2023年全省職業(yè)院校技能大賽高職學(xué)生組-機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用賽項(xiàng)樣卷-任務(wù)書E-七巧板創(chuàng)意造型擺拼

2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽高職組“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽

項(xiàng)

注意事項(xiàng)

一、本任務(wù)書共24頁，包括附錄七項(xiàng)（分別為視覺硬件及參數(shù)

列表，相機(jī)的接線定義，分辨率及焦距計(jì)算公式，光源控制的接線說

明，光源控制器通訊協(xié)議，旋轉(zhuǎn)軸的安裝及接線說明，相機(jī)、鏡頭、

光源的選型計(jì)算報(bào)告）。如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請(qǐng)及時(shí)向裁

判示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。

二、在比賽前務(wù)必對(duì)各機(jī)器視覺組件和圖形化編程軟件平臺(tái)熟悉，

掌握C#軟件編程及OpenCV庫的調(diào)用。

三、在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)格遵守光學(xué)或電氣組件的相

關(guān)操作要求，接線前一定要看清引腳定義和電壓要求。

四、不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路。

五、競(jìng)賽過程中，參賽選手認(rèn)定競(jìng)賽設(shè)備的器件有故障，可提出

更換，更換下的器件將由裁判組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。若器件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是

功能齊全，且沒有故障的情況下，每次扣參賽隊(duì)1分。若因人為操

作損壞器件，扣5分。

六、所編的機(jī)器視覺程序必須保存到本機(jī)的“C:\甘肅省職業(yè)院校

技能大賽\Product\場(chǎng)次號(hào)-賽位號(hào)”文件夾下，賽位號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)抽簽為準(zhǔn)。

七、參賽選手在完成工作任務(wù)的過程中，不得在任何地方標(biāo)注學(xué)

校名稱、選手姓名等信息。

八、比賽結(jié)束后，參賽選手需要將任務(wù)書以及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放的圖紙、

資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離賽場(chǎng)。

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項(xiàng)

請(qǐng)按要求在4個(gè)小時(shí)內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、根據(jù)本任務(wù)提供的視野范圍、工作距離、像素精度等要求，

從設(shè)備提供的相機(jī)、鏡頭和光源中選型并在合理的位置完成安裝、接

線和調(diào)試。

二、完成附件七、相機(jī)、鏡頭、光源的選型計(jì)算報(bào)告。

三、在開始配置流程前，創(chuàng)建配置文件名稱：“場(chǎng)次號(hào)-賽位號(hào)”。

四、合理選擇標(biāo)定板，完成標(biāo)定，并保存標(biāo)定結(jié)果。

五、合理設(shè)置PLC控制工具參數(shù)，完成任務(wù)所需的運(yùn)動(dòng)流程。

六、將任務(wù)書實(shí)驗(yàn)要求用程序?qū)崿F(xiàn)，通過圖像化編程軟件完成流

程配置并對(duì)每個(gè)工具合理化設(shè)置參數(shù)。

七、七巧板（由七塊小板組合成）初始狀態(tài)為無序雜亂狀態(tài)，通

過視覺工具識(shí)別并定位每個(gè)小板的形狀，并分別計(jì)算出不同形狀小板

的位置坐標(biāo)及角度，引導(dǎo)吸嘴吸起各個(gè)小板并擺拼成指定圖案。

八、根據(jù)任務(wù)要求，軟件工具應(yīng)組合成不同的工具箱并合理連接，

點(diǎn)擊單次執(zhí)行后，流程圖可以一次性完成本任務(wù)書所要求的拍照、定

位、測(cè)量、搬運(yùn)、回零、顯示等任務(wù)要求。

九、完成數(shù)據(jù)分析生成測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)表，保存在指定位置。

十、在客戶端完成指定的編程任務(wù)。

注1：本次工作任務(wù)請(qǐng)?jiān)跈C(jī)器視覺應(yīng)用設(shè)備上完成，比賽前要熟悉設(shè)

備使用說明書和軟件用戶手冊(cè)。操作過程中，須遵守安全操作規(guī)程和

職業(yè)素養(yǎng)要求的相關(guān)規(guī)定。

注2：考試過程中不允許帶入U(xiǎn)盤或其他可儲(chǔ)存設(shè)備。

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項(xiàng)

注3：程序復(fù)雜的情況下每完成部分編程需要記得先保存配置。

競(jìng)賽工作任務(wù)說明書

一、平臺(tái)硬件、軟件組成說明

競(jìng)賽任務(wù)平臺(tái)的硬、軟件說明詳見平臺(tái)技術(shù)說明書及視覺軟件使

用手冊(cè)。完成競(jìng)賽工作任務(wù)書所需的全部硬件，都包含在工作臺(tái)所提

供設(shè)備內(nèi)，選手要使用的全部器件，只能在本工作臺(tái)提供的設(shè)備內(nèi)選

擇。

1、工控機(jī)

設(shè)備中包含一臺(tái)工控機(jī)，另有一臺(tái)用于接收通訊數(shù)據(jù)和視覺算法

代碼編程的客戶端計(jì)算機(jī)由承辦單位提供，比賽所需的軟件和驅(qū)動(dòng)均

已經(jīng)提前預(yù)裝。

2、視覺硬件

1）相機(jī)

可選擇相機(jī)共四個(gè)，編號(hào)分別為相機(jī)A，相機(jī)B，相機(jī)C，3D

相機(jī)（3D相機(jī)工作距離要求大于350mm），具體參數(shù)見附錄一。

依據(jù)七巧板拼圖實(shí)際大小、測(cè)量精度要求（在四、競(jìng)賽任務(wù)描述

中給出）選擇好相機(jī)。

2）鏡頭

可選擇鏡頭共四個(gè)，分別為：定焦12mm鏡頭，定焦25mm鏡

頭,定焦35mm鏡頭，放大倍率為0.3倍的遠(yuǎn)心鏡頭，具體參數(shù)見附

錄一。

依據(jù)被測(cè)物尺寸、相機(jī)安裝位置，在滿足工作距離，視野范圍，

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項(xiàng)

分辨率的要求下選擇鏡頭。

3）光源

可選擇光源共五個(gè)，編號(hào)分別為：小號(hào)環(huán)形光源、中號(hào)環(huán)形光源、

大號(hào)環(huán)形光源、同軸光源、背光光源。注意，三個(gè)環(huán)形可以組合成AOI

光源。具體參數(shù)見附錄一。

依據(jù)任務(wù)書的需要，在安裝方式和安裝空間位置允許的情況下，

可根據(jù)實(shí)際需要，選擇多個(gè)光源同時(shí)組合使用。

4）標(biāo)定板

依據(jù)相機(jī)視野范圍選擇合適尺寸的標(biāo)定板，具體參數(shù)見附錄一；

依據(jù)檢測(cè)需求選擇標(biāo)定方式，選擇標(biāo)定板；

為滿足檢測(cè)要求，可以選擇多種標(biāo)定方式和標(biāo)定板組合使用，完

成系統(tǒng)的標(biāo)定要求。

3、線纜

相機(jī)線纜：2D相機(jī)USB數(shù)據(jù)線一根、3D相機(jī)數(shù)據(jù)線一根、GigE

電源線（含觸發(fā)和輸出信號(hào)）一根、千兆網(wǎng)相機(jī)通訊線一根（帶鎖）、

網(wǎng)絡(luò)通訊線一根（3米扁線）、光源延長線一根；（注意：RS232通

訊線默認(rèn)已經(jīng)與PC連接）。

4、運(yùn)動(dòng)控制硬件

PLC：控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，控制光源亮滅；

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)：X軸、Y軸、Z軸、θ軸。（注意：旋轉(zhuǎn)軸θ是擴(kuò)展

軸，放置在機(jī)器視覺工具箱中，需要選手按附錄六：旋轉(zhuǎn)軸的安裝及

接線說明完成平臺(tái)的搭建）。

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項(xiàng)

5、氣動(dòng)硬件

提供三種吸嘴，規(guī)格為：SP-06、SP-08、SP-10，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求

正確選擇吸嘴。

二、軟件功能及編程說明

在視覺編程軟件中，請(qǐng)參賽選手采用圖形化編程軟件，需要選手

根據(jù)檢測(cè)要求完成軟件流程的設(shè)計(jì)。

圖形化編程首先需要根據(jù)需求完成工具的選擇，基本的流程

如下圖所示，為了使配置的流程相對(duì)簡(jiǎn)潔采用了子模塊、工具組

模塊多模塊組合的配置方法，具體流程配置方法詳見《視覺軟件

使用手冊(cè)》（說明：本流程示意圖圖1僅說明視覺軟件的流程設(shè)

計(jì)編程方式，與本任務(wù)書描述的具體任務(wù)無直接關(guān)系）。

圖1程序流程示意圖

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項(xiàng)

主要的工具列表：

類型工具

服務(wù)器客戶端通訊工具、串口工具、PLC讀寫工具、機(jī)

系統(tǒng)類

器人控制工具、信號(hào)源工具

圖像源類圖像源工具、相機(jī)工具、保存圖片工具

仿射變換工具、斑點(diǎn)分析工具、找圓工具、找線工具、

定位類

邊緣點(diǎn)查找工具、形狀匹配工具、灰度匹配工具

圓卡尺工具、夾角工具、邊緣卡尺工具、線交點(diǎn)工具、

測(cè)量類線間距工具、點(diǎn)間距工具、矩形卡尺工具、點(diǎn)線距離工

具、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具、標(biāo)定工具

圖像轉(zhuǎn)換工具、通道分離工具、顏色提取工具、圖像剪

圖像處理類

切工具、圖像處理工具、閾值化工具、輪廓提取工具

二維碼工具、字符識(shí)別工具、條碼檢測(cè)工具、缺陷檢測(cè)

識(shí)別類

工具

對(duì)位類位移計(jì)算工具、坐標(biāo)計(jì)算工具、對(duì)位平臺(tái)工具

累加工具、分類工具、保存表格工具、格式轉(zhuǎn)換工具、

數(shù)據(jù)處理類列表工具、邏輯運(yùn)算工具、字符串截取工具、用戶變量

工具

客戶端電腦上提供以下編程工具和圖像處理庫：

1、MicrosoftVisualStudio2015編程軟件，使用C#編程。

2、基于C#的OpenCV圖像處理庫OpenCvSharp。

3、客戶端軟件及《KImage工具二次開發(fā)說明》文件，文件中提

供部分二次開發(fā)工程框構(gòu)示例。工程框構(gòu)示例中已做好二次開發(fā)和

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項(xiàng)

OpenCVSharp的編譯環(huán)境配置及相關(guān)功能函數(shù)聲明，可供參考。

圖2C#代碼編程界面參考

三、標(biāo)定說明及運(yùn)動(dòng)位置校準(zhǔn)

圖3兩類標(biāo)定板

設(shè)備提供如圖3所示兩種圖案的標(biāo)定板，合理選擇標(biāo)定板并完成

XY標(biāo)定或N點(diǎn)標(biāo)定。注意：完整的流程圖執(zhí)行時(shí)，機(jī)臺(tái)起始位置應(yīng)

當(dāng)從零位開始，任務(wù)流程完成之后應(yīng)當(dāng)回到零位。

四、競(jìng)賽任務(wù)描述------七巧板創(chuàng)意拼圖

本次競(jìng)賽完成七巧板的創(chuàng)意拼圖，七巧板及料盤數(shù)量1套，規(guī)

格：彩色，大?。?3mmx83mm；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:260mm，寬：220mm，視野大小要

求：195mm*135mm（視野范圍允許一定正向偏差，最大不得超過

20mm），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25mm），必須采用彩色相機(jī)，檢測(cè)區(qū)必須在光源范

圍內(nèi)，創(chuàng)意拼圖如下圖4所示：

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項(xiàng)

七巧板

檢測(cè)區(qū)拼圖區(qū)

圖4七巧板及創(chuàng)意拼圖

（一）檢測(cè)任務(wù)

七巧板初始位置由參賽選手隨意放置在檢測(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：

1）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。擺拼兩個(gè)形狀，擺拼每個(gè)形狀的時(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：“C:\甘肅省職業(yè)院校技能大賽\場(chǎng)次號(hào)-賽位號(hào)\擺拼

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項(xiàng)

正方形位置數(shù)據(jù).csv?！蔽募小?/p>

（二）創(chuàng)意拼圖

正方形六邊形

圖5創(chuàng)意拼圖式樣

編寫視覺和運(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)；要求分2次將檢測(cè)區(qū)七巧板按創(chuàng)意拼

圖如圖5所示的樣式，拼出2種不同的圖案。

（三）客戶端電腦編程任務(wù)

1、C#編程任務(wù)

使用MicrosoftVisualStudio2015軟件新建工程文件，調(diào)用

OpenCVSharp圖像庫的算法，在新建工程文件中的函數(shù)體內(nèi)實(shí)現(xiàn)

以下圖像處理算法，并將其封裝為KImage能調(diào)用的.dll文件，生成

的.dll文件拷貝到客戶端軟件所在目錄的ToolGroup文件夾下面，要

求如下：

（1）創(chuàng)建顏色提取工具

a.工具名稱定義為“KColorAnalysis”，在KColorAnalysis工

具中實(shí)現(xiàn)顏色提取算法，即通過設(shè)定該工具中RGB三個(gè)通道的上

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項(xiàng)

限和下限值，提取圖像中的特征區(qū)域。顏色提取工具的使用流程

為：輸入圖像--設(shè)置R、G、B三個(gè)通道值的范圍--對(duì)圖像進(jìn)行顏色

分割，得到結(jié)果圖像。

b.顏色提取工具中含有紅色R、綠色G、藍(lán)色B三個(gè)通道閾值

上限值和下限值設(shè)定窗口。

c.顏色提取工具中含有Run按鈕，點(diǎn)擊Run按鈕后，顯示符

合RGB三個(gè)通道所設(shè)定閾值的區(qū)域圖像；

d.“KColorAnalysis”工具執(zhí)行完成后可在輸出參數(shù)中輸出提

取后的圖像、紅色最大值、紅色最小值、綠色最大值、綠色最小

值、藍(lán)色最大值、藍(lán)色最小值。

2、客戶端軟件KImageClinet編程任務(wù)

a.建立與設(shè)備主控電腦的連接通訊，使用工具從主控電腦中取

得七巧板隨機(jī)擺放的初始狀態(tài)的照片；

b.添加KColorAnalysis工具到流程圖中，完成該工具的參數(shù)配

置，并基于七巧板隨機(jī)擺放的初始圖像，使用KColorAnalysis工具

實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色的七巧板的圖像提取，并輸出提取出的不同顏色七

巧板圖像。

（四）顯示任務(wù)

1、主界面顯示要求：

在界面主窗口顯示七巧板散亂擺放的初始狀態(tài)圖像，并顯示不同

七巧板的名稱與對(duì)應(yīng)中心坐標(biāo)，每檢測(cè)到一塊七巧板都顯示OK；

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項(xiàng)

圖6界面及結(jié)果顯示

2、客戶端界面顯示

打開客戶端軟件，與主控電腦建立通訊連接，添加“客戶端”

“圖像”、“KColorAnalysis”工具。要求從設(shè)備主機(jī)接收并顯示七

巧板隨機(jī)擺放的初始圖像，并按照七巧板顏色分窗口分別顯示

“KColorAnalysis”工具執(zhí)行后輸出的不同顏色七巧板提取圖案。

七巧板中心坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口通訊發(fā)送給另一臺(tái)客戶端電腦，

客戶端軟件接收服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示，客戶端配置的名稱

為“數(shù)據(jù)接收”?？蛻舳藬?shù)據(jù)顯示在軟件界面的下方的結(jié)果數(shù)據(jù)欄

中。

五、競(jìng)賽任務(wù)流程步驟參考

1、硬件選型安裝接線

完成相機(jī)、鏡頭、光源的選型，輸出選型計(jì)算報(bào)告。

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項(xiàng)

將相機(jī)、鏡頭、光源、治具等在合理位置安裝（注意工作距離），

保證安裝穩(wěn)固，鏡頭與相機(jī)連接螺紋圈須擰緊；鏡頭調(diào)試好之后，用

頂絲鎖緊對(duì)焦環(huán)及光圈環(huán)；記錄硬件的安裝參數(shù)等結(jié)果。

完成相機(jī)、光源、旋轉(zhuǎn)軸、通訊網(wǎng)絡(luò)等電路接線，完成氣路的連

接，走線正確規(guī)范、整潔、牢固；物理接口選擇正確。

2、視覺軟件的PLC控制工具運(yùn)行測(cè)試

控制X,Y軸移動(dòng)料盤，設(shè)置檢測(cè)區(qū)的拍照位置；

控制X,Y軸移動(dòng)料盤，示教擺放區(qū)七巧板擺放位置，示教位置與

七巧板的擺放圖案相關(guān)；

輸出I/O電信號(hào)正常。

3、光源控制工具運(yùn)行測(cè)試

光源與其控制器正常，能控制所有光源亮滅，且能設(shè)置各光源亮

度值；

4、相機(jī)工具運(yùn)行測(cè)試

測(cè)試相機(jī)，保證相機(jī)正常工作；

確定圖像對(duì)焦清楚（七巧板邊緣清晰，正面顏色清晰可見），視

野大小合適；

協(xié)同光源控制器的光源調(diào)節(jié)功能，設(shè)置合適的相機(jī)參數(shù)（包括曝

光，增益等參數(shù)）。

5、相機(jī)標(biāo)定工具運(yùn)行測(cè)試

放置標(biāo)定板，在圖像中觀察標(biāo)定板大小位置是否合理，確定合理

后，設(shè)置標(biāo)定參數(shù)，完成相機(jī)標(biāo)定；

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項(xiàng)

保存標(biāo)定數(shù)據(jù)結(jié)果到配置文件；

正確移動(dòng)及擺放標(biāo)定板，完成手眼標(biāo)定過程，保存標(biāo)定數(shù)據(jù)到配

置文件。

6、模板匹配工具運(yùn)行測(cè)試

設(shè)置合適的參數(shù)創(chuàng)建模板并保存模板；

設(shè)置合適的參數(shù)查找模板。

7、七巧板外形檢測(cè)工具運(yùn)行測(cè)試

設(shè)置七巧板外形板檢測(cè)工具參數(shù)，識(shí)別七巧板的形狀及位置，配

置2種七巧板圖案擺放配置；

8、顏色檢測(cè)工具運(yùn)行測(cè)試

設(shè)置顏色檢測(cè)工具參數(shù)，區(qū)分同形狀不同顏色的小板。

9、數(shù)據(jù)處理類運(yùn)行測(cè)試

設(shè)置數(shù)據(jù)表格工具參數(shù)，并生成七巧板每個(gè)小板位置報(bào)表；

擺拼兩個(gè)形狀，擺拼每個(gè)形狀時(shí)，需將此形狀中每一塊小板的坐

標(biāo)保存到此形狀的CSV文件中，比如擺拼正方形的組合圖案（見4-

2創(chuàng)意拼圖的圖案）時(shí)，將該形狀中各小板的坐標(biāo)保存到：C:\甘肅省

職業(yè)院校技能大賽\場(chǎng)次號(hào)-賽位號(hào)\擺拼正方形位置數(shù)據(jù).csv?！蔽募?/p>

中。

10、完成界面布局及數(shù)據(jù)顯示

六、工作流程提示

1、編寫視覺程序流程前主要準(zhǔn)備工作

相機(jī)鏡頭已安裝調(diào)試完成，相機(jī)可正常采集到圖像，工作距離符

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項(xiàng)

合要求，相機(jī)視野合適，視野范圍覆蓋檢測(cè)區(qū)內(nèi)的七巧板；圖像清晰，

曝光設(shè)置合理；

光源安裝調(diào)試完成，光源開關(guān)，亮度調(diào)好；

X,Y,Z各軸可正?？刂疲俣群侠?，拍照檢測(cè)區(qū)位置示教合理；

相機(jī)標(biāo)定，手眼標(biāo)定已完成。

2、圖案擺放流程

在主要準(zhǔn)備工作完成后，開始七巧板的擺放流程，主要流程如下：

1）選手把七巧板放置到檢測(cè)區(qū)，七巧板各小板的位置隨機(jī)、不

重疊；

2）調(diào)用正方形圖案配置；

3）移動(dòng)平臺(tái)到檢測(cè)區(qū)拍照位置；

4）光源觸發(fā)點(diǎn)亮，同時(shí)觸發(fā)相機(jī)拍照，關(guān)閉光源；

5）標(biāo)注檢測(cè)區(qū)內(nèi)隨機(jī)擺放的七巧板各小板的顏色，并在軟件圖

形顯示區(qū)顯示；

6）獲取檢測(cè)區(qū)內(nèi)七巧板各小板的精確坐標(biāo)位置及角度，并在軟

件圖形顯示區(qū)顯示；

7）依據(jù)正方形圖案配置，擺拼每個(gè)形狀的時(shí)候，需將此形狀中

每一塊小板的坐標(biāo)保存到此形狀的CSV文件中，比如擺拼正方形圖

案時(shí)，將該形狀中各小板的坐標(biāo)保存到：“C:\甘肅省職業(yè)院校技能大

賽\場(chǎng)次號(hào)-賽位號(hào)\擺拼正方形位置數(shù)據(jù).csv?！蔽募?；

8）控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，依坐標(biāo)位置開始擺放正方形圖案；

9）正方形圖案擺放完成，重復(fù)第1步開始下一個(gè)圖案的擺放，

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項(xiàng)

保存各圖案的坐標(biāo)數(shù)據(jù)到各自的csv文件中，直到2個(gè)圖案擺放完

成。

七、附件

附錄一、視覺硬件及參數(shù)列表

工業(yè)相機(jī)

類別編號(hào)分辨率幀率FPS曝光模顏色芯片大小接口

式

2D相機(jī)相機(jī)A1280x960>90全局黑白1/2”USB3.0

2D相機(jī)相機(jī)B2448x2048>20全局黑白2/3”GigE

2D相機(jī)相機(jī)C2592x1944>10滾動(dòng)彩色1/2.5”GigE

3D相機(jī)3D相機(jī)1920x1080x2>10滾動(dòng)彩色2/3”USB3.0

工業(yè)鏡頭

類別編號(hào)支持分辨率焦距/倍率最大光工作距離支持芯片大小

（優(yōu)于）圈

工業(yè)鏡頭12mm鏡頭500萬像素12mmF2.0>100mm1/1.8”

工業(yè)鏡頭25mm鏡頭500萬像素25mmF2.0>200mm2/3”

工業(yè)鏡頭35mm鏡頭500萬像素35mmF2.0>200mm2/3”

遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭500萬像素0.3XF5.4110mm2/3”

鏡頭接圈0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm、20mm、40mm一組

LED光源

類別編號(hào)主要參數(shù)顏色備注

環(huán)形光源小號(hào)環(huán)形光源直射環(huán)形，發(fā)光面外徑80，內(nèi)徑40mmRGB

環(huán)形光源中號(hào)環(huán)形光源45度環(huán)形，發(fā)光面外徑120，內(nèi)徑80mmG三者可以合并

環(huán)形光源大號(hào)環(huán)形光源低角度環(huán)形，發(fā)光面外徑160，內(nèi)徑B成AOI光源

120mm

同軸光源同軸光源發(fā)光面積60x60mmRGB

背光源背光源發(fā)光面積169x145mmW

注：R=紅色、G=綠色、B=藍(lán)色、W=白色

標(biāo)定板

類別外框尺寸圓/格間距外圓環(huán)直徑內(nèi)圓環(huán)直徑精度mm

mmmmmmmm

100x1002053±0.01

標(biāo)定板A50x50102.51.5±0.01

20x20410.6±0.01

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項(xiàng)

類別外框尺寸mm方格邊長mm方格數(shù)量精度mm

標(biāo)定板B180x1201511x7±0.01

附錄二、相機(jī)的接線定義

一、USB3.0相機(jī)（注意USB3.0通過USB線供電，不要另外插電源，否則會(huì)

燒相機(jī)）

二、GigE相機(jī)

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項(xiàng)

附錄三、分辨率及焦距計(jì)算公式

簡(jiǎn)單視覺系統(tǒng)的計(jì)算，主要包括視場(chǎng)（FOV）、分辨率（Resolution）、工

作距離（WD）和景深（DOF）等。

分辨率我們通常指的是像素分辨率，（默認(rèn)選用的鏡頭分辨率高于相機(jī)的分

辨率）。因此

分辨率就等于視野FOV/相機(jī)的像素?cái)?shù)，假如我們FOV尺寸是16mmx12mm，

選用的相機(jī)是200萬像素（1600x1200），那么像素分辨率就是16mm/1600or

12mm/1200=0.01mm。

下表分別表示的是英制的芯片尺寸，真實(shí)的芯片大小和焦距的計(jì)算公式。

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項(xiàng)

附錄四、光源控制的接線說明

硬件觸發(fā)：用戶可以通過PLC、相機(jī)的輸出外部觸發(fā)信號(hào)來控制每一路輸出的開

關(guān)。需要外部觸發(fā)功能時(shí)需將外部觸發(fā)信號(hào)線連接到“REMO”端子上。觸發(fā)信號(hào)

高電平時(shí)打開，低電平時(shí)關(guān)閉。

軟件觸發(fā)：用戶也可用軟件實(shí)現(xiàn)觸發(fā)功能，即使用串口對(duì)各輸出通道進(jìn)行控

制，使各輸出通道按照預(yù)先的設(shè)置打開或關(guān)閉其輸出。

REMO端子

信號(hào)名稱信號(hào)定義

引腳號(hào)

1TR1＋1通道觸發(fā)信號(hào)＋

2TR1-1通道觸發(fā)信號(hào)－

3TR2＋2通道觸發(fā)信號(hào)＋

4TR2-2通道觸發(fā)信號(hào)－

5TR3＋3通道觸發(fā)信號(hào)＋

6TR3-3通道觸發(fā)信號(hào)－

7TR4＋4通道觸發(fā)信號(hào)＋

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項(xiàng)

8TR4-4通道觸發(fā)信號(hào)－

附錄五、光源控制器通訊協(xié)議

硬件規(guī)范

波特率：9600bps

每幀字節(jié)數(shù)：8字節(jié)

每幀數(shù)據(jù)格式

1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)3字節(jié)2字節(jié)

特征字指令字通道字?jǐn)?shù)據(jù)異或和校驗(yàn)字

注:所有通訊字節(jié)都采用ASCII碼

特征字＝$

指令字＝1，2，3，4，分別定義為：

1：打開對(duì)應(yīng)通道電源

2：關(guān)閉對(duì)應(yīng)通道電源

3：設(shè)置對(duì)應(yīng)通道電源參數(shù)

4：讀出對(duì)應(yīng)通道電源參數(shù)

當(dāng)指令字為1，2，3時(shí)，如控制器接收指令成功，則返回特征字$；如控制器接收指令

失敗，則返回&。

當(dāng)指令字為4時(shí)，如控制器接收指令成功，則返回對(duì)應(yīng)通道的電源設(shè)置參數(shù)（返回格式

跟發(fā)送格式相同）；如控制器接收指令失敗，則返回&。

通道字＝1，2，3，4。分別代表4個(gè)通道。

數(shù)據(jù)＝0XX（XX為00～FF內(nèi)的任一數(shù)值），對(duì)應(yīng)通道電源的設(shè)置參數(shù)，高位在前，

低位在后。

異或和校驗(yàn)字＝除校驗(yàn)字外的字節(jié)（包括：特征字，指令字，通道字和數(shù)據(jù)）的異

或校驗(yàn)和，校驗(yàn)和的高4位ASCII碼在前，低4位ASCII碼在后。

例：將第2通道亮度設(shè)為56，則以ASCII碼向下寫“$320381E”

$320381E

異或和校驗(yàn)字

亮度值，數(shù)據(jù)字節(jié)為038，以十六進(jìn)制表示

通道值

指令字，3表示為亮度設(shè)置

特征字

異或校驗(yàn)字運(yùn)算過程如下：

字符串ASCIASCII碼以十將高4位和低4位分

I碼六進(jìn)制表示別以8421碼表示

特征字$362400100100

指令字3513300110011

通道字2503200110010

數(shù)據(jù)0483000110000

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項(xiàng)

3513300110011

85623800111000

異或和00011110

異或校驗(yàn)字1E

注：打開對(duì)應(yīng)通道電源、關(guān)閉對(duì)應(yīng)通道電源和讀出對(duì)應(yīng)通道電源參數(shù)3個(gè)功能的異或校驗(yàn)

字的運(yùn)算過程中，數(shù)據(jù)的3個(gè)字節(jié)的值對(duì)異或結(jié)果無影響，保證格式為0XX（XX=00～FF

內(nèi)的任一數(shù)值）即可。

以下為幾組指令數(shù)據(jù)

關(guān)閉2通道：$220381F

字符串ASCIASCII碼以將高半字節(jié)和低半字

I碼十六進(jìn)制表節(jié)分別以8421碼表

示示

特征字$362400100100

指令字2503200110010

通道字2503200110010

數(shù)據(jù)0483000110000

3513300110011

8563800111000

異或和00011111

異或校驗(yàn)字1f

打開2通道：$120381C

字符ASCIIASCII碼以將高半字節(jié)和低半字節(jié)

串碼十六進(jìn)制表分別以8421碼表示

示

特征字$362400100100

指令字1493100110001

通道字2503200110010

數(shù)據(jù)0483000110000

3513300110011

8563800111000

異或和00011100

異或校驗(yàn)字1C

讀取2通道電源參數(shù)：$4200012

字符串ASCIIASCII碼以十將高半字節(jié)和低半字節(jié)

碼六進(jìn)制表示分別以8421碼表示

特征字$362400100100

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項(xiàng)

附錄六、旋轉(zhuǎn)軸的安裝及接線說明

θ軸如上圖所示，共有四根線需要接入控制面板。

22

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項(xiàng)

接線分別為A+A-B+B-，將對(duì)應(yīng)接線端子接入到控制面板上。

23

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項(xiàng)

附錄七

相機(jī)、鏡頭、光源的選型計(jì)算報(bào)告

場(chǎng)次號(hào)賽位號(hào)______________

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項(xiàng)

2023年全省職業(yè)院校技能大賽

高職學(xué)生組裝備制造類機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用賽項(xiàng)樣題

七巧板創(chuàng)意造型擺拼

（總時(shí)間：240分鐘）

工

作

任

務(wù)

書

場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：

1

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項(xiàng)

注意事項(xiàng)

一、本任務(wù)書共24頁，包括附錄七項(xiàng)（分別為視覺硬件及參數(shù)

列表，相機(jī)的接線