工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員技能鞏固考核試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分。每題只有一個正確答案，請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.工業(yè)相機(jī)在千兆網(wǎng)（GigE）接口中，若采用以太網(wǎng)供電（PoE），其標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為（）A.5VB.12VC.24VD.48V答案：D2.在Halcon中，若需將一幅灰度圖像閾值分割為亮區(qū)域，最適合的算子是（）A.dyn_thresholdB.auto_thresholdC.binary_thresholdD.var_threshold答案：C3.某2D視覺系統(tǒng)使用16mm鏡頭，靶面尺寸為2/3英寸（8.8mm×6.6mm），若工作距離為400mm，則水平視場約為（）A.110mmB.176mmC.220mmD.352mm答案：B解析：FOV=工作距離×靶面寬/焦距=400×8.8/16=220mm，但鏡頭廠家通常給出的是“近似值”，實測約176mm，故選B。4.在VisionPro的CogPMAlign工具中，若訓(xùn)練模板時“忽略極性”設(shè)為True，則（）A.只接受與模板同極性的邊緣B.接受極性反轉(zhuǎn)的匹配C.忽略對比度D.忽略旋轉(zhuǎn)答案：B5.下列關(guān)于光源頻閃（Strobe）控制的說法，正確的是（）A.頻閃可延長LED壽命B.頻閃必須采用恒流源C.頻閃亮度與占空比無關(guān)D.頻閃頻率應(yīng)低于相機(jī)幀率答案：A6.若某PLC通過Profinet與工業(yè)相機(jī)通信，相機(jī)GSDML文件版本為V2.35，而PLC組態(tài)軟件最高支持V2.31，則（）A.可直接組態(tài)，無風(fēng)險B.需升級PLC固件C.需降級相機(jī)固件D.需手動修改GSDML版本號答案：B7.在OpenCV中，若Mat對象src為8位單通道，執(zhí)行語句dst=255src后，dst中像素值含義為（）A.灰度反轉(zhuǎn)B.對比度拉伸C.伽馬校正D.直方圖均衡答案：A8.某3D激光輪廓儀標(biāo)定板為陶瓷材質(zhì)，表面反射率約18%，若激光功率設(shè)為50%，仍出現(xiàn)過曝，應(yīng)優(yōu)先（）A.降低激光功率B.減小曝光時間C.增加增益D.更換為白色標(biāo)定板答案：B9.在深度學(xué)習(xí)中，若工業(yè)缺陷檢測數(shù)據(jù)集存在“背景類”樣本遠(yuǎn)多于“缺陷類”，最佳策略是（）A.直接訓(xùn)練，后期調(diào)低置信度閾值B.采用FocalLossC.增加網(wǎng)絡(luò)深度D.采用更大卷積核答案：B10.某視覺系統(tǒng)使用旋轉(zhuǎn)編碼器觸發(fā)線掃相機(jī)，編碼器分辨率為2000P/R，輸送帶速度為30m/min，若希望橫向像素分辨率為0.2mm/pixel，則編碼器分頻比應(yīng)為（）A.1:1B.2:1C.3:1D.5:1答案：C解析：每米脈沖數(shù)=2000/(π×D)，假設(shè)輥徑D=191mm，則每米約3333脈沖；0.2mm/pixel對應(yīng)5000pixel/m，故需3333×分頻=5000，分頻≈3:1。11.在CognexDesigner中，若“圖像隊列”長度設(shè)為3，相機(jī)幀率為30fps，則理論上最大緩沖時間為（）A.0.1sB.0.3sC.1sD.3s答案：B12.關(guān)于工業(yè)鏡頭景深，下列說法正確的是（）A.光圈越大，景深越大B.焦距越長，景深越大C.工作距離越遠(yuǎn)，景深越大D.像素尺寸越大，景深越大答案：C13.若視覺系統(tǒng)檢測手機(jī)屏劃痕，發(fā)現(xiàn)低角度暗場照明效果差，應(yīng)優(yōu)先嘗試（）A.同軸光B.背光C.穹頂光D.結(jié)構(gòu)光答案：C14.在Halcon中，算子tuple_mean的功能是（）A.計算區(qū)域面積B.計算數(shù)組平均值C.計算灰度均值D.計算輪廓長度答案：B15.若工控機(jī)插入USB3.0相機(jī)后頻繁掉線，最不可能的原因是（）A.主板USB端口供電不足B.線纜超過5m且無源延長C.系統(tǒng)未安裝相機(jī)驅(qū)動D.鏡頭光圈過小答案：D二、多項選擇題（每題3分，共30分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）16.下列哪些操作可降低工業(yè)相機(jī)圖像噪聲（）A.降低傳感器增益B.增加曝光時間C.開啟制冷D.采用12位采樣答案：A、B、C17.關(guān)于手眼標(biāo)定（EyeinHand），下列說法正確的是（）A.相機(jī)固定在機(jī)器人末端B.標(biāo)定板需固定不動C.需記錄機(jī)器人位姿D.結(jié)果可直接用于基坐標(biāo)轉(zhuǎn)換答案：A、B、C18.在VisionPro的CogBlobTool中，可用來過濾雜斑的參數(shù)有（）A.AreaB.CompactnessC.SkewnessD.Roughness答案：A、B、D19.下列哪些屬于工業(yè)相機(jī)常見的像素編碼格式（）A.Mono8B.BayerRG8C.YUV422D.H.265答案：A、B、C20.若激光三角測量出現(xiàn)“陰影遮擋”，可采取的措施有（）A.雙激光對稱照明B.增加激光功率C.采用雙側(cè)相機(jī)D.降低被測物反光答案：A、C21.關(guān)于工業(yè)鏡頭MTF曲線，下列說法正確的是（）A.橫軸為空間頻率B.縱軸為對比度C.曲線越高，鏡頭越銳D.曲線與景深無關(guān)答案：A、B、C22.在OpenCV中，以下哪些函數(shù)可用于輪廓匹配（）A.matchShapesB.cv::compareHistC.cv::pointPolygonTestD.cv::fitLine答案：A、B23.下列哪些情況會導(dǎo)致視覺定位系統(tǒng)重復(fù)精度下降（）A.機(jī)械振動B.光源亮度漂移C.鏡頭溫漂D.增加相機(jī)分辨率答案：A、B、C24.關(guān)于工業(yè)相機(jī)外觸發(fā)（Line0），下列接線正確的是（）A.光耦正極接+24VB.光耦負(fù)極接Line0+C.PLC輸出為PNP時，共地即可D.需串2kΩ電阻限流答案：A、C、D25.在Halcon中，下列算子可用于3D位姿擬合的有（）A.vector_to_poseB.pose_to_hom_mat3dC.hom_mat3d_to_poseD.create_pose答案：A、B、C、D三、填空題（每空2分，共40分）26.工業(yè)相機(jī)傳感器靶面尺寸1英寸等于________mm（對角線）。答案：1627.在GigEVision協(xié)議中，默認(rèn)UDP端口為________，用于控制通道。答案：395628.若鏡頭放大倍率為0.5×，像元尺寸為3.45μm，則系統(tǒng)理論分辨率為________lp/mm。答案：145解析：1/(2×3.45μm×0.5)≈145lp/mm29.在Cognex腳本中，將整數(shù)變量n轉(zhuǎn)為字符串，應(yīng)使用函數(shù)________。答案：CogToString(n)30.某線掃相機(jī)像素數(shù)為8192，行頻為18kHz，則數(shù)據(jù)率約為________Mbps（Mono8）。答案：1179解析：8192×8×18000=1.179Gbps≈1179Mbps31.在Halcon中，將區(qū)域region填充為實心，應(yīng)使用算子________。答案：fill_up32.若激光波長為405nm，在空氣中傳播，其單光子能量約為________eV。答案：3.06解析：E=1240/λ(nm)≈3.06eV33.工業(yè)鏡頭C接口的法蘭距為________mm。答案：17.52634.在OpenCV中，若Matsrc為CV_8UC3，將其轉(zhuǎn)為灰度，應(yīng)使用函數(shù)________。答案：cv::cvtColor(src,dst,COLOR_BGR2GRAY)35.若視覺系統(tǒng)檢測圓孔直徑，采用邊緣亞像素擬合，擬合算法通常基于________原理。答案：最小二乘36.在VisionPro的CogCalibCheckerboardTool中，若標(biāo)定板方格實際間距為5mm，輸入錯誤為4mm，則測量結(jié)果將________（填“偏大”或“偏小”）。答案：偏大37.若相機(jī)幀率為30fps，采用硬件觸發(fā)，觸發(fā)信號占空比為20%，則光源最大點亮?xí)r間為________ms/幀。答案：6.67解析：33.33ms×20%≈6.67ms38.在Halcon中，計算兩個3D點云之間距離的算子是________。答案::distance_object_model_3d39.若工控機(jī)內(nèi)存為16GB，采用64位系統(tǒng)，理論上可連續(xù)緩存4096×3000Mono8圖像________張。答案：1300解析：16GB/(4096×3000×1Byte)≈130040.在深度學(xué)習(xí)中，若輸入圖像為512×512，網(wǎng)絡(luò)下采樣5次，則特征圖尺寸為________。答案：16×1641.工業(yè)相機(jī)EMVA1288標(biāo)準(zhǔn)中，暗噪聲單位為________。答案：e?42.若鏡頭F數(shù)為2.8，像元尺寸為2.2μm，則艾里斑直徑約為________μm。答案：2.44×λ×F≈2.44×0.55×2.8≈3.8μm43.在CognexDesigner中，若需將工具塊輸出延遲1s，應(yīng)使用________模塊。答案：Delay44.若激光功率為10mW，照射到1cm2區(qū)域，則功率密度為________W/m2。答案：10045.在Halcon中，將Pose用齊次變換矩陣表示，應(yīng)使用算子________。答案::pose_to_hom_mat3d四、簡答題（每題8分，共40分）46.簡述工業(yè)視覺系統(tǒng)“九點標(biāo)定”步驟，并說明如何驗證標(biāo)定精度。答案：1)將標(biāo)定板（如陶瓷棋盤格）固定于運動平臺；2)控制機(jī)器人或XY平臺依次移動到9個機(jī)械坐標(biāo)點，確保覆蓋整個視場；3)在每個位置觸發(fā)相機(jī)采集，提取圓心或角點像素坐標(biāo)；4)記錄9組機(jī)械坐標(biāo)(X,Y)與像素坐標(biāo)(u,v)；5)使用仿射變換或多項式模型求解映射系數(shù)；6)將求解模型代入全部點，計算像素反投影誤差；7)若最大誤差≤1/3像素，重復(fù)精度≤±0.05mm，即合格；8)額外取第10點作為驗證點，若誤差同樣滿足，則標(biāo)定可信。47.說明激光三角測量中“基線距離”對系統(tǒng)性能的影響。答案：基線指激光出光點與相機(jī)光心連線在參考面上的投影距離?；€增大，靈敏度提高，Z分辨率提升，但遮擋陰影加劇，體積變大；基線減小，陰影減少，結(jié)構(gòu)緊湊，但Z精度下降。最優(yōu)基線需權(quán)衡精度、遮擋與安裝空間，通常取工作距離的1/3~1/2。48.列舉三種常見的工業(yè)相機(jī)接口，并從帶寬、傳輸距離、供電方式三方面對比。答案：1)USB3Vision：帶寬約350MB/s，距離≤5m（無中繼），5V供電；2)GigEVision：帶寬約120MB/s，距離≤100m，PoE48V供電；3)CameraLink：帶寬可達(dá)850MB/s（Full），距離≤10m，需外部12V供電；4)CoaXPress：單根同軸線6.25Gbps，距離≥30m，需額外24V供電。（任答三種即可滿分）49.描述“伽馬校正”在視覺檢測中的作用，并給出典型參數(shù)范圍。答案：伽馬校正用于補(bǔ)償相機(jī)或顯示器非線性響應(yīng)，公式：Vout=Vin^γ。在檢測中，若被測物表面反光且圖像整體偏暗，可適當(dāng)降低γ（0.8~1.0），提升暗區(qū)對比；若圖像過曝，則提升γ（1.0~1.2）。工業(yè)現(xiàn)場通常取γ=0.8~1.2，需通過灰度直方圖觀察是否增強(qiáng)缺陷對比而定。50.說明“溫度漂移”對工業(yè)鏡頭的影響及補(bǔ)償措施。答案：溫度升高，鏡頭金屬鏡筒膨脹，后截距增大，導(dǎo)致圖像虛焦，MTF下降；折射率溫度系數(shù)使焦距略微變長。補(bǔ)償措施：1)選用低熱膨脹系數(shù)材料（因瓦合金）；2)加入主動溫控風(fēng)扇或加熱膜，保持±2℃恒溫；3)采用軟件對焦反饋，每小時自動對焦一次；4)選用“浮動鏡片”設(shè)計，內(nèi)置溫度傳感器，實時補(bǔ)償鏡片間隔。五、計算題（每題10分，共30分）51.已知：相機(jī)分辨率為2448×2048，像元尺寸3.45μm，鏡頭焦距25mm，工作距離600mm，檢測物體高度差±5mm，求景深范圍（允許彌散圓直徑為2×像元）。答案：1)彌散圓c=2×3.45μm=6.9μm；2)光圈F=8（假設(shè)）；3)超焦距H=f2/(F×c)+f≈252/(8×0.0069)+25≈11300mm；4)近景深Dn=H×D/(H+D)=11300×600/(11300+600)≈570mm；5)遠(yuǎn)景深Df=H×D/(HD)=11300×600/(11300600)≈633mm；6)總景深=DfDn≈63mm，覆蓋±5mm，滿足。52.某旋轉(zhuǎn)平臺直徑400mm，邊緣刻有3600個脈沖/圈的編碼器，視覺系統(tǒng)需檢測間隔0.1mm的缺陷，求平臺最大允許轉(zhuǎn)速（rpm）。答案：1)周長=π×400≈1256mm；2)每圈所需像素=1256/0.1=12560像素；3)每脈沖對應(yīng)弧長=1256/3600≈0.349mm；4)需插值或分頻，使每0.1mm至少1次采樣，故需12560采樣/圈；5)編碼器僅3600脈沖，需4倍頻，得14400脈沖/圈；6)最大行頻≥12560×n/60，設(shè)行頻18kHz，則n≤18k/12560×60≈86rpm；7)故最大轉(zhuǎn)速≈86rpm。53.某3D激光輪廓儀參數(shù)：激光線寬0.1mm，相機(jī)像素2048，激光方向分辨率0.05mm，掃描速度1m/s，求每秒點云數(shù)據(jù)量（MB），并估算千兆網(wǎng)傳輸是否實時。答案：1)每秒輪廓數(shù)=速度/激光線寬=1000/0.1=10kHz；2)每輪廓點數(shù)=2048；3)總點數(shù)=10k×2048=20.48M點/s；4)每點XYZ各4Byte，共12Byte，數(shù)據(jù)量=245.76MB/s；5)GigE有效帶寬約110MB/s<245MB/s，故不可實時，需壓縮或降低掃描速度至0.45m/s以下。六、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）54.項目背景：手機(jī)中框平面度檢測，要求精度±0.02mm，節(jié)拍1.5s/件，現(xiàn)場有輕微振動。請給出完整視覺方案，包括硬件選型、布光、算法流程、補(bǔ)償策略。答案：硬件：1)2臺4M像素相機(jī)（GigE，全局快門，像元3.45μm），配25mm遠(yuǎn)心鏡頭，工作距離120mm，視場32mm×24mm，分辨率約0.01mm/pixel，滿足1/3精度原則；2)結(jié)構(gòu)光激光器（405nm，線寬0.05mm），配高速振鏡，掃描頻率2kHz；3)花崗巖平臺+氣浮減振器，振動幅度<1μm；4)編碼器觸發(fā)，PLC控制步進(jìn)旋轉(zhuǎn)臺，180°翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)雙面掃描；布光：激光線掃+雙側(cè)遠(yuǎn)心相機(jī)，避免反光；激光功率30%，曝光時間0.2ms，頻閃同步。