第六章

智能制造單元視覺檢測模塊運(yùn)行與調(diào)試第一節(jié)

視覺檢測模塊硬件應(yīng)用與調(diào)試一、視覺檢測模塊硬件組成

檢測模塊由視覺控制器和視覺相機(jī)、鏡頭、連接電纜以及外部輔助設(shè)備組成。圖像處理流程包括圖樣采集、圖樣處理、圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)热舾呻A段。圖6-2相機(jī)圖6-1光學(xué)鏡頭圖6-3外部輔助設(shè)備

1.相機(jī)鏡頭

相機(jī)鏡頭的性能參數(shù)有：

（1）景深

能在實(shí)際像平面上獲得相對清晰影像的景物空間深度范圍。

（2）焦距

是主點(diǎn)到成像面的距離。。

（3）明亮度

變焦鏡頭里有用于調(diào)整明亮度的光圈構(gòu)件，可根據(jù)鏡頭上的構(gòu)件來調(diào)整鏡頭明亮度。圖6-4光學(xué)鏡頭

鏡頭上兩個(gè)旋鈕用于調(diào)節(jié)清晰度和明亮度。圖6-5光學(xué)鏡頭

2.相機(jī)

視覺相機(jī)根據(jù)采集圖片的芯片不同，可以分成CCD視覺相機(jī)和CMOS視覺相機(jī)。圖6-6CCD相機(jī)圖6-7CMOS相機(jī)3.歐姆龍

FH-L550型號控制器接口（1）控制器系統(tǒng)運(yùn)行顯示區(qū)；（2）SD槽；（3）USB接口；（4）顯示器接口；（5）通信網(wǎng)口；（6）并行I/O通信接口；（7）RS232通信接口；（8）相機(jī)接口；（9）控制器電源接口圖6-8視覺檢測模塊控制器接口

二、圖像處理軟件

（1）圖像采集單元

圖像采集單元就是CCD或CMOS相機(jī)，它將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為模擬/數(shù)字圖像，并輸出至圖像處理單元。

（2）圖像處理單元

圖像處理單元對圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存儲，并在圖像處理軟件的支持下進(jìn)行圖像處理。

（3）圖像處理軟件圖像處理軟件主要在圖像處理單元硬件環(huán)境的支持下，完成圖像處理功能。如圖形幾何邊緣的提取、Blob、灰度直方圖、簡單的定位和搜索等。

（4）網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)通信裝置是智能相機(jī)的重要組成部分，主要完成控制信息、圖像數(shù)據(jù)的通信任務(wù)。智能相機(jī)一般均內(nèi)置以太網(wǎng)通信裝置，并支持多種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議，從而使多臺智能相機(jī)構(gòu)成更大的機(jī)器視覺系統(tǒng)。圖6-9圖像處理軟件架構(gòu)

三、檢測模塊工作流程

智能制造單元檢測模塊采用歐姆龍

FZ-SC彩色CCD相機(jī)，結(jié)合歐姆龍F(tuán)H-L550控制器器對六自由度工業(yè)機(jī)器人抓取的物體進(jìn)行視覺識別，并且把被識別的物體的顏色、形狀、位置等特征信息發(fā)送給機(jī)器人控制器，則根據(jù)被識別的物體具有的不同特征而執(zhí)行不同的相對應(yīng)的動作，完成整個(gè)工作流程。圖6-10視覺檢測模塊工作示意圖

第六章

智能制造單元視覺檢測模塊運(yùn)行與調(diào)試第二節(jié)

視覺檢測模塊軟件應(yīng)用與調(diào)試一、視覺檢測模塊軟件操作主界面識讀圖6-11檢測模塊軟件主界面

一、視覺系統(tǒng)軟件操作主界面識讀

1.判定顯示窗口

判定顯示窗口的作用是顯示場景的綜合判定結(jié)果。2.信息顯示窗口

信息顯示窗口作用是顯示相關(guān)信息，如場景組名稱、場景名稱等：3.工具窗口

工具窗口作用是提供圖樣采集的工具，如“流程編輯”、“保存”、

“場景切換”、“布局切換”等工具。4.測量窗口

測量窗口的作用是對采集圖樣進(jìn)行測量.5.圖像窗口

圖像窗口的作用是顯示已測量的圖像，同時(shí)也顯示選中的處理單元名。

6.詳細(xì)結(jié)果顯示窗口將詳細(xì)顯示測量結(jié)果。7.流程顯示窗口作用是顯示測量處理的內(nèi)容1.場景的含義和可進(jìn)行的操作二、場景及場景組的基本操作技能圖6-12場景可進(jìn)行的操作2.場景組的含義和形成圖6-13場景組的形成

3.場景組復(fù)制

（1）進(jìn)入視覺系統(tǒng)軟件主界面，單擊菜單欄“功能”菜單。（2）單擊“場景管理”按鈕進(jìn)入“場景管理”對話框。圖6-14場景管理

場景組復(fù)制操作流程：1）單擊“編輯”按鈕，選中需復(fù)制場景組；2）單擊“復(fù)制”按鈕；3）選中空的場景組；4）單擊“粘貼”按鈕；5）單擊“關(guān)閉”按鈕。圖6-15場景組復(fù)制

4.修改場景組名稱

進(jìn)入“場景管理”對話框后，選中需要修改名稱的場景組。1）單擊“重命名”；2）單擊“場景組名稱”右側(cè)按鈕，打開鍵盤；3）輸入名稱；4）單擊“確定”,即可修改場景組名稱。圖6-16場景組重命名

5.場景復(fù)制

1）選中需復(fù)制場景；2）單擊復(fù)制；3）選擇空的場景；4）單擊粘貼，即可實(shí)現(xiàn)場景復(fù)制。圖6-17場景復(fù)制

6.修改場景名稱

1）進(jìn)入“場景管理”，選擇需要修改名稱的場景；2）單擊“編輯”按鈕；3）打開鍵盤；

4）輸入名稱；5）單擊“確定”；單擊“關(guān)閉”；圖6-18場景名稱修改

7.手動切換場景組和場景

1）進(jìn)入視覺系統(tǒng)軟件主界面；2）點(diǎn)擊“場景切換”菜單；3）點(diǎn)擊[切換]；4）點(diǎn)擊[場景組]下拉菜單、選擇相應(yīng)場景組；5）點(diǎn)擊[確定]按鈕；6）點(diǎn)擊場景下拉菜單，選擇相應(yīng)場景；7）點(diǎn)擊[確定]按鈕；圖6-19場景組和場景選擇

三、場景的流程編輯

進(jìn)入視覺軟件主界面，找到［流程編輯］工具，單擊［流程編輯］工具，進(jìn)入［流程編輯］界面。圖6-20流程編輯頁面

1.流程編輯界面識讀

（1）模塊列表

模塊列表顯示構(gòu)成流程的處理模塊；通過在模塊列表中追加處理項(xiàng)目，可以制作場景的流程。

（2）屬性設(shè)定按鈕

操作屬性設(shè)定按鈕鈕將顯示屬性設(shè)定畫面，可進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定。

（3）結(jié)束記號

結(jié)束記號表示流程的結(jié)束。

（4）流程編輯按鈕

操作流程編輯按鈕可以對場景內(nèi)的處理模塊進(jìn)行重新排列或刪除。

（5）顯示選項(xiàng)

顯示選項(xiàng)有三個(gè)顯示選項(xiàng)。分別是“參照其它場景流程”選項(xiàng)、“放大測量流程顯示”選項(xiàng)和“放大處理項(xiàng)目”選項(xiàng)。

（6）處理項(xiàng)目樹形結(jié)構(gòu)圖

處理項(xiàng)目樹形結(jié)構(gòu)圖用于選擇追加到流程中的處理項(xiàng)目的區(qū)域，處理項(xiàng)目按類別以樹形結(jié)構(gòu)圖顯示。

2.視覺檢測模塊流程搭建

（1）在軟件主界面，找到工具窗口的［流程編輯］工具，點(diǎn)擊[流程編輯]。（2）進(jìn)入測試流程搭建界面，從右側(cè)項(xiàng)目處理模塊中，選擇需要添加的處理項(xiàng)目，單擊[追加]按鈕，處理項(xiàng)目即被添加至左側(cè)流程框中。圖6-21流程搭建第六章

智能制造單元視覺檢測模塊運(yùn)行與調(diào)試第三節(jié)

視覺檢測模塊軟件常用操作技能

一、標(biāo)簽常用操作技能

1.［顏色指定］相關(guān)操作

1）主界面單擊[標(biāo)簽]，進(jìn)入[標(biāo)簽]編輯界面；2）單擊[顏色指定]；3）勾選[自動設(shè)定]；4）拖動鼠標(biāo)在當(dāng)前拍攝的物體上拾取顏色或者在顏色表中選取顏色；5）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置。6）單擊[確定]。圖6-22［顏色指定］相關(guān)操作圖6-23［顏色指定］相關(guān)操作

2.［區(qū)域設(shè)定］相關(guān)操作

1）單擊[區(qū)域設(shè)定]；2）在[登錄圖形]處選擇相應(yīng)圖形，框選們需要的識別的物料；3）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；4）單擊[適用]；5）再點(diǎn)擊[確定]。圖6-24區(qū)域設(shè)定相關(guān)操作

3.［測量參數(shù)］相關(guān)操作

1）單擊[測量參數(shù)]；2）點(diǎn)擊[抽取條件]下拉菜單；3）選擇[面積]；4）更改“面積”最小值為“1000”；5）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；6）單擊“確定”。圖6-25測量參數(shù)相關(guān)操作二、二維碼常用操作技能進(jìn)入軟件主界面，單擊[2維碼]，進(jìn)入[2維碼]的編輯界面。圖6-26進(jìn)入二維碼操作頁面

1.[區(qū)域設(shè)定]相關(guān)操作

1）單擊[區(qū)域設(shè)定]；2）選擇[登錄圖形]；3）拖拉右側(cè)顯示框使二維碼內(nèi)容全部在顯示框內(nèi)；4）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；5）單擊[適用]；6）單擊[確定]。圖6-27[區(qū)域設(shè)定]登錄圖形圖6-28[區(qū)域設(shè)定]

相關(guān)操作

2.[測量參數(shù)]相關(guān)操作1）單擊[測量參數(shù)]；2）單擊[示教]；3）單擊[測量]；4）單擊[確定]圖6-29測量參數(shù)相關(guān)操作

3.[結(jié)果設(shè)定]相關(guān)操作：

1）單擊[結(jié)果設(shè)定]；2）如果需要進(jìn)行數(shù)據(jù)比較時(shí)可以進(jìn)行設(shè)定，如果不需要跳過該設(shè)置界面即可。圖6-30結(jié)果設(shè)定相關(guān)操作4.［輸出參數(shù)］相關(guān)操作

1）單擊[輸出參數(shù)]；

2）勾選[字符輸出],通訊方式選擇[以太網(wǎng)]；

3）勾選[指定輸出范圍]，選擇1-4輸出4個(gè)字符；

4）單擊[確定]。圖6-31輸出參數(shù)相關(guān)操作

三、串行數(shù)據(jù)輸出相關(guān)技能

操作方法：進(jìn)入主界面，單擊[串行數(shù)據(jù)輸出]，進(jìn)入[串行數(shù)據(jù)輸出]編輯界面，再編輯[串行數(shù)據(jù)輸出]界面。圖6-32登錄串行數(shù)據(jù)輸出頁面

1.[設(shè)定]相關(guān)操作：

1）單擊[設(shè)定]；

2）選中一個(gè)輸出數(shù)據(jù)；

3）單擊表達(dá)式框后面的擴(kuò)展按鈕（圖中未示出）；

4）選擇TJG（圖中未示出）；

5）單擊[確定]。圖6-33[設(shè)定]相關(guān)操作

2.[輸出格式]相關(guān)操作：

1）單擊[輸出格式]；

2）選擇[以太網(wǎng)]；

3）[輸出形式]選擇[ASCII]；

4）[整數(shù)位數(shù)]和[小數(shù)位數(shù)]自行選擇；

5）單擊[確定]；

6）單擊[保存]。圖6-34[輸出格式]相關(guān)操作

四、圖形校準(zhǔn)操作技能

在視覺軟件主界面中，找到測量窗口，點(diǎn)擊［相機(jī)測量］，點(diǎn)擊［相機(jī)］→選擇相機(jī)編號如［相機(jī)0］→點(diǎn)擊［校準(zhǔn)］，進(jìn)入校準(zhǔn)對話框。圖6-35登錄圖形校準(zhǔn)頁面1.以指定點(diǎn)的方式設(shè)定（點(diǎn)數(shù)選擇）圖6-36選擇兩點(diǎn)校準(zhǔn)圖6-37選擇三點(diǎn)校準(zhǔn)2.點(diǎn)校準(zhǔn)操作流程1）在項(xiàng)目標(biāo)簽區(qū)域，點(diǎn)擊[校準(zhǔn)]。圖6-38登錄校準(zhǔn)操作

2）在校準(zhǔn)設(shè)定方法區(qū)域中，選擇[點(diǎn)]。3）在畫面內(nèi)點(diǎn)擊第1個(gè)點(diǎn)。4）設(shè)定所指定點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，將顯示實(shí)際坐標(biāo)輸入畫面，5）以相同的方法設(shè)定第2點(diǎn)和第3點(diǎn)。6）點(diǎn)擊[制作校準(zhǔn)參數(shù)]，將生成校準(zhǔn)參數(shù)。圖6-39登錄點(diǎn)校準(zhǔn)方式圖6-40輸入實(shí)際坐標(biāo)圖6-41制作校準(zhǔn)參數(shù)

3.以輸入數(shù)值的方式進(jìn)行校準(zhǔn)

1）在標(biāo)簽區(qū)域，點(diǎn)擊[校準(zhǔn)]；2）在校準(zhǔn)設(shè)定方法區(qū)域中，選擇[數(shù)值]；3）在數(shù)值指定區(qū)域中，設(shè)定[坐標(biāo)軸]、[原點(diǎn)坐標(biāo)]、[倍率]等，單擊［制作校準(zhǔn)參數(shù)］，將生成校準(zhǔn)參數(shù)。圖6-42登錄校準(zhǔn)操作頁面

圖6-43選擇數(shù)值校準(zhǔn)方法圖6-44設(shè)定坐標(biāo)軸等參數(shù)

五、形狀搜索Ⅲ操作

進(jìn)入視覺軟件主界面，單擊[形狀搜索Ⅲ]，進(jìn)入[形狀搜索Ⅲ]的編輯界面。圖6-45登錄形狀搜索Ⅲ

1.[模型登錄】操作

1）單擊[模型登錄]；

2）在[登錄圖形]處選擇相應(yīng)圖形，框選中我們需要的識別的物料；3）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；4）點(diǎn)擊[適用]；5）再點(diǎn)擊[確定]。圖6-46[模型登錄】操作

2.區(qū)域搜索操作

1）單擊[區(qū)域搜索]；

2）在[登錄圖形]處選擇相應(yīng)圖形（此例選擇“長方形”）；

3）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；

4）點(diǎn)擊[適用]；

5）再點(diǎn)擊[確定]。圖6-47[區(qū)域搜索]相關(guān)操作

3.測量參數(shù)操作

1）[檢測點(diǎn)]與[基準(zhǔn)設(shè)定]使用默認(rèn)設(shè)置。

2）單擊[測量參數(shù)]；

3）選擇[相似度]，將其數(shù)值更改為“90～100”；

5）其余參數(shù)使用默認(rèn)值。

6）單擊[確定]按鈕。圖6-48[測量參數(shù)]相關(guān)操作

六、[形狀搜索Ⅲ]進(jìn)行輪轂旋轉(zhuǎn)角度的捕捉

1.登錄[形狀搜索Ⅲ]

進(jìn)入主界面，單擊[形狀搜索Ⅲ]，進(jìn)入[形狀搜索Ⅲ]的編輯界面，再進(jìn)行形狀搜索Ⅲ界面編輯。圖6-49登錄[形狀搜索Ⅲ]

2.[模型登錄]相關(guān)操作

1）單擊［模型登錄］，進(jìn)入［模型登錄］對話框；

2）在[登錄圖形]處選擇相應(yīng)圖形，框選輪轂上的一個(gè)參照基準(zhǔn)；

3）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；

4）單擊[適用]；

5）再點(diǎn)擊[確定]。圖6-50[模型登錄]相關(guān)操作

3.[區(qū)域搜索]相關(guān)操作

1）單擊[區(qū)域搜索]；

2）在[登錄圖形]處選擇相應(yīng)圖形（此例選擇“長方形”），框選捕捉區(qū)域；

3）其余參數(shù)使用默認(rèn)設(shè)置；

4）點(diǎn)擊[適用]；

5）再點(diǎn)擊[確定]。圖6-51[區(qū)域搜索]操作4.[基準(zhǔn)設(shè)定]相關(guān)操作1）單擊[基準(zhǔn)設(shè)定]；2）勾選[基準(zhǔn)測量時(shí)執(zhí)行基準(zhǔn)角度的更新]；3）點(diǎn)擊[基準(zhǔn)測量]；圖6-52[基準(zhǔn)設(shè)定]操作

5.[測量參數(shù)]相關(guān)操作

1）[檢測點(diǎn)]與[基準(zhǔn)設(shè)定]使用默認(rèn)設(shè)置；

2）單擊[測量參數(shù)]；

3）將[多點(diǎn)輸出]關(guān)閉；

4）將[檢測數(shù)量]更改為“1”；

5）將[相似度]數(shù)值更改為“90～100”；

6）其余參數(shù)使用默認(rèn)值；

7）點(diǎn)擊[確定]按鈕。圖6-53[測量參數(shù)]操作

6.[輸出參數(shù)]相關(guān)操作：

1）單擊[輸出參數(shù)]；2）輸出坐標(biāo)、校準(zhǔn)和綜合判定顯示默認(rèn)都打到左邊；3）點(diǎn)擊[確定]按鈕。圖6-54[輸出參數(shù)]操作

7.[串行數(shù)據(jù)輸出]相關(guān)操作

操作方法：進(jìn)入主界面，單擊[串行數(shù)據(jù)輸出]，進(jìn)入[串行數(shù)據(jù)輸出]編輯界面，再編輯[串行數(shù)據(jù)輸出]界面。圖6-55登錄[串行數(shù)據(jù)輸出]（1）[設(shè)定]相關(guān)操作：

1）單擊[設(shè)定]；

2）選中一個(gè)[輸出數(shù)據(jù)編號]；

3）單擊表達(dá)式框后面的[擴(kuò)展按鈕]；

4）選擇形狀搜索Ⅲ；

5）選擇[測量角度]—[基準(zhǔn)角度]；

6）點(diǎn)擊[確定]按鈕。圖6-56[設(shè)定]相關(guān)操作

（2）[輸出格式]相關(guān)操作：

1）單擊[輸出格式]；2）選擇[以太網(wǎng)通信]；3）[整數(shù)位數(shù)]和[小數(shù)位數(shù)]自行選擇；4）[輸出形式]選擇[ASCII]5）單擊[確定]；6）單擊[保存]。圖6-57輸出格式相關(guān)操作

8.[執(zhí)行測量]相關(guān)操作

1）回到主界面單擊［執(zhí)行測量］；2）可以看到各流程的狀態(tài)都顯示OK。3）用機(jī)器人將輪轂轉(zhuǎn)一個(gè)任意角度；4）再單擊［執(zhí)行測量］；5）當(dāng)各流程的狀態(tài)都顯示OK，可以在最右下角看到當(dāng)前輪轂的旋轉(zhuǎn)角度。圖6-58[執(zhí)行測量]相關(guān)操作

第六章

智能制造單元檢測模塊運(yùn)行與調(diào)試第四節(jié)

檢測模塊實(shí)操訓(xùn)練

一、光源功能及調(diào)試

檢測模塊的核心是圖像采集和處理，所有信息均來源于圖像之中。而光源則是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像水平的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量即精度和速度。1.光源調(diào)試

機(jī)臺上光源系統(tǒng)的調(diào)試方法：1）連上電源線和光源輸出線；2）接通電源；3）打開電源開關(guān)；4）通過旋轉(zhuǎn)變位器來調(diào)整光源的光亮程度。圖6-59安裝電源線和光源輸出線圖6-60調(diào)節(jié)光源亮度2.顯示器設(shè)置1-電源指示燈；2-開關(guān)機(jī)按鍵；3-信號源切換按鍵；

4-系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置；5-方向鍵1；6方向鍵2圖6-61顯示器按鍵功能圖6-62顯示器信號源切換

二、實(shí)操任務(wù)和流程

1.實(shí)操任務(wù)

根據(jù)前面所學(xué)內(nèi)容，對下面兩個(gè)任務(wù)進(jìn)行實(shí)際操作思路分析：

（1）機(jī)器人和檢測模塊通信設(shè)置

對執(zhí)行模塊的機(jī)器人和檢測模塊的視覺控制器進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。

（2）檢測結(jié)果回傳

通過工業(yè)機(jī)器人控制視覺拍照并將輪轂顏色或者二維碼檢測結(jié)果回傳。

2.實(shí)操流程之一——執(zhí)行單元機(jī)器人和檢測單元視覺控制器通信設(shè)置

（1）機(jī)器人端通信設(shè)置

（2）視覺控制器通信設(shè)置圖6-63機(jī)器人IP地址設(shè)置

（2）視覺控制器通信設(shè)置

1）在系統(tǒng)設(shè)置窗口中選擇“啟動—啟動設(shè)定—通信模塊—串行（以太網(wǎng)）—無協(xié)議TCP”。

2）在系統(tǒng)設(shè)置窗口中選擇“通信—以太網(wǎng)（無協(xié)議TCP）”設(shè)定IP地址及輸入/輸出端口號。需注意視覺系統(tǒng)的IP地址需與機(jī)器人端的IP地址前三位相同，末位不同。圖6-64視覺檢測模塊控制器通信設(shè)定圖6-65控制器IP地址設(shè)定3.實(shí)操流程之二——實(shí)操測試驗(yàn)證

（1）修改2號場景組名稱為“CHL”，選擇2號場景組中0號場景，修改名稱為“DS-11”,并復(fù)制該場景到1號場景；

（2）新增[標(biāo)簽][串行數(shù)據(jù)輸出]項(xiàng)目處理塊到流程編輯中；

（3）打開[圖像輸入FH]項(xiàng)目處理塊，使相機(jī)在顯示上成像清晰；

（4）依次進(jìn)行[標(biāo)簽][串行數(shù)據(jù)輸出]項(xiàng)目處理塊的參數(shù)設(shè)置；

（5）修改系統(tǒng)通信模式為“無協(xié)議TCP”，并設(shè)置系統(tǒng)IP為“192.168.100.101”，端口號為“1400”。4.實(shí)操流程之四———工業(yè)機(jī)器人控制視覺系統(tǒng)拍照并將輪轂顏色或者二維碼檢測結(jié)果回傳；

（1）程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（2）建立通信變量；

（3）構(gòu)建通信程序；

（4）構(gòu)建控制視覺檢測及接收回傳結(jié)果的程序。圖6-66機(jī)器人通信程序設(shè)計(jì)流程4.工業(yè)機(jī)器人與視覺系統(tǒng)通信程序示例PROCcconnect（）