安放在三維空間中，我們需要世界坐標(biāo)系這個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系來(lái)描述數(shù)碼相機(jī)的位置，并且用它來(lái)描述安放在此三維環(huán)境中的其它任何物體的位置。相機(jī)坐標(biāo)系（XC，YC，ZC）以相機(jī)的光心為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸和Y軸分別平行于圖像坐標(biāo)系的X軸和Y軸，相機(jī)的光軸為Z軸。像素坐標(biāo)系（u,v）是以像素單位來(lái)描述一個(gè)點(diǎn)的，單位只是一個(gè)計(jì)數(shù)單位。以圖像左上角的像素點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立以像素為單位的平面直角坐標(biāo)系即為像素坐標(biāo)系。圖像坐標(biāo)系（x,y）單位為米或毫米，是連續(xù)圖像坐標(biāo)或空間坐標(biāo)，以圖片對(duì)角線交點(diǎn)作為基準(zhǔn)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系。像素坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系都在成像平面上，如圖3-5所示。只是各自的原點(diǎn)和度量單位不一樣。圖像坐標(biāo)系的原點(diǎn)為相機(jī)光軸與成像平面的交點(diǎn)，通常情況下是成像平面的中點(diǎn)。圖像坐標(biāo)系的單位是mm，屬于物理單位，而像素坐標(biāo)系的單位是pixel，我們平常描述一個(gè)像素點(diǎn)都是幾行幾列。知識(shí)鏈接圖3-6PLC控制參數(shù)設(shè)置界面（四）N點(diǎn)標(biāo)定N點(diǎn)標(biāo)定是實(shí)現(xiàn)像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。1.設(shè)置拍照位創(chuàng)建PLC工具，手動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)到拍照位（自定義），雙擊PLC工具打開(kāi)PLC參數(shù)窗口，如圖3-6所示，選擇參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)卡，選擇控制設(shè)置，選擇獲取位置，點(diǎn)擊執(zhí)行。選擇軸位置選項(xiàng)卡，打開(kāi)軸位置顯示界面如圖3-7所示，即可看到當(dāng)前位置X、Y軸位置參數(shù)。圖3-7PLC軸位置界面重新打開(kāi)參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)卡，選擇運(yùn)動(dòng)控制如圖3-8所示，將軸位置選項(xiàng)卡中X、Y軸位置參數(shù)，輸入到運(yùn)動(dòng)設(shè)置表格中的X、Y軸位置。圖3-8PLC運(yùn)動(dòng)設(shè)置界面知識(shí)鏈接圖3-9光源控制基礎(chǔ)參數(shù)界面2.采圖圖3-10相機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置界面創(chuàng)建光源控制工具，選擇基礎(chǔ)參數(shù)選項(xiàng)卡，設(shè)置光源亮度，如圖3-9所示。光源控制工具中4個(gè)參數(shù)從上到下與光源4個(gè)硬件接口CH1-CH4是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，以光源實(shí)際插入通道接口為準(zhǔn)，例如，光源硬件接口中標(biāo)識(shí)CH1處接線，通過(guò)拖拽光源控制工具中最上方參數(shù)滑塊調(diào)節(jié)光源亮度，以此類推。創(chuàng)建相機(jī)工具，選擇基礎(chǔ)參數(shù)選項(xiàng)卡如圖3-10所示，在相機(jī)選擇欄中選擇對(duì)應(yīng)的相機(jī)。知識(shí)鏈接圖3-11相機(jī)圖像設(shè)置界面圖3-10相機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置界面選擇圖像設(shè)置選項(xiàng)卡，進(jìn)入圖像設(shè)置窗口如圖3-11所示，設(shè)置好相機(jī)曝光時(shí)間及增益參數(shù)獲得最好的采圖效果，點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕進(jìn)行采圖。3.獲得點(diǎn)位像素坐標(biāo)點(diǎn)創(chuàng)建查找特征點(diǎn)工具，雙擊查找特征點(diǎn)工具進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，選擇參數(shù)選項(xiàng)卡，如圖3-12所示，打開(kāi)輸入?yún)?shù)后，單擊輸入圖像，打開(kāi)輸入圖像參數(shù)設(shè)置窗口，點(diǎn)擊左側(cè)的添加引用圖標(biāo)。知識(shí)鏈接圖3-13相機(jī)輸出圖像引用設(shè)置界面圖3-14查找特征點(diǎn)ROI設(shè)置選擇變量引用選項(xiàng)卡，打開(kāi)N點(diǎn)標(biāo)定工具組前“+”號(hào)，打開(kāi)相機(jī)前“+”號(hào)，選擇相機(jī)的輸出參數(shù)，引用相機(jī)輸出圖片，如圖3-13所示，設(shè)置查找特征點(diǎn)ROI（藍(lán)色方框默認(rèn)在圖像左上角）如圖3-14所示，點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕，特征點(diǎn)識(shí)別結(jié)果會(huì)在顯示窗口顯示，記下特征點(diǎn)順序，N點(diǎn)標(biāo)定工具輸入世界坐標(biāo)順序與特征點(diǎn)識(shí)別順序相同。知識(shí)鏈接圖3-17返回參數(shù)設(shè)置界面

圖3-18更新像素坐標(biāo)界面創(chuàng)建N點(diǎn)標(biāo)定工具，雙擊進(jìn)入?yún)?shù)界面如圖3-15所示，單擊像素坐標(biāo)欄中右側(cè)小三角圖標(biāo)，點(diǎn)擊第一個(gè)添加引用按鈕標(biāo)識(shí)。如圖3-16所示，點(diǎn)擊N點(diǎn)標(biāo)定工具組前“+”號(hào)，點(diǎn)擊查找特征點(diǎn)工具前“+”號(hào)，選擇“輸出參數(shù).關(guān)鍵點(diǎn)”。選擇“參數(shù)”，返回參數(shù)設(shè)置窗口如圖3-17所示，如圖3-18窗口中，點(diǎn)擊多點(diǎn)更新，即可獲得4個(gè)像素坐標(biāo)。圖3-15N點(diǎn)標(biāo)定基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置界面圖3-16參數(shù)引用設(shè)置界面知識(shí)鏈接圖3-19PLC控制獲取位置界面圖3-20當(dāng)前位置顯示界面4.獲得點(diǎn)位世界坐標(biāo)點(diǎn)手動(dòng)控制吸盤到標(biāo)定板Mark點(diǎn)（標(biāo)定板上黑白相間的圓）正上方，創(chuàng)建PLC工具，打開(kāi)PLC參數(shù)界面如圖3-19所示，選擇控制設(shè)置，選擇獲取位置，點(diǎn)擊執(zhí)行即可在軸位置界面查看到當(dāng)前位置X，Y軸坐標(biāo)，如圖3-20所示，該點(diǎn)位為當(dāng)前Mark點(diǎn)的世界坐標(biāo)。知識(shí)鏈接圖3-21手動(dòng)填寫世界坐標(biāo)系界面圖3-22N點(diǎn)標(biāo)定程序5.獲得仿射矩陣依次獲得各個(gè)點(diǎn)位世界坐標(biāo)，并將點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到世界坐標(biāo)欄中，世界坐標(biāo)與特征點(diǎn)識(shí)別像素坐標(biāo)逐一對(duì)應(yīng)，如圖3-21所示，點(diǎn)擊執(zhí)行即可生成N點(diǎn)標(biāo)定的仿射矩陣。N點(diǎn)標(biāo)定程序如圖3-22所示。04核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)（一）我國(guó)成像及成像處理環(huán)節(jié)的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)器視覺(jué)作為一種應(yīng)用于工業(yè)和非工業(yè)領(lǐng)域的硬件和軟件組合，能夠捕獲并處理圖像，為設(shè)備執(zhí)行其功能提供精準(zhǔn)操作指導(dǎo)。機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈上游為核心軟硬件，包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源、圖像采集卡和圖像處理軟件等；中游為集成系統(tǒng)與智能視覺(jué)裝備；下游應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療、汽車、安防、半導(dǎo)體、食品包裝裝及智慧交通等。機(jī)器視覺(jué)上游包括光源、鏡頭、相機(jī)和視覺(jué)控制系統(tǒng)等部件，這些部件共同協(xié)作，使機(jī)器具備視覺(jué)感知能力。其中，光源、鏡頭、相機(jī)等硬件部分負(fù)責(zé)成像，視覺(jué)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行處理、分析和輸出。1.光源光源是國(guó)產(chǎn)化程度較高的上游硬件之一，其作用主要是增強(qiáng)物體檢測(cè)部分與非檢測(cè)部分的對(duì)比度，同時(shí)需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行不同程度的非標(biāo)設(shè)計(jì)。在照明功能之外，國(guó)產(chǎn)光源也注重拓展功能的實(shí)現(xiàn)，包括克服環(huán)境光干擾、保證圖像穩(wěn)定性的能力，以及作為測(cè)量或作為參照物的工具性能，還以結(jié)構(gòu)光為代表的高端光源逐步獲得了更大的市場(chǎng)份額，逐步滲透至更加復(fù)雜的工業(yè)制造環(huán)節(jié)。2.鏡頭隨著國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，國(guó)產(chǎn)廠商加速進(jìn)入工業(yè)鏡頭領(lǐng)域，在分辨率、對(duì)比度、景深以及像差等指標(biāo)上，有著更高的要求，基本能夠滿足機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的需要。隨著下游應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富，機(jī)器視覺(jué)逐漸滲透至更復(fù)雜的工業(yè)制造環(huán)節(jié)，對(duì)于高分辨率、廣域鏡頭和定制化工業(yè)鏡頭等高性能鏡頭的要求需求日益高漲，國(guó)內(nèi)鏡頭領(lǐng)域雖起步較晚，但也涌現(xiàn)出眾多優(yōu)秀的鏡頭企業(yè)并加速布局。核心素養(yǎng)

3.工業(yè)相機(jī)工業(yè)相機(jī)是工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)的核心零部件，其本質(zhì)功能是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，是機(jī)器視覺(jué)上游零部件中技術(shù)壁壘最高、技術(shù)迭代最迅速的部件，其市場(chǎng)規(guī)模大于鏡頭與光源。近年來(lái)，我國(guó)逐步推出自主研發(fā)的工業(yè)相機(jī)，要求產(chǎn)品具備較高的傳輸力、抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力，還以集成度高、分辨率與幀率提升容易等優(yōu)勢(shì)為工業(yè)相機(jī)的主要技術(shù)方案，以檢測(cè)簡(jiǎn)易化、處理高速化及智能化的特點(diǎn)，解決更高難度的工業(yè)制造場(chǎng)景中的復(fù)雜問(wèn)題。4.算法軟件

在整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，算法軟件開(kāi)發(fā)難度較大。隨著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在下游行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)加速軟件算法的自主研發(fā)。為了滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的視覺(jué)需求，國(guó)內(nèi)企業(yè)以標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、通用型平臺(tái)，使得軟件算法更加完善。目前，國(guó)內(nèi)廠商不斷拓展機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的應(yīng)用功能，機(jī)器視覺(jué)相關(guān)產(chǎn)品也加速進(jìn)入下游各應(yīng)用領(lǐng)域，并以其優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的一部分。未來(lái)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)將在光源、鏡頭、相機(jī)、算法等軟硬件方面取得更大的突破，為人類的生產(chǎn)和生活帶來(lái)更多的便利和利益。（二）機(jī)器視覺(jué)在顏色識(shí)別中的應(yīng)用近年來(lái)，彩色機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的質(zhì)量有了明顯提升。原因之一在于提高了相機(jī)成像器的分辨率。圖像傳感器事實(shí)上無(wú)法“看見(jiàn)”色彩，因此彩色相機(jī)必須使用濾波陣列和其他技術(shù)，以可生成彩色成像信息的方式來(lái)捕捉光線。核心素養(yǎng)

但這個(gè)過(guò)程通常會(huì)降低圖像的有效分辨率。過(guò)去，大部分相機(jī)的分辨率都低于兩百萬(wàn)像素，標(biāo)準(zhǔn)單傳感器彩色相機(jī)因其分辨率損失而不適合處理很多任務(wù)?，F(xiàn)在，分辨率在五百萬(wàn)像素或以上的相機(jī)并不稀奇，分辨率損失產(chǎn)生的影響越來(lái)越小，機(jī)器視覺(jué)設(shè)計(jì)人員可以更輕松地使用彩色相機(jī)來(lái)滿足他們的要求。在傳感器技術(shù)得到提升的同時(shí)，軟件庫(kù)和相機(jī)固件也能更好地滿足彩色成像要求。過(guò)去，若想設(shè)計(jì)彩色機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，就必須擁有廣博的色彩學(xué)知識(shí)，并且知道如何使用彩色圖像數(shù)據(jù)；而現(xiàn)在，先進(jìn)的軟件庫(kù)和嵌入式相機(jī)功能幫助簡(jiǎn)化了流程，色彩應(yīng)用從未如此簡(jiǎn)單明了。在機(jī)器視覺(jué)中使用彩色成像讓大量應(yīng)用獲益匪淺。而上述大部分彩色成像應(yīng)用可分為三大類：1.顏色檢驗(yàn)彩色成像可提供附加數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)優(yōu)化檢測(cè)流程。尤其是要將缺陷分類或者檢查彩色產(chǎn)品的形狀時(shí)，彩色成像的使用至關(guān)重要。以彩色編碼電線的檢查為例。如果想檢查每根電線是否與線路板上的相應(yīng)連接器相連，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就必須能夠讀取電線的顏色并確定是否正確匹配。通過(guò)使用顏色，可幫助實(shí)現(xiàn)無(wú)法在黑白模式下進(jìn)行的檢驗(yàn)任務(wù)。2.顏色分級(jí)

機(jī)器視覺(jué)中的彩色成像還可用于根據(jù)顏色分隔物體。這意味著，彩色成像可用于根據(jù)顏色分類或歸類物體。由此，彩色成像還可用于對(duì)特定物體進(jìn)行分級(jí)。比如，可以根據(jù)顏色將櫻桃、蘋果和其他水果分類，以此表明水果的成熟度。按顏色分類是食品行業(yè)中的常見(jiàn)應(yīng)用，同時(shí)也用于許多工業(yè)應(yīng)用。核心素養(yǎng)

3.顏色檢測(cè)和匹配

顏色檢測(cè)的目的是告訴相機(jī)它在看什么顏色。在使用來(lái)自彩色機(jī)器視覺(jué)相機(jī)的數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，主機(jī)首先需要將顏色值連接到每個(gè)像素或表示像素區(qū)域或像素團(tuán)的直方圖。一旦應(yīng)用分配了顏色值，便可將其與目標(biāo)顏色或一系列目標(biāo)顏色值進(jìn)行比較。這個(gè)匹配過(guò)程可用于確保印刷材料符合預(yù)定義的企業(yè)顏色，或者確保汽車的側(cè)視鏡與車門顏色匹配，或者用于其他多種應(yīng)用。精確的顏色匹配有助于確保汽車、包裝、木地板等產(chǎn)品的一致性。（三）安全規(guī)范1.使用過(guò)程中，開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)程序等嚴(yán)格按照手冊(cè)內(nèi)容執(zhí)行，不做強(qiáng)制開(kāi)關(guān)行為；2.擦拭相機(jī)和鏡頭時(shí)要保持手部干凈，避免指紋等油脂留在鏡片上；3.選擇專業(yè)的相機(jī)、鏡頭清潔工具，例如擦鏡紙、清潔液和吹氣球，避免使用普通紙巾或衣物等會(huì)刮傷鏡片的材料；4.使用相機(jī)和鏡頭時(shí)要小心操作，避免相機(jī)和鏡頭受到碰撞或直接摔落，以免造成鏡頭內(nèi)部零部件的損壞；5.擦拭相機(jī)和鏡頭時(shí)，輕輕地用擦鏡紙蘸取少量清潔液，以圓周運(yùn)動(dòng)方式擦拭鏡片，避免使用過(guò)多的液體，以免進(jìn)

入鏡頭內(nèi)部；6.在不使用相機(jī)和鏡頭時(shí)，安裝鏡頭蓋，放回工具箱，避免灰塵、污垢和指紋等附著在鏡片上05項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施彩色圖像創(chuàng)意造型擺拼項(xiàng)目實(shí)施思維導(dǎo)圖如圖3-23所示。圖3-23彩色圖像創(chuàng)意造型擺拼思維導(dǎo)圖（一）硬件選型及安裝完整的彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼操作需包括相機(jī)的選型與安裝、鏡頭的選型與安裝、光源的選型與安裝和相關(guān)控制參數(shù)設(shè)置等硬件操作，以及N標(biāo)定、拍照、測(cè)量、數(shù)據(jù)圖像顯示等一系列軟件操作。1.相機(jī)選型根據(jù)任務(wù)的要求，需要識(shí)別彩色版的顏色并進(jìn)行定位和搬運(yùn)，因此選用彩色相機(jī)C。2.工業(yè)鏡頭計(jì)算與選型（1）像長(zhǎng)的計(jì)算根據(jù)相機(jī)的選型，彩色相機(jī)C的像元尺寸為2.2um，像素為2592×1944，因此根據(jù)像長(zhǎng)計(jì)算公式：項(xiàng)目實(shí)施像長(zhǎng)

L（mm）=像元尺寸（um）×

像素（長(zhǎng)、寬）L1

=2.2um×2592=5.7mm

L2

=2.2um×1944=4.28mm

即彩色相機(jī)C內(nèi)部芯片的像長(zhǎng)L的長(zhǎng)和寬分別為5.7mm、4.28mm。

（

2）焦距的計(jì)算在選擇鏡頭搭建一套成像系統(tǒng)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮像長(zhǎng)L、成像物體的長(zhǎng)度H、鏡頭焦距f以及物體至鏡頭的距離D之間的關(guān)系，物像之間簡(jiǎn)化版的關(guān)系為：

根據(jù)任務(wù)的要求，彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼工作距離要求：370mm（視野范圍允許一定正向偏差，最大不得超過(guò)25mm），取工作距離的最大值395mm為彩色圖形至鏡頭的距離D，195mm、135mm為成像物體的長(zhǎng)度H，因此在焦距的計(jì)算中需要分別對(duì)長(zhǎng)和寬進(jìn)行計(jì)算。

f=5.7mm×395mm÷195mm=11.55mm

f=4.28mm×395mm÷135mm=12.52mm（3）工業(yè)鏡頭的選型根據(jù)焦距計(jì)算公式，計(jì)算得出長(zhǎng)邊焦距f等于11.55mm，短邊焦距f等于12.52mm，并考慮到實(shí)際誤差、工業(yè)鏡頭±5%的焦距微調(diào)區(qū)間以及任務(wù)要求中允許的10mm視野范圍正向偏差，故選擇的鏡頭焦距f應(yīng)小于12.52mm，根據(jù)設(shè)備所提供的3種鏡頭，選擇焦距為12mm的鏡頭，鏡頭參數(shù)如表3-1所示。型號(hào)HN-P-1228-6M-C2/3靶面尺寸2/3"支持像元尺寸（μm）最小

2.4焦距（mm）12±5%光學(xué)總長(zhǎng)（mm）55±0.2法蘭距（mm）17.526±0.2光圈范圍（F數(shù)）F2.8-F16視場(chǎng)角（H×V）39.00°×29.92°（47.50°）像質(zhì)

光學(xué)畸變±1.2%TV畸變0.51%聚焦范圍0.1m—∞前螺紋M27×P0.5-7H接口C口尺寸（D×L）（mm）Φ33.0×41.2（不含螺紋）表3-1

12mm焦距鏡頭參數(shù)項(xiàng)目實(shí)施3.光源選型圖3-24彩色圖像創(chuàng)意造型擺拼程序流程圖根據(jù)任務(wù)的要求，需識(shí)別七巧板每個(gè)小板的形狀、位置及顏色；并記載形狀、位置及顏色信息。擺拼八個(gè)形狀，為提高識(shí)別、定位的準(zhǔn)確度和精度，需將外界環(huán)境的影響降至最低，故選擇安裝平行背光源，提供上下垂直的光照，使拍攝的圖像更加清晰、精度更高。

視頻二維碼視頻：硬件安裝（二）視覺(jué)程序編寫流程完整的彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼視覺(jué)程序應(yīng)包括回零、N點(diǎn)標(biāo)定、彩色圖形識(shí)別及擺拼主程序以及數(shù)據(jù)顯示等一系列軟件操作，視覺(jué)程序整體流程如圖3-24所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-26拍照位流程圖回零添加PLC工具組，點(diǎn)擊回零設(shè)置，依次點(diǎn)擊解除終斷、執(zhí)行，完成回零設(shè)置如圖3-25所示。圖3-25

回零設(shè)置界面2.N點(diǎn)標(biāo)定引導(dǎo)吸嘴吸起七巧板拼圖需要建立圖像坐標(biāo)系和吸嘴運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系之間的手眼標(biāo)定關(guān)系，一般的兩個(gè)坐標(biāo)系之間存在這仿射變換關(guān)系?？梢酝ㄟ^(guò)至少3組點(diǎn)來(lái)求解它們之間的仿射變換矩陣?？紤]到精度和實(shí)驗(yàn)用時(shí)，本項(xiàng)目過(guò)程中標(biāo)定取4組點(diǎn)來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。具體的N點(diǎn)標(biāo)定可以按照前面知識(shí)鏈接中的標(biāo)定流程完成。（三）搭建七巧板定位建模與拼圖主程序1.拍照位添加拍照工具組包括拍照位PLC控制、開(kāi)啟光源、相機(jī)、定時(shí)器及關(guān)閉光源等5個(gè)工具，主要作用是控制拍照位和相機(jī)拍照，操作流程與設(shè)置方法與N標(biāo)定工具組的拍照控制類似，拍照工具組的流程如圖3-26所示。項(xiàng)目實(shí)施2.顏色提取圖3-27藍(lán)色塊識(shí)別及定位流程本項(xiàng)目彩色圖形創(chuàng)意造型擺拼利用七巧板完成，七巧板共包含藍(lán)色、綠色、黃色和紅色4種顏色，其中包括藍(lán)色三角形大、小各1塊，紅色三角形大、小各一1塊，黃色平行四邊形、正方形各1塊，綠色三角形1塊。七巧板的擺拼首先需對(duì)七巧板圖像的4種顏色進(jìn)行三通道值顏色提取，然后再依次對(duì)7塊七巧板進(jìn)行形狀的匹配，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色和形狀七巧板的初步定位。由于七巧板色塊的顏色提取、形狀匹配的方法類似，故下文重點(diǎn)以藍(lán)色塊為例，對(duì)七巧板識(shí)別及定位操作進(jìn)行具體的講解。（1）藍(lán)色提取

藍(lán)色提取工具組中添加了顏色提取、圖像處理工具以及形狀匹配（2個(gè)）等4工具，藍(lán)色塊識(shí)別及定位的流程如圖3-27所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-28藍(lán)色提取設(shè)置界面向藍(lán)色塊識(shí)別及定位工具組中加入顏色提取工具，在該工具中設(shè)置顏色空間為“rgb”，即紅綠藍(lán)三通道值顏色提取，輸出模式選擇“二值圖”，輸入圖像連接到拍照工具組中的“相機(jī).輸出參數(shù).輸出圖片”，藍(lán)色提取工具的設(shè)置如圖3-28所示。設(shè)置完成后右側(cè)的圖片顯示區(qū)域會(huì)顯示出相機(jī)拍攝的原圖片，同時(shí)在圖片下方會(huì)顯示紅色R、綠色G、藍(lán)色B的通道值，移動(dòng)鼠標(biāo)RGB通道值會(huì)根據(jù)鼠標(biāo)指向顏色的變化而相應(yīng)改變，如圖3-29所示。圖3-29圖片顯示區(qū)域界面項(xiàng)目實(shí)施圖3-30藍(lán)色提取的RGB設(shè)置及輸出界面圖3-31圖像處理工具設(shè)置界面移動(dòng)鼠標(biāo)查詢藍(lán)色三角形物塊的RGB值，并將RGB三通道值的變化范圍對(duì)應(yīng)填入藍(lán)色顏色提取工具中的紅色、綠色和藍(lán)色的通道區(qū)間中，RGB區(qū)間應(yīng)包含藍(lán)色三角形物塊所有的通道值的范圍，用于排除其他的顏色，注意不同的光照環(huán)境下通道值的范圍也可能不同，在本例的光照環(huán)境下設(shè)置的紅色、綠色、藍(lán)色通道范圍分別為0-30、0-40和40-120。范圍設(shè)置完成后需點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕，再根據(jù)顯示的二值圖進(jìn)行RGB范圍的微調(diào)，直至輸出的二值圖種僅包含藍(lán)色三角形絕大部分邊緣輪廓，藍(lán)色提取的RGB設(shè)置及輸出如圖3-30所示。本次提取操作一次提取藍(lán)色大、小兩個(gè)三角形，上述顏色提取操作后輸出的三角形輪廓并不完整，需添加圖像處理工具對(duì)該二值圖進(jìn)行常規(guī)的圖像處理，用于消除藍(lán)色顏色提取工具輸出的二值圖像區(qū)域外的噪聲小白點(diǎn)。向藍(lán)色塊識(shí)別與定位工具組中添加一個(gè)圖像處理工具，將該工具的輸入圖像連接至“藍(lán)色提取.輸出參數(shù).輸出圖像”，識(shí)別模式選擇“閉運(yùn)算”，圖像處理工具的設(shè)置如圖3-31所示。項(xiàng)目實(shí)施圖像處理完成后需利用形狀匹配工具對(duì)藍(lán)色三角形塊進(jìn)行識(shí)別以及粗定位。向藍(lán)色塊識(shí)別與定位工具組中添加一個(gè)形狀匹配工具，并將該形狀匹配的輸入圖像連接至“圖像處理工具.輸出參數(shù).輸出圖像”，同時(shí)創(chuàng)建名稱為大藍(lán)的形狀匹配模板，設(shè)置模板個(gè)數(shù)為1個(gè)，模板得分調(diào)整至0.2，然后點(diǎn)擊“注冊(cè)圖像”，此時(shí)在右側(cè)的圖片顯示區(qū)域會(huì)顯示出圖像處理后的圖片，在圖片中刪除默認(rèn)的矩形模板區(qū)域并點(diǎn)擊多邊形按鈕添加一個(gè)三角形的模板區(qū)域，同時(shí)拖動(dòng)該模板直至完整框住三角形塊，如圖3-32所示。圖3-32圖像處理工具設(shè)置界面然后依次點(diǎn)擊“設(shè)置中心”、“創(chuàng)建模板”、“執(zhí)行”按鈕，形狀匹配工具會(huì)自動(dòng)定位到框選住的三角形中心，在設(shè)置中心操作中亦能對(duì)該中心點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。此次形狀匹配一次完成的是藍(lán)色大三角形的形狀識(shí)別匹配，藍(lán)色圖形有大、小兩個(gè)三角形，需要再對(duì)藍(lán)色小三角形進(jìn)行一次形狀匹配。（2）紅色顏色提取紅色塊識(shí)別及定位中包兩個(gè)大小不同的三角形色塊，其操作方法與藍(lán)色塊識(shí)別及定位類似，也是先對(duì)圖像進(jìn)行顏色提取，然后對(duì)輸出的二值圖進(jìn)行圖像處理，最后再分別對(duì)兩個(gè)三角形色塊進(jìn)行形狀匹配，最終實(shí)現(xiàn)紅色大三角形和紅色小三角形的識(shí)別和定位的目的，紅色塊識(shí)別及定位的流程如圖2-33所示。圖3-33紅色塊識(shí)別及定位流程項(xiàng)目實(shí)施圖3-34二值圖顯示界面紅色塊識(shí)別及定位工具組中加入顏色提取工具，并將該工具命名為“紅色提取”，與藍(lán)色提取類似，需連接輸入圖像至“相機(jī).輸出參數(shù).輸出圖片”，設(shè)置輸出模式為“二值圖”。將紅色大三角形和紅色小三角形物塊的三通道范圍值一并提取，并對(duì)應(yīng)填入顏色提取工具中的RGB的范圍區(qū)間中，然后進(jìn)行RGB區(qū)間的微調(diào)，直至二值圖中僅包含一大一小兩個(gè)三角形的絕大部分輪廓，如圖3-34所示。紅色塊識(shí)別及定位工具組中加入圖像處理工具，并連接圖像處理工具的輸入圖像連接至“紅色提取.輸出參數(shù).輸出圖像”，識(shí)別模式選擇閉運(yùn)算，用于消除紅色提取的二值圖像區(qū)域外的噪聲小白點(diǎn)。紅色塊識(shí)別及定位工具組中加入形狀匹配工具，并將該工具命名為“大紅”，將紅色形狀匹配的輸入圖像連接至“圖像處理工具.輸出參數(shù).輸出圖像”，設(shè)置模板個(gè)數(shù)為1個(gè)，模板得分調(diào)整至0.1，然后點(diǎn)擊“注冊(cè)圖像”并拖動(dòng)該模板直至完整框住大三角形塊，然后依次點(diǎn)擊“設(shè)置中心”、“創(chuàng)建模板”和“執(zhí)行”按鈕，形狀匹配工具會(huì)自動(dòng)找到框選住的大三角形中心，即完成紅色大三角形的形狀匹配，紅色形狀匹配如圖3-35所示。圖3-35紅色形狀匹配圖顯示界面項(xiàng)目實(shí)施圖3-36黃色塊識(shí)別及定位流程此次形狀匹配一次完成的是紅色大三角形的形狀識(shí)別匹配，紅色圖形有大、小兩個(gè)三角形，需要再對(duì)紅色小三角形進(jìn)行一次形狀匹配。（3）黃色塊識(shí)別及定位黃色塊識(shí)別及定位中包含一個(gè)平行四邊形和一個(gè)正方形，其操作方法是先對(duì)圖像進(jìn)行黃色顏色提取，然后對(duì)輸出的二值圖進(jìn)行圖像處理，最后再分別對(duì)圖形塊進(jìn)行形狀匹配，最終實(shí)現(xiàn)黃色平行四邊形和黃色正方形的識(shí)別和定位，黃色塊識(shí)別及定位的流程如圖3-36所示。顏色提取及形狀匹配和前面操作相同。（4）綠色塊識(shí)別及定位綠色塊識(shí)別及定位中包含一個(gè)綠色的三角形色塊，其操作方法也是先對(duì)圖像進(jìn)行顏色提取，然后對(duì)輸出的二值圖進(jìn)行圖像處理，最后再對(duì)兩個(gè)色塊進(jìn)行形狀匹配，最終實(shí)現(xiàn)綠色三角形的識(shí)別和定位，綠色塊識(shí)別及定位的流程如圖3-36所示。顏色提取及形狀匹配和前面操作相同。圖3-37綠色塊識(shí)別及定位流程項(xiàng)目實(shí)施圖3-38拼圖定位工具組界面3.拼圖定位拼圖定位的作用是定位擺放好的圖形的位置和角度，再針對(duì)當(dāng)前位置和角度進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，最后對(duì)需要移動(dòng)的距離、轉(zhuǎn)動(dòng)的角度等結(jié)果進(jìn)行輸出。由于拼圖定位是正方形擺拼中最為核心的操作，其設(shè)置也是最為繁瑣的，故在正方形擺拼模塊中單獨(dú)添加一個(gè)拼圖定位工具組，工具組中僅添加拼圖定位一個(gè)工具，如3-38圖所示。下面將具體從變量添加、位置連接、角度連接、形態(tài)類型、基準(zhǔn)位修改設(shè)置5個(gè)步驟出發(fā)，具體介紹拼圖定位工具的操作與配置方法。（1）變量添加在拼圖定位工具的輸入?yún)?shù)中雙擊“位置”、“角度”、“形態(tài)類型”的文字處，分別為位置、角度、形態(tài)類型每種狀態(tài)添加7個(gè)變量，即編號(hào)0-6，這7個(gè)變量用于保存每塊七巧板當(dāng)前的位置、角度及形態(tài)等狀態(tài)，拼圖定位變量的添加如圖3-39所示。圖3-39拼圖定位變量的添加界面項(xiàng)目實(shí)施圖3-41角度.0變量連接界面

圖3-40位置.0變量連接界面（2）位置連接變量添加完成后需依次連接“位置.0”—“位置.6”至變量賦值中“大藍(lán)色形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、“小藍(lán)色形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、“大紅色形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、“小紅色形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、“黃色平行四邊形形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、“黃色正方形形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”、以及“綠色形狀匹配的輸出參數(shù).檢測(cè)點(diǎn)”，用于設(shè)置拼圖定位輸入的初始位置，拼圖定位“位置.0”的變量連接如圖3-40所示。（3）角度連接位置連接完成后需依次連接“角度.0”—“角度.6”至變量賦值的“大藍(lán)色形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、“小藍(lán)色形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、“大紅色形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、“小紅色形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、“黃色平行四邊形形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、“黃色正方形形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”、以及“綠色形狀匹配的輸出參數(shù).目標(biāo)角度”，用于設(shè)置拼圖定位輸入的初始角度，拼圖定位“角度.0”的變量連接如圖3-41所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-43拼圖定位基準(zhǔn)位的修改界面圖3-42形態(tài)類型.0變量連接界面（4）形態(tài)類型連接角度連接完成后需依次連接“形態(tài)類型.0”—“形態(tài)類型.6”至變量賦值的“大藍(lán)色形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、“小藍(lán)色形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、“大紅色形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、“小紅色形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、“黃色平行四邊形形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、“黃色正方形形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”、以及“綠色形狀匹配的輸入?yún)?shù).模版名稱”，用于設(shè)置拼圖定位輸入的形態(tài)類型，拼圖定位“形態(tài)類型.0”的變量連接如圖3-42所示。5）修改基準(zhǔn)位形態(tài)類型連接完成后需修改拼圖定位輸入?yún)?shù)“基準(zhǔn)位X”的值為100，修改基準(zhǔn)位的目的是設(shè)置偏移，即設(shè)置擺放的目標(biāo)位相對(duì)于設(shè)置的基準(zhǔn)位向正方向移動(dòng)100mm。修改拼圖定位輸入?yún)?shù)“基準(zhǔn)位Y”的值為20，修改基準(zhǔn)位的目的是設(shè)置偏移，即設(shè)置擺放的目標(biāo)位相對(duì)于設(shè)置的基準(zhǔn)位向正方向移動(dòng)20mm。由于七巧板的擺拼空間略微大于相機(jī)的視野空間，因此偏移基準(zhǔn)位的目的是為了設(shè)置合理的擺放目標(biāo)位，拼圖定位基準(zhǔn)位的修改如圖3-43所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-44拼圖定位目標(biāo)形態(tài)設(shè)置界面（6）設(shè)置目標(biāo)形態(tài)基準(zhǔn)位修改完成后需在擺拼板上手動(dòng)擺放需要拼成的正方形基準(zhǔn)目標(biāo)形態(tài)（注意基準(zhǔn)目標(biāo)形態(tài)是偏移之前的位置和形態(tài)，且七巧板擺放不要超出相機(jī)視野范圍，否則軟件無(wú)法識(shí)別），然后依次手動(dòng)執(zhí)行拍照工具組、藍(lán)色塊識(shí)別及定位工具組、紅色塊識(shí)別及定位工具組、黃色塊識(shí)別及定位工具組、綠色色塊識(shí)別及定位工具組以更新拼圖定位中7塊七巧板的當(dāng)前位置和角度，然后依次點(diǎn)擊拼圖定位中“設(shè)置位置”和“執(zhí)行”按鈕，即完成目標(biāo)形態(tài)設(shè)置操作，拼圖定位目標(biāo)形態(tài)的設(shè)置如圖3-44所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-46循環(huán)操作流程圖圖3-45拼圖定位目標(biāo)形態(tài)設(shè)置界面（四）循環(huán)添加循環(huán)工具，點(diǎn)擊右上角設(shè)置按鈕，進(jìn)入循環(huán)參數(shù)界面，如圖3-45所示，選擇循環(huán).跳出條件為True。設(shè)置循環(huán).For循環(huán)結(jié)束為7。在循環(huán)工具中，添加2個(gè)工具組，分別命名為用戶變量、抓取與放置。如圖3-46所示。項(xiàng)目實(shí)施圖3-48變量屬性界面圖3-47編輯輸出參數(shù)界面1.用戶變量用戶變量工具組中添加用戶變量工具，進(jìn)入用戶變量界面，雙擊輸出參數(shù)，進(jìn)入編輯輸出參數(shù)界面如圖3-47所示，選擇PointFList，命名為抓取位?；氐接脩糇兞康膮?shù)界面，選擇輸出參數(shù)，選擇抓取位，進(jìn)入變量屬性界面如圖3-48所示，添加7行數(shù)據(jù)。重復(fù)以上操作，選擇PointFList，命名為放置位，同樣添加7行數(shù)據(jù)。選擇DoubleList，命名為角度，如圖3-49所示，添加7行數(shù)據(jù)。圖3-49編輯輸出參數(shù)界面項(xiàng)目實(shí)施圖3-50抓取位引用界面圖3-51放置位引用界面回到參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，抓取位添加引用，引用主程序，拼圖定位中的輸入?yún)?shù).位置，如圖3-50所示；在參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，放置位添加引用，引用主程序，拼圖定位中的輸出參數(shù).位置轉(zhuǎn)換，如圖3-51所示；在參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，角度添加引用，引用主程序，拼圖定位中的輸出參數(shù).角度轉(zhuǎn)換，如圖3-52所示；圖3-52角度引用界面項(xiàng)目實(shí)施圖3-55放置位轉(zhuǎn)換設(shè)置界面圖3-53抓取位轉(zhuǎn)換界面如圖3-53所示參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，選擇抓取位，選擇第四個(gè)圖標(biāo)，變量轉(zhuǎn)換。進(jìn)入轉(zhuǎn)換界面如圖3-54所示，勾選變量序號(hào)，選擇輸出參數(shù)抓取位，目的類型選擇為PointF，點(diǎn)擊“+”號(hào)，完成轉(zhuǎn)換。圖3-54抓取位轉(zhuǎn)換設(shè)置界面采用同樣的方法完成放置位轉(zhuǎn)換，在參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，選擇放置位，選擇第四個(gè)圖標(biāo)，變量轉(zhuǎn)換。放置位的轉(zhuǎn)換設(shè)置界面如圖3-55所示，選擇輸出參數(shù)放置位，目的類型選擇為PointF，點(diǎn)擊+號(hào)，完成轉(zhuǎn)換。圖3-56角度轉(zhuǎn)換設(shè)置界面采用同樣的方法完成角度轉(zhuǎn)換，在參數(shù)界面，選擇輸出參數(shù)，選擇角度，選擇第四個(gè)圖標(biāo)，變量轉(zhuǎn)換。角度的轉(zhuǎn)換設(shè)置界面如圖3-56所示，選擇輸出參數(shù)角度，目的類型選擇為Double，點(diǎn)擊+號(hào)，完成轉(zhuǎn)換。V項(xiàng)目實(shí)施打開(kāi)報(bào)警燈亮界面如圖3-59所示，選擇控制設(shè)置，紅燈亮。圖3-57轉(zhuǎn)換完成后用戶變量界面轉(zhuǎn)換完成之后用戶變量界面如圖3-57所示。2.抓取與放置抓取與放置工具組中添加報(bào)警燈亮、抓取、上升、放置、上升、報(bào)警燈滅6個(gè)PLC工具，流程圖如圖3-58所示。圖3-58

抓取與放置流程圖圖3-59

報(bào)警燈亮設(shè)置界面V項(xiàng)目實(shí)施圖3-61抓取動(dòng)作控制界面圖3-60抓取參數(shù)設(shè)置界面如圖3-60所示打開(kāi)抓取參數(shù)界面，選擇運(yùn)動(dòng)設(shè)置，X軸添加引用，選擇變量賦值，選擇循環(huán)，選擇用戶變量工具組，選擇用戶變量工具，選擇輸出參數(shù).轉(zhuǎn)換（PointF）抓取位.序號(hào)中的X，完成X軸抓取位數(shù)據(jù)引用。Y軸引用與上面操作相同。Z軸數(shù)據(jù)自行設(shè)置為吸嘴到七巧板的距離?；氐阶ト?shù)設(shè)置界面如圖3-61所示，勾選吸嘴開(kāi)真空，點(diǎn)擊解除中斷，執(zhí)行。完成抓取動(dòng)作。打開(kāi)上升PLC界面如圖3-62所