《工業(yè)機器人自動化單元設計與應用開發(fā)》教學課件-07-機器人工作站組成及開發(fā)流程

工業(yè)機器人自動化單元設計與應用開發(fā)——視覺識別系統(tǒng)及應用引言視覺檢測技術已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，對提高生產(chǎn)過程的自動化、智能化做出了不可磨滅的貢獻。機器人工作站采用視覺識別系統(tǒng)去檢測工件，并為機器人提供工件的位置信息，使得整個工作站更加智能化。目錄機器人視覺概述機器人視覺系統(tǒng)組成光源鏡頭工業(yè)相機圖像處理單元視覺識別系統(tǒng)的應用機器人視覺概述視覺的基本要素是圖像“圖”是物體投射或反射光的分布“像”是人的視覺系統(tǒng)對圖的接受在大腦中形成的印象或反映圖像是客觀和主觀的結(jié)合，是客觀對象的一種相似性、生動性的描述或?qū)懻?，是人類社會中最主要的信息源圖像是客觀對象的一種表示，它包含了被描述對象的所有信息。機器人視覺概述視覺是建立在圖像處理的基礎上，通過視覺系統(tǒng)的外周感覺器官（眼）接受外界環(huán)境中一定波長范圍內(nèi)的電磁波刺激，經(jīng)中樞有關部分進行編碼加工和分析后獲得的主觀感覺。據(jù)統(tǒng)計，一個人獲得的信息大約有75%來自視覺機器人視覺概述計算機視覺是是指用攝影機和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等，并進一步做圖形處理，使電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。機器視覺系統(tǒng)是指通過圖像攝取裝置將被攝取的目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和寬度、顏色等信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算，抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設備動作。機器人視覺概述機器視覺的主要研究目標是使計算機具有通過二維圖像認知三維環(huán)境信息的能力，能夠感知與處理三維環(huán)境中物體的形狀、位置、姿態(tài)、運動等幾何信息。機器人視覺是把機器人技術與視覺技術相融合，把視覺信息作為輸入，對這些信息進行處理，提取出有用的信息提供給機器人，作為機器人工作的控制或反饋信號。機器人視覺概述機器人視覺的應用領域有以下幾方面：①為機器人的動作控制提供視覺反饋②移動式機器人的視覺導航③代替或幫助人工對質(zhì)量控制、安全檢查進行所需要的視覺檢驗。機器人視覺概述機器人視覺、計算機視覺、圖像處理、機器視覺和圖形識別之間的區(qū)別和聯(lián)系機器人視覺系統(tǒng)組成一個完整的機器人視覺系統(tǒng)主要由光源、光學鏡頭（如無特殊說明，下文將其簡稱為鏡頭）、工業(yè)相機、圖像處理單元和工業(yè)機器人等組成。光源為系統(tǒng)提供所需的照明亮度；鏡頭則是相機為獲取圖像所必須的光學部件，它的種類和質(zhì)量直接影響著采集到的圖像質(zhì)量；機器人視覺系統(tǒng)組成工業(yè)相機將鏡頭傳遞來的光線轉(zhuǎn)換為圖像圖像處理單元將工業(yè)相機采集的圖像進行所需的變換，并將處理結(jié)果（如工件的位置坐標、判斷結(jié)果等）傳輸至工業(yè)機器人工業(yè)機器人根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，按照既定的要求進行工作。光源設計機器人視覺系統(tǒng)時，光源選擇十分重要，它直接影響采集圖像的質(zhì)量和應用效果。由于市場上沒有通用的機器人視覺照明裝置，所以需要針對每個特定的應用實例來選擇所需的照明裝置，以達到最佳照明效果。光源1.光源顏色選擇光源照射顏色應根據(jù)視覺對象的主要顏色，以及相似顏色(或色系)混合變亮、相反顏色混合變暗的原則來選擇；在色度學中，紅、綠、藍為三基色；常用的互補色有：黃和藍、紅和青、綠和品紅；在應用中，可以根據(jù)實際需要來配比。若采用單色LED照明，則需要遮光板隔絕環(huán)境干擾；另外，還需要采用幾何學原理來考慮視覺對象、光源和相機的相對位置，以及光源形狀和顏色以加強測量物體和背景的對比度光源1.光源顏色選擇在應用中，可以根據(jù)實際需要來配比若采用單色LED照明，則需要遮光板隔絕環(huán)境干擾采用幾何學原理來考慮視覺對象、光源和相機的相對位置，以及光源形狀和顏色以加強測量物體和背景的對比度本系統(tǒng)任務為識別盒狀工件，主要檢測其外形輪廓，采用單色LED光源進行照明。光源2.照射方式選擇光源的照射方式分為直接照射、同軸照射、低角度照射、全方向照射和背面照射等五種每種照射方式適應不同的測量環(huán)境，故此需要根據(jù)實際需要來選擇本系統(tǒng)任務為識別盒狀工件的外形輪廓，因此采用背面照射方式光源光源3.光源類型選擇光源的類型有環(huán)形光源、背光源、同軸光源、條形光、線形光源、RGB光源、球積分光源、條形組合光源、對位光源和點光源等每種光源適合不同的照射環(huán)境，應根據(jù)實際應用的需要選擇合適的光源類型本系統(tǒng)任務選擇背面照射模式，因此設備使用背光源進行照明光源光源鏡頭鏡頭是機器人視覺系統(tǒng)中的重要組件，對成像質(zhì)量有著關鍵性的作用，對成像質(zhì)量的幾個最主要指標都有影響。鏡頭的選擇一定要慎重，因為鏡頭的參數(shù)直接影響到成像的質(zhì)量選擇鏡頭前，首先要了解鏡頭的分辨率、焦距、光圈大小、明銳度、景深、有效像場、接口形式等。鏡頭1．鏡頭分類根據(jù)鏡頭的有效像場的大小可分為1/3英寸攝像鏡頭、1/2英寸攝像鏡頭、2/3英寸攝像鏡頭、1英寸攝像鏡頭、電影攝影鏡頭和照相鏡頭根據(jù)鏡頭的焦距可分為變焦鏡頭和定焦鏡頭。變焦鏡頭有不同的變焦范圍；定焦鏡頭可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭、超長焦鏡頭等多種型號。鏡頭根據(jù)鏡頭和攝像機之間的接口方式可分為C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徠卡接口、M42接口、M50接口等。工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)中常用到的還有很多專用的鏡頭，如微距鏡頭、遠距鏡頭、遠心鏡頭、紅外鏡頭、紫外鏡頭、顯微鏡頭等鏡頭鏡頭鏡頭2．工業(yè)相機鏡頭的選擇1) 工作距離的設計工作距離是指當圖像在焦距范圍內(nèi)的時候，物體和工業(yè)相機鏡頭前端的距離。限制了視覺系統(tǒng)以及和視覺系統(tǒng)一起工作的設備所需要的空間。在極限范圍內(nèi)，通過鏡頭重新對焦，可以改變工作距離。在實際應用中，可以根據(jù)需要來設計相機鏡頭的工作距離。鏡頭2）焦距的選擇焦距是工業(yè)相機鏡頭的關鍵參數(shù)，為了在CCD上完整成像，需要為目標的高度和寬度計算焦距，較小的為鏡頭焦距。寬度的焦距=工作距離×CCD寬度÷目標寬度+CCD寬度高度的焦距=工作距離×CCD高度÷目標高度+CCD高度鏡頭3) 工作波長的選擇工業(yè)相機鏡頭的工作波長應根據(jù)實際應用選擇若采用可見光波段對物體圖像進行采集的應用，那么就選擇可見光波段的鏡頭；若采用其他波段對物體圖像進行采集的應用，則需要根據(jù)實際情況選擇鏡頭合適的工作波長和恰當?shù)臑V光措施，增強所采集波段光線的強度，減小其他波段光線的強度，從而達到最佳的圖像采集效果。鏡頭4) 像面尺寸選擇像面尺寸是相機的感光元器件CCD的實際尺寸，所選工業(yè)相機鏡頭的像面尺寸要與相機感光面尺寸兼容，遵循“大的兼容小的”原則——相機感光面不能超出鏡頭標示的像面尺寸，否則邊緣視場的像質(zhì)不保。鏡頭5）像質(zhì)的提高像質(zhì)即為光學系統(tǒng)成像的質(zhì)量。理想的成像質(zhì)量應該足夠清晰，物象相似，變形要小。像質(zhì)主要考慮MTF（調(diào)制傳遞函數(shù)）和畸變兩項。在測量應用中，尤其應該重視畸變。鏡頭5）像質(zhì)的提高MTF是表示各種不同頻率的正弦強度分布函數(shù)經(jīng)過光學系統(tǒng)成像后，其對比度（即振幅）的衰減程度。當某一頻率的對比度下降到零時，說明該頻率的光強分布已無亮度變化，即該頻率被截止。這是利用光學傳遞函數(shù)來評價光學系統(tǒng)成像的質(zhì)量的主要方法。鏡頭6) 光圈的選擇工業(yè)相機鏡頭的光圈主要影響像面的亮度現(xiàn)在的機器人視覺中，最終的圖像亮度是由很多因素共同決定的，如：光圈、相機增益、積分時間、光源等為了獲得所需的圖像亮度,必須綜合考慮，對各個環(huán)節(jié)進行合理的調(diào)整鏡頭7) 性價比的考慮如果以上因素考慮完之后有多項方案都能滿足要求，則可以考慮成本和技術成熟度，進行權衡擇優(yōu)選取。本系統(tǒng)任務為識別盒狀工件的外形輪廓，測量工件中心坐標位置及旋轉(zhuǎn)的角度信息，且工件距離相機距離遠，工件數(shù)目較多而且分散，因此選擇對檢測視角要求較寬，對圖形畸變要求較低的鏡頭即廣角鏡頭工業(yè)相機工業(yè)相機是機器人視覺系統(tǒng)中的一個關鍵部件，其最本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成為有序的電信號。工業(yè)相機相比與商用相機它具有高的圖像穩(wěn)定性、圖像質(zhì)量、傳輸能力和抗干擾能力等，因而價格也較商用相機高。工業(yè)相機1.相機分類1）按芯片類型：可以分為CCD、CMOS相機；2）按照靈敏度分：“普通型”正常工作所需照度1~3Lux、“月光型”正常工作所需照度0.1Lux左右、“星光型”正常工作所需照度0.01Lux以下、“紅外型”采用紅外燈照明,在沒有光線的情況下，可以成像。工業(yè)相機3）按照傳感器的結(jié)構特性：可以分為線陣相機、面陣相機；4）按照掃描方式：可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機；5）按照分辨率大小：可以分為普通分辨率相機、高分辨率相機；6）按照輸出信號方式：可以分為模擬相機、數(shù)字相機；工業(yè)相機7）按照輸出色彩：可以分為單色（黑白）相機、彩色相機；8）按照輸出信號速度：可以分為普通速度相機、高速相機；9）按照響應頻率范圍：可以分為可見光（普通）相機、紅外相機、紫外相機。工業(yè)相機2.工業(yè)相機主要參數(shù)分辨率：相機每次采集圖像的像素點數(shù)，對于工業(yè)數(shù)字相機一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應的，對于工業(yè)數(shù)字模擬相機則是取決于視頻制式目前視頻制式有兩種比較常用的，即為PAL制式和NTSC制式工業(yè)相機PAL制式是PhaseAlterationLine的縮寫，意思是“逐行倒相”，每秒25幀，掃描線為625線，奇場在前，偶場在后，標準的數(shù)字化PAL制式分辨率為720*576,24bit的色彩位深，畫面的寬高比為4：3NTSC制式是NationalTelevisionStandardsCommittee的縮寫，每秒29.97幀（簡化為30幀），掃描線為525線，偶場在前，奇場在后，標準的數(shù)字化NTSC制式分辨率為720*480,24bit的色彩位深，畫面的寬高比為4：3工業(yè)相機像素深度：即每像素數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對于工業(yè)數(shù)字相機一般還會有10Bit、12Bit等。最大幀率/行頻：相機采集傳輸圖像的速率，對于面陣相機一般為每秒采集的幀數(shù)（Frames/Sec.），對于線陣相機為每秒采集的行數(shù)（Hz）。工業(yè)相機曝光方式和快門速度：對于工業(yè)線陣相機都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時間可以與行周期一致，也可以設定一個固定的時間；面陣相機有幀曝光、場曝光和滾動行曝光等幾種常見方式。另外，工業(yè)數(shù)字相機一般都提供外部觸發(fā)采集圖像的功能。快門速度一般可到10微秒，高速相機還可以更快。工業(yè)相機像元尺寸：像元大?。ㄏ袼爻叽纾┖拖裨獢?shù)（分辨率）共同決定了相機靶面的大小目前工業(yè)數(shù)字相機像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。光譜響應特性：是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性，一般響應范圍是350nm－1000nm。工業(yè)相機3.機器人工作站中的工業(yè)相機機器人工作站選用信捷公司的SV4-30ML型智能相機，圖像接收元件為1/3英寸CMOS分辨率為640*480像素尺寸為6.0μm*6.0μm采用的掃描方式為逐行掃描采用的曝光方式為全局曝光工業(yè)相機電子快門為0.1-200ms鏡頭安裝方式為C安裝色彩為256色灰度最快采集速率60幀/秒最快處理速率60幀/秒圖像處理單元一般工業(yè)相機中均集成了圖像處理單元，它可以直接從成像單元中獲得數(shù)據(jù)（模擬信號或數(shù)字信號），然后轉(zhuǎn)換成上位機可以處理的信息，通過通信接口發(fā)送至上位機。圖像處理單元的種類包括專用圖像處理控制器、通用數(shù)據(jù)采集卡和圖像采集卡。圖像處理單元圖像處理單元是完整的視覺系統(tǒng)的一個部分，其決定了相機的接口、色彩、信號類型等。圖像處理單元可以控制光學鏡頭改變拍攝參數(shù)（例如觸發(fā)時間、曝光時間、光圈大小等等）。圖像處理單元形式很多，可以支持不同類型的光學鏡頭、不同的計算機總線。圖像處理單元圖像處理器單元一般是以DSP、FPGA、ARM或者DSP+FPGA為核心的專用圖像處理電路本系統(tǒng)中的工業(yè)相機內(nèi)嵌數(shù)字圖像處理芯片DSP，能獨立對采集的圖像進行運算處理，并可以通過Modbus-485或ModbusTCP通信協(xié)議將處理結(jié)果發(fā)送至上位機，控制工業(yè)機器人完成規(guī)定的操作。視覺識別系統(tǒng)的應用1視覺系統(tǒng)結(jié)構機器人視覺系統(tǒng)選用信捷公司的X-sight智能化一體化視覺系統(tǒng)主要包括SV4-30ML型智能相機（含鏡頭）、光源控制器SIC-242和光源三部分光源控制器不僅能夠用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)背光源光線的強弱，而且可以對智能相機的工作過程進行控制視覺識別系統(tǒng)的應用視覺系統(tǒng)工作時，上位機驅(qū)動光源控制器發(fā)出圖像采集信號，觸發(fā)智能相機采集工件圖像，然后利用智能相機自帶的圖像處理單元對采集到的圖像進行運算處理，并在光源控制器控制下，將處理結(jié)果發(fā)送至上位機；上位機將接收到圖像處理結(jié)果后，對其進行進一步處理，并驅(qū)動工業(yè)機器人進行相應的操作。視覺識別系統(tǒng)的應用智能相機和上位機之間采用ModbusTCP通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)上位機采用I/O方式來觸發(fā)智能相機采集圖像、接收智能相機的采集工作完成信號視覺識別系統(tǒng)的應用光源控制器SIC-242在機器人視覺系統(tǒng)中用來給智能相機供電、控制相機的工作流程以及與上位機通信視覺識別系統(tǒng)的應用視覺系統(tǒng)的光源在設計過程中考慮到系統(tǒng)的安全性，采用工作電壓為24VDC、6行6列的LDE背光源，通過在背光源供電電路中串聯(lián)分壓電阻來降壓視覺識別系統(tǒng)的應用智能相機由相機本體和鏡頭兩部分組成鏡頭可以手動進行焦距和光圈的調(diào)節(jié)。根據(jù)目標物體的距離，調(diào)節(jié)焦距，以達到最佳的成像效果；根據(jù)環(huán)境的光照情況調(diào)節(jié)光圈，使鏡頭進光量合適，不至于過度曝光或者曝光不足智能相機安裝在托盤生產(chǎn)線的框架上靠近機器人的一側(cè)，視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用2相機的標定在圖像測量過程以及機器視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型參數(shù)就是相機參數(shù)。在大多數(shù)條件下這些參數(shù)必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數(shù)的過程就稱之為相機標定。視覺識別系統(tǒng)的應用傳統(tǒng)相機標定法需要使用尺寸已知的標定物，通過建立標定物上坐標已知的點與其圖像點之間的對應，利用一定的算法獲得相機模型的內(nèi)外參數(shù)。在相機標定中使用的標定物叫做標定模板簡稱為標定板，是一張帶有固定間距圖案陣列的平板視覺識別系統(tǒng)的應用在對相機標定精度要求不高的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，若沒有標準的標定板，可以用現(xiàn)場的外形比較規(guī)則的工件來代替標定板對相機進行標定。在本機器人工作站中，相機采集的數(shù)據(jù)僅用來給工業(yè)機器人提供所需取放工件在托盤中的位置坐標，對位置精度要求不高，故此可以用方形工件來代替標定板，求出對工件尺寸和對應圖像像素之間的比例關系。視覺識別系統(tǒng)的應用3視覺檢測流程設計與圖像采集托盤生產(chǎn)線將裝有工件的托盤運送到拍照工位處主控PLC給光源控制器給相機發(fā)送拍照觸發(fā)信號，控制智能相機對工件進行拍照當智能相機拍照后，并將圖像處理完畢后，便向光源控制器輸出拍照完成信號；光源控制器將該信號發(fā)送至主控PLC，主控PLC接收到拍照完成信號后，便可通過ModbusTCP通信讀取圖像處理結(jié)果。視覺識別系統(tǒng)的應用智能相機在使用之前，需要使用與相機配套的X-sightstudio圖像處理軟件對其工作流程進行編輯，并將其下載到相機處理器中驅(qū)動相機工作，只有通過該操作才能夠得到所需的檢測數(shù)據(jù)。X-sightStudio軟件可以從信捷公司網(wǎng)站下載，并按照安裝說明的要求及相關步驟，將其安裝到計算機上便可正常使用。視覺識別系統(tǒng)的應用1.相機的連接在機器人工作站中，連接好視覺系統(tǒng)的相關硬件，打開相關的電源開關，從計算機上找到X-sightStudio軟件并打開單擊工具欄上的連接相機圖標，連接智能相機視覺識別系統(tǒng)的應用在連接相機操作的時候，計算機的IP地址和相機IP地址要在同一網(wǎng)段，相機默認IP地址為192.168.8.3，若連接相機的時候，無法到相機，可以設置計算機的IP地址為192.168.8.X（X為0～2和4～255中的任意一個數(shù)字），然后再次連接即可視覺識別系統(tǒng)的應用2．圖像的顯示在工具欄上先點擊“顯示圖像”圖標，再點擊“進行一次通訊觸發(fā)”圖標，此時會顯示出相機拍攝到的圖片視覺識別系統(tǒng)的應用3．拍照觸發(fā)信號的設定如果需要通過相機控制器上的X0端口啟動相機拍照，外部觸發(fā)需要在“作業(yè)配置”

圖標中選擇“外部觸發(fā)”方式視覺識別系統(tǒng)的應用4．特征值的學習視覺系統(tǒng)在工作的時候，需要將被檢測工件與標準工件進行比對，然后輸出對應的比對結(jié)果，作為本次檢測的結(jié)果故此相機需要提前對標準工件的特征值進行學習采樣，做成模板視覺識別系統(tǒng)的應用X-sightstudio軟件提供了預處理工具、定位工具、測量工具、計數(shù)工具和瑕疵檢測等多種圖像處理工具使用者可以根據(jù)自己的需求選擇相應圖像處理工具，并按照系統(tǒng)的提示進行設置后，便可以正常使用視覺識別系統(tǒng)的應用在機器人工作站中的視覺檢測系統(tǒng)，需要找到被取放工件的位置數(shù)據(jù)——中心點坐標（X，Y）和旋轉(zhuǎn)角度A，故此這里僅需要使用定位工具即可。在視覺工具欄中選擇“定位工具”，然后在定位工具菜單下選擇“圖案定位”視覺識別系統(tǒng)的應用在彈出的對話框中設置“目標搜索的最大個數(shù)”和“相似度閾值”。目標搜索最大個數(shù)即為執(zhí)行一次視覺檢測所需檢測工件的最大數(shù)目；相似度閾值則為被檢測工件與模板工件的相似程度，以百分比表示，一般默認為60，可根據(jù)應用的具體情況進行適當調(diào)整，其余參數(shù)采用默認值即可視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用拖動鼠標在圖像顯示窗口選擇需要學習的工件有效矩形區(qū)域，學習區(qū)域應略大于工件的外形還需要設置搜索區(qū)域，搜索區(qū)域默認為圖像顯示窗口邊框，此處為背光照明的區(qū)域范圍，該矩形區(qū)域要包括整個托盤所在的圖像區(qū)域，以免在實時檢測的過程中，因為有工件不在設定的學習區(qū)而造成漏檢視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用在進行工件學習時，一種工件對應一個工具(tool)，視覺系統(tǒng)識別到的心形工件對應的工具為tool1，那么心形工件的相關學習信息就放在tool1中視覺識別系統(tǒng)的應用若在工件學習中操作失誤，重新進行相關操作，則需刪除廢棄的工具（tool），并在軟件下方“上位機仿真調(diào)試工具輸出監(jiān)控”框空白處單擊右鍵選擇“重新整理工具名”，使得工具名稱從“tool1”開始視覺識別系統(tǒng)的應用5．數(shù)據(jù)處理腳本的編寫（1）腳本的建立腳本作為視覺工具，在進行工件學習時，一般都作為最后一個工具（tool）來使用的，其主要作用是根據(jù)相關的要求對前面所有工具（tool）的信息進行整理，便于輸出相關的檢測結(jié)果在“視覺工具”中雙擊“腳本”

圖標，彈出腳本編輯界面視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用腳本創(chuàng)建完成后，需要添加所需的變量用于編寫腳本程序。單擊視覺腳本左側(cè)的“添加”圖標，彈出“添加變量參數(shù)”對話框，在該對話框中可以設置變量的名稱、數(shù)據(jù)類型和初始值，設定完成后點擊確定即可視覺識別系統(tǒng)的應用（2）腳本程序設計與編寫機器人工作站中，視覺系統(tǒng)需要對多種工件進行識別檢測，但每次最多需要對3種工件進行檢測此處以3種工件的視覺檢測為例來學習腳本程序的設計與編寫過程。對3種工件進行學習采樣，需要建立3個工具tool1～tool3，另外還建立一個工具tool4對tool1～tool3的變量數(shù)據(jù)進行管理。視覺識別系統(tǒng)的應用（2）腳本程序設計與編寫在一次視覺檢測中，視覺系統(tǒng)最多需要檢測3個工件，工件可以為一種或者多種相機的輸出數(shù)據(jù)為工件數(shù)量及中心點坐標，中心點坐標（x，y）和旋轉(zhuǎn)角度a。建立3組變量，每組變量有4種類型的數(shù)據(jù)，分別用來存儲一種工件的數(shù)量信息、中心點坐標（x，y）的信息和旋轉(zhuǎn)角度a的信息視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用mb1(int):0變量用來存儲第一種工件的數(shù)目，其名稱為mb1，變量數(shù)據(jù)類型為int，變量的初始值為0。當托盤里無第一種工件時，那么mb1的值為0當托盤中三個工件均為第一種工件時，mb1值為3視覺識別系統(tǒng)的應用mb1x(float[3]):0變量用于存儲第一種工件中心點坐標的x值，其名稱為mb1x，變量數(shù)據(jù)類型為float；由于一次視覺檢測中同一種類的工件數(shù)目最多為3個，因此設置數(shù)組長度為3，數(shù)組的初值為0。mb1y(float[3]):0變量用于存儲第一種工件中心點坐標的y值。mb1a(float[3]):0變量用于存儲第一種工件相對于標準工件旋轉(zhuǎn)角度值a。視覺識別系統(tǒng)的應用objectNum是在一次視覺檢測中每種被測工件的數(shù)目tool1.Out.objectNum是檢測到的第一種工件的數(shù)目，是工具tool1中的輸出結(jié)果tool2.Out.objectNum是是檢測到的第二種工件的數(shù)目，是工具tool2中的輸出結(jié)果tool3.Out.objectNum則是檢測到的第三種工件的數(shù)目，是tool3中的輸出結(jié)果。視覺識別系統(tǒng)的應用在工具腳本中，需要對智能相機采集到的每種工件信息分別進行處理視覺識別系統(tǒng)的應用6．Modbus配置相機和主控PLC采用ModbusTCP通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，因此需要在相機的Modbus配置中將需要輸出的檢測結(jié)果存儲到Modbus對應的地址中，以便主控PLC尋址并讀取數(shù)據(jù)。點擊菜單欄上的“窗口”，選擇“Modbus配置”，在變量對應的那一欄的表格中雙擊鼠標，在彈出的對話框中選擇所需的變量，并分配地址即可視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用7．相機配置下載在計算機上完成相機配置后，需要將作業(yè)下載到相機中。在工具欄中點擊“一鍵下載”按鈕，彈出對話框詢問“是否切換到停止模式”，點擊“確定”，彈出下載界面，等待下載完成后，點擊“運行”按鈕，運行相機即可。視覺識別系統(tǒng)的應用8.軟件通訊觸發(fā)及測試點擊工具欄上“進行一次通訊觸發(fā)”按鈕，可完成一次相機拍照、處理、通信的觸發(fā)，還可以用來進行簡單的測試相機配置是否滿足要求視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用4數(shù)據(jù)處理與坐標變換機器人工作站中，智能相機的檢測結(jié)果通過ModbusTCP通信發(fā)送至主控PLC，由主控PLC進一步處理后發(fā)送至工業(yè)機器人，驅(qū)動機器人按照規(guī)定的工作流程執(zhí)行相應的操作。此處以一個存放了三種工件的托盤的數(shù)據(jù)處理過程為例來學習主控PLC對智能相機檢測結(jié)果的處理流程。視覺識別系統(tǒng)的應用1.獲取工件的測量數(shù)據(jù)對被檢測工件進行處理的時候，需要先從智能相機中獲取其測量數(shù)據(jù)，因此需要在主控PLC中建立一個相機輸入的數(shù)據(jù)塊，然后在該數(shù)據(jù)塊中建立DWord型二維數(shù)組，其名稱為“相機輸入”，對檢測進行記錄在同一個托盤中，同一種工件的數(shù)目可以1～3個，因此“相機輸入”變量為3行9列的整形雙字數(shù)組。數(shù)組的每一行對應一種工件，每一行的9個數(shù)據(jù)被分為3組，分別對應這一種工件的3組數(shù)據(jù)x、y和a視覺識別系統(tǒng)的應用相機輸入[0,0]～[0,2]存儲第一種工件的第一個工件x、y和a的數(shù)據(jù)，相機輸入[0,3]～[0,5]存儲第一種工件的第二個工件x、y和a的數(shù)據(jù)，相機輸入[0,6]～[0,8]存儲第一種工件的第三個工件x、y和a的數(shù)據(jù)；相機輸入[1,0]～[1,8]存儲第二種工件的三組信息，相機輸入[2,0]～[2,8]存儲第三種工件的三組信息。視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用當PLC對當前托盤中的工件信息進行處理時，還需要在PLC的相機數(shù)據(jù)處理程序（名稱為“相機”）中，建立“當前托盤數(shù)據(jù)記錄”數(shù)組變量和“當前工件數(shù)量”變量，對即將處理的托盤相機檢測數(shù)據(jù)進行記錄數(shù)據(jù)共16個，分別記錄同一個托盤中的三個工件的工件號、x坐標、y坐標、旋轉(zhuǎn)角度a、z軸偏移量和當前工件數(shù)量等信息視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用當前托盤數(shù)據(jù)記錄[0,0]表示托盤中檢測到的第一個工件的工件號當前托盤數(shù)據(jù)記錄[0,1]表示該工件的x軸坐標值當前托盤數(shù)據(jù)記錄[0,2]表示該工件的y軸坐標值當前托盤數(shù)據(jù)記錄[0,3]表示該工件相對標準工件的旋轉(zhuǎn)角度a的值當前托盤數(shù)據(jù)記錄[0,4]表示該工件的z軸偏移量。當前托盤數(shù)視覺識別系統(tǒng)的應用據(jù)記錄[1,0]到[1,4]則表示檢測到的第二個工件的信息當前托盤數(shù)據(jù)記錄[2,0]到[2,4]則表示檢測到的第三個工件的信息?！爱斍肮ぜ?shù)量”則表示當前托盤中工件的數(shù)量，其最大值為3。視覺識別系統(tǒng)的應用工件z軸偏移量為工件的高度數(shù)據(jù)，其值為常量，故此需要在名稱為“常量”的數(shù)據(jù)塊中建立變量“工件高度”，并根據(jù)需要直接輸入各種工件的高度數(shù)據(jù)視覺識別系統(tǒng)的應用2.數(shù)據(jù)處理與坐標變換（1）數(shù)據(jù)的處理PLC從相機讀入的數(shù)據(jù)為32位雙字（DWORD）變量，且高低兩個字（WORD）的位置是相反的，低16位在前，高16位在后，所以需要對其順序進行調(diào)整視覺識別系統(tǒng)的應用（2）坐標變換工業(yè)機器人根據(jù)視覺檢測結(jié)果在托盤生產(chǎn)線的物料分揀工位分揀工件的時候，需要由主控PLC將工件在智能相機所確定的坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換為在工業(yè)機器人坐標系下的坐標。工件在智能相機坐標系下坐標的量綱為像素，而在工業(yè)機器人坐標系下坐標的量綱為毫米，故此需要先根據(jù)相機標定所得到的工件尺寸和對應圖像像素之間的比例關系常數(shù)K，將工件坐標數(shù)據(jù)從像素量綱轉(zhuǎn)換到毫米量綱。視覺識別系統(tǒng)的應用視覺識別系統(tǒng)的應用智能相機坐標系C0的原點位于圖像的右上角，即在視覺檢測工位的右上方若工件在智能相機坐標系C0下以像素為量