《基于PLC和工業(yè)相機(jī)的無人機(jī)電機(jī)質(zhì)量自動(dòng)檢測裝置設(shè)計(jì)》10000字（論文）

目錄頁共43頁第一章引言1.1課題來源及研究意義隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和生活水平提高，人們對(duì)美好生活需求越來越大，雖然我國人力資源總量大，但我國工業(yè)普及率較低。受新冠病毒covid-19的影響，國內(nèi)各公司及工廠都有部分因?yàn)橐咔橛绊懖坏瞄_工，對(duì)公司生產(chǎn)及人工成本的逐步提高。所以，公司相對(duì)利潤逐年減少。因?yàn)楣I(yè)相機(jī)視覺檢測的極高效率和較低的成本使其使用率不斷升高，在占據(jù)工廠電機(jī)質(zhì)量檢測流水線的40%-60%，其效率是普通人工質(zhì)量檢測的5-10倍。1.1.1工業(yè)相機(jī)視覺檢測的現(xiàn)狀機(jī)器視覺通過計(jì)算機(jī)模擬人類的視覺功能，使機(jī)器獲得相關(guān)的視覺信息并理解。它可以分為兩個(gè)部分：“視覺”和“感知”?！耙曈X”是將外部信息顯示為數(shù)字信號(hào)，并通過成像反饋給計(jì)算機(jī)，這需要一整套硬件解決方案，包括光源、攝像頭、圖像采集卡、視覺傳感器等?！案兄笔怯?jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理和分析，主要是軟件算法。機(jī)器視覺在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其核心功能包括測量、檢測、識(shí)別、定位等。產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游組件市場、中游系統(tǒng)集成/設(shè)備市場和下游應(yīng)用市場。機(jī)器視覺上游有光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件等軟硬件提供商，中游有集成化、成套化的機(jī)器設(shè)備提供商，廣泛應(yīng)用于行業(yè)下游。主要下游市場包括電子制造業(yè)、汽車、印刷包裝、煙草、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、紡織和交通。機(jī)器視覺的全球市場主要分布在北美、歐洲、日本、中國等地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年全球機(jī)器視覺系統(tǒng)及零部件市場規(guī)模為36.7億美元，2015年為42億美元，2016年為62億美元，2002年至2016年年均復(fù)合增長率約為12%。根據(jù)北美市場的數(shù)據(jù)估計(jì)，機(jī)器視覺系統(tǒng)的集成度是視覺系統(tǒng)和組件市場的6倍左右。1.2國內(nèi)外工業(yè)相機(jī)視覺檢測研究與應(yīng)用概況中國的機(jī)器視覺始于20世紀(jì)80年代的技術(shù)引進(jìn)。隨著1998年半導(dǎo)體工廠全線引進(jìn)，機(jī)器視覺系統(tǒng)也隨之引入。2006年以前，國內(nèi)機(jī)器視覺產(chǎn)品主要集中在外資制造企業(yè)，規(guī)模較小。自2006年以來，工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用的客戶群開始擴(kuò)展到印刷、食品等測試領(lǐng)域。2011年，市場開始高速增長。隨著勞動(dòng)力成本的增加和制造業(yè)的升級(jí)需求，加上計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器越來越多。在機(jī)器視覺中，缺陷檢測是機(jī)器視覺應(yīng)用最廣泛的功能之一，主要檢測產(chǎn)品表面的各種信息。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，連續(xù)大批量生產(chǎn)的每個(gè)過程都有一定的次品率。雖然單說率很小，但倍增后就成為企業(yè)提高良品率的瓶頸，而且完整流程后剔除不良品的成本要高得多(比如焊膏印刷過程中出現(xiàn)定位偏差，直到芯片貼裝后在線檢測才發(fā)現(xiàn)問題，那么修復(fù)的成本會(huì)是原成本的100倍以上)，所以及時(shí)的檢測和剔除不良品對(duì)于質(zhì)量控制和品質(zhì)控制非常重要。1.3本課題的主要研究內(nèi)容本課題主要是使用西門子PLC作為主要控制器、康耐視工業(yè)相機(jī)檢測作為輔助控制器，控制整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)的運(yùn)行。通過安裝傳送帶上方的工業(yè)相機(jī)對(duì)所所需要檢測的電機(jī)拍照，對(duì)比質(zhì)量完好的電機(jī)圖像，以達(dá)到區(qū)分質(zhì)量不過關(guān)的電機(jī)，并且將質(zhì)量檢測不達(dá)標(biāo)的的電機(jī)去除的目的。視覺檢測在電機(jī)工廠并不普遍，如果將其應(yīng)用在質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)能夠節(jié)約很多的人工成本，并且能夠使得檢測的效率大大提高。本檢測系統(tǒng)使用PLC和工業(yè)相機(jī)穩(wěn)定且可靠，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡單，成本較低，適合流水線批量裝備。本文主要內(nèi)容是基于PLC控制、工業(yè)相機(jī)檢測和觸摸屏監(jiān)控來設(shè)計(jì)的點(diǎn)擊質(zhì)量檢測系統(tǒng)，內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且能夠正常運(yùn)行；簡述工業(yè)相機(jī)檢測的發(fā)展歷程；簡述并分析工業(yè)相機(jī)檢測的方式；選擇合適的器件，盡可能節(jié)約成本來達(dá)到使其正常運(yùn)行并達(dá)到最終效果；簡述檢測系統(tǒng)的工作流程，設(shè)計(jì)并編寫相應(yīng)的PLC程序、視覺檢測程序；繪制相應(yīng)的觸摸屏并且完成組態(tài)，以此來監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況及參數(shù)的設(shè)置；畫出整個(gè)系統(tǒng)的電路圖并進(jìn)行I/O地址分配。附錄第二章無人機(jī)電機(jī)質(zhì)量自動(dòng)檢測裝置的設(shè)計(jì)2.1無人機(jī)電機(jī)質(zhì)量檢測的分類（1）人工檢測在傳統(tǒng)的檢測方式之中，人工檢測無疑是最耗時(shí)、最耗費(fèi)物力的一種檢測方式，。但是人工檢測所擁有的優(yōu)點(diǎn)也很明顯，幾乎每一個(gè)被檢測的電機(jī)轉(zhuǎn)子都會(huì)被完美檢測，通過人工對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡、磁鐵的正反、以及鋼軸的偏移等等，每一種都會(huì)被檢測出來。但是其所耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力都是一筆很大的開銷，而且工人無法長時(shí)間進(jìn)行檢測。（2）視覺檢測通過工業(yè)視覺檢測，可以高效的對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡、磁鐵的正反、以及鋼軸的偏移量等等的檢測。并且一次性可檢查多項(xiàng)需要檢測的要求。在工業(yè)視覺檢測的同時(shí)，人工在一旁輔助，可大大增加經(jīng)檢測的速度與質(zhì)量。廠家可以花費(fèi)最少的成本完成對(duì)電機(jī)的檢測。2.2PLC的簡述可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，一種具有微處理器的用于自動(dòng)化控制的數(shù)字運(yùn)算控制器，可以將控制指令隨時(shí)載入內(nèi)存進(jìn)行儲(chǔ)存與執(zhí)行；早期的可編程邏輯控制器只有邏輯控制的功能，所以被命名為可編程邏輯控制器，后來隨著不斷地發(fā)展，這些當(dāng)初功能簡單的計(jì)算機(jī)模塊已經(jīng)有了包括邏輯控制、時(shí)序控制、模擬控制、多機(jī)通信等各類功能，名稱也改為可編程控制器(ProgrammableController)，但是由于它的簡寫PC與個(gè)人電腦(PersonalComputer)的簡寫相沖突，加上習(xí)慣的原因，人們還是經(jīng)常使用可編程邏輯控制器這一稱呼，并仍使用PLC這一縮寫[1]?？删幊踢壿嬁刂破魇欠N專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)；它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程[2]。PLC的特點(diǎn)是穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、功能多、安裝使用方便、運(yùn)行速度快、入門簡單等。深受工程技術(shù)人員的歡迎，其工作量小且容易改造和維護(hù)運(yùn)行。尤其單片機(jī)的發(fā)展大大增強(qiáng)了PLC整體的能力，使其與微型控制系統(tǒng)的差距逐漸減小。2.2.1PLC的結(jié)構(gòu)組成PLC的基本運(yùn)算流程圖如圖所示。圖PLC的基本運(yùn)算流程圖1、電源：PLC的供電使用220V交流電壓或者24V直流電壓，其中有一部分的PLC本身帶有電源模塊來供電。中央處理器單元：中央處理器單元是屬于PLC的核心單元，由控制器、運(yùn)算器和寄存器三部分組成。CPU與各個(gè)單元相鏈接，通過不斷的采集信號(hào)，進(jìn)而執(zhí)行程序，最后刷新輸出。因此中央處理器單元的處理能力很大部分決定了PLC的處理能力。拓展接口與通信接口：拓展接口與通信接口的作用就是擴(kuò)展單元與基本單元相連接，使PLC滿足不同的需要。例增加模擬量模塊可以使PLC接收、處理并產(chǎn)生模擬量信號(hào)；數(shù)字量模塊可以增加PLC的輸入和輸出接口的數(shù)量。通信接口則是建立了PLC與PLC、PLC與電腦、PLC與打印機(jī)條碼讀取器等等之間的通訊。存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。其中的系統(tǒng)存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)廠家的初始系統(tǒng)程序，系統(tǒng)存儲(chǔ)器被稱為ROM或者EPROM。用戶存儲(chǔ)器是由技術(shù)人員所編寫的自己的程序，所以用戶存儲(chǔ)器被稱為RAM。PLC內(nèi)部的程序也可以插入存儲(chǔ)卡來保證其可以長期的保存使用，存儲(chǔ)卡稱為E2PEOM。輸入和輸出單元：輸入和輸出單元是PLC與外部設(shè)備的紐帶，通過PLC的I/O通訊口來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備信號(hào)的采集、生產(chǎn)過程中對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品參數(shù)的檢測以及過程控制。輸入接口則將外部的開關(guān)量信號(hào)傳輸給中央處理器單元（CPU），輸出接口把中央處理器單元（CPU）的信號(hào)變成電壓輸出給所需要的程序來運(yùn)行。2.2.2PLC在自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)PLC在自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用十分廣泛，目前PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成為中央空調(diào)最普遍的控制，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域中都廣泛的引用了中央空調(diào)系統(tǒng)；而在當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要有全功能數(shù)控裝置和單板機(jī)控制系統(tǒng)均應(yīng)用了PLC，只不過在功能和應(yīng)用范圍有很大的區(qū)別；PLC在電力系統(tǒng)應(yīng)用代替了原先的繼電器控制，減少了觸點(diǎn)的使用降低了資源的耗損9PLC發(fā)展的趨勢(shì)首先從PLC本身需要提高處理能力并減少掃描周期的時(shí)間，并且向大容量發(fā)展增加PLC的存儲(chǔ)容量，如掃描周期為0.1ms/千步和幾十兆字節(jié)的PLC。其次是PLC的大小，為滿足不同要求開發(fā)超大型和超小型PLC，如已經(jīng)有配備了32位微處理器的14336個(gè)I/O口的超大型PLC和適應(yīng)單機(jī)的三菱系列的PLC。第三就是PLC智能模塊的發(fā)展，更加適應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，如高速計(jì)數(shù)模塊、智能網(wǎng)關(guān)、通信和人機(jī)接口模塊等。第四是PLC的外部故障的解決辦法，增加故障檢測模塊，如當(dāng)電壓或電流誤差過大時(shí)提供保護(hù)。最后就是PLC的使用，豐富編程語言，增加PLC對(duì)各種編程語言的適應(yīng)性，如西門子PLC的SCL語言。隨著各種技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化，PLC也朝著新技術(shù)的發(fā)展。2.3硬件的選型系統(tǒng)所包含的元件如下：按鈕開關(guān)、主令開關(guān)、中間繼電器、接近開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、指示燈、普通三相異步電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、PLC、觸摸屏、氣閥門。2.3.1PLC的選型PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，選擇合適的PLC需從以下考慮：I/O地址數(shù)量：PLC自帶的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)，可加數(shù)字量模塊來增加I/O地址的數(shù)量。輸出的類型：PLC輸出的類型分為晶體管、晶閘管和繼電器三種類型。S7入門級(jí)控制器具有靈活拓展選件的功能，并且可以通過此項(xiàng)功能獲得1個(gè)信號(hào)板（SB）、電池板（BB）或通信板（CB）、8個(gè)信號(hào)模塊、綜上所述，我選擇西門子S7-1200-1214c（如圖.1）作為本系統(tǒng)的PLC。此PLC含有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，而且輸出類型為晶體管輸出滿足系統(tǒng)所需要的要求。圖.1西門子S7-1200-1214c2.3.2工業(yè)相機(jī)的選型視覺系統(tǒng)每個(gè)工位由1臺(tái)CognexIS5705相機(jī)、1個(gè)視覺光源、1個(gè)鏡頭以及相應(yīng)的固定機(jī)構(gòu)組成。2.3.3觸摸屏的選型觸摸屏是系統(tǒng)中極其重要的部分，它能夠及時(shí)的反饋系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，也能夠?qū)崟r(shí)的控制系統(tǒng)的運(yùn)行。觸摸屏在工業(yè)生產(chǎn)上可以發(fā)揮十分重要的作用，比如使得PLC內(nèi)部重要數(shù)據(jù)得到了及時(shí)反饋，能夠相對(duì)容易的觀察出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量等等方面，并且通過觸摸屏可以更改系統(tǒng)的部分重要參數(shù)設(shè)定而不需要更改PLC的程序內(nèi)部的某些參數(shù)，使得整體系統(tǒng)調(diào)試更加快速、方便。本系統(tǒng)選擇西門子KTP700BASICPN觸摸屏，由于其具有7”TFT顯示屏、800*480像素、64k色、8個(gè)功能鍵、PROFINET通訊、按鍵和觸摸操作，而且觸摸屏能夠進(jìn)行較多的較為復(fù)雜的計(jì)算并且能夠?qū)ψ址M(jìn)行操作，所以其具備了強(qiáng)大的顯示和運(yùn)算功能，能夠大大的減輕PLC程序的復(fù)雜程度，從而使得整個(gè)系統(tǒng)更加整潔，在調(diào)試過程中更容易通過分塊編寫的方式使得調(diào)試更加快速、漸變。觸摸屏支持與不同品牌、不同類型的PLC進(jìn)行通信，并且可以與變頻器、部分儀表、部分特殊模塊和非標(biāo)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。同樣觸摸屏可以和多臺(tái)PLC以及通用設(shè)備進(jìn)行通信?？梢灾苯油ㄟ^網(wǎng)關(guān)，使得通信變得簡單而且高效，而且價(jià)格考委低廉，適合絕大部分的中小型設(shè)備的組態(tài)要求。如圖。圖西門子KTP700BASICPN觸摸屏2.3.4其他硬件的選型系統(tǒng)所包含的元件如下：按鈕開關(guān)、主令開關(guān)、中間繼電器、接近開關(guān)、指示燈、PLC、觸摸屏、氣動(dòng)閥門。如下圖所示。按鈕開關(guān)：這里選擇自復(fù)位按鈕，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與停止。接近開關(guān)：這里選擇PNP型的接近開關(guān)，用來檢測被需要檢測的電機(jī)是否在工業(yè)相機(jī)的下方且處于正確位置。24V指示燈：這里選擇三種不同顏色的24V指示燈，通過不同顏色的指示燈的亮與滅以及不同的閃爍頻率來直觀的整個(gè)反饋系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。氣動(dòng)閥門：這里選擇亞德客的氣動(dòng)閥，用來控制擋板將不合格的電機(jī)篩選出來。圖其他硬件實(shí)物圖

第三章質(zhì)量自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1.1編程語言的簡介博途V15.1編程軟件是德國的西門子公司推出的一款專為S7系列使用的PLC編程軟件，擁有其獨(dú)一無二的彩色界面，煥然一新的工具欄以及文件菜單的布置。該軟件操作相對(duì)較為簡便，不僅僅對(duì)新款的PLC可進(jìn)行編程，而且本軟件還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的編程，其中在較多的全新的功能之中數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ芤彩鞘状瘟料嗖⑶覍?duì)PLC的支持更加適配。作為新一代的編程軟件和組態(tài)軟件，其能夠自定義調(diào)節(jié)程序界面的字體大小以及可以加載不同的注釋，方便編程人員對(duì)程序的編寫的同時(shí)也對(duì)后期人員對(duì)PLC進(jìn)行維修及修改程序提供很多幫助。組態(tài)也十分方便，也可以通過菜單欄來直接對(duì)PLC時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，許多常用功能都在菜單欄，左側(cè)的功能數(shù)和程序數(shù)可以尋找所有的功能塊和主函數(shù)及不同的變量表，較多的快捷鍵的設(shè)計(jì)使得編程人員可以快速而且準(zhǔn)確的完成程序的編寫。博途V15.1編程軟件的初始界面如圖。圖博途V15.1編程軟件初始界面3.1.2工業(yè)相機(jī)編程軟件的簡介康耐視In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)擁有獨(dú)一無二的工件檢驗(yàn)、識(shí)別以及引導(dǎo)功能等。其系統(tǒng)含有獨(dú)立的工業(yè)級(jí)的高級(jí)視覺工具庫，具有快速讀取高速圖像的功能和處理功能。所以，絕大部分的視覺工程師們可以很高效的快速對(duì)In-Sight視覺系統(tǒng)進(jìn)行配置和部署。簡便簡單的EasyBuilder配置軟件有助于對(duì)所有視覺工程師們來快速設(shè)置整個(gè)In-Sight應(yīng)用（無需具備編程或電子表格知識(shí)）?？的鸵晸碛凶约旱腃ognexConnect系列通訊功能可以確保In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)與所有的工廠網(wǎng)絡(luò)或自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行適配，確保In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)可以無差別的與市面上對(duì)大部分的PLC進(jìn)行組態(tài)來完成所需要的工作。同時(shí)In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)提供了較多不同類型的型號(hào)，可以滿足視覺工程師們的各種價(jià)格和對(duì)工業(yè)相機(jī)的性能要求。圖In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)初始界面。圖In-Sight視覺檢測識(shí)別系統(tǒng)初始界面3.2機(jī)器視覺檢測控制系統(tǒng)工作簡述流程圖圖3.2.1機(jī)器視覺檢測控制系統(tǒng)工作流程圖3.3無人機(jī)電機(jī)質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析3.3.1PLC與觸摸屏相機(jī)的初始配置先設(shè)置好PLC的簡單設(shè)置，在本程序中我使用了s7-1200-1214c。選擇好plc后插入插槽。如下圖所示。本系統(tǒng)選擇KTP700BASICPN觸摸屏，在設(shè)備選擇中選擇相對(duì)應(yīng)的觸摸屏后，在插槽中插入觸摸屏。如下圖所示。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)選擇康耐視的相機(jī)作為視覺檢測的相機(jī)，所以我需要插入康耐視的GSD文件來使得PLC可以與相機(jī)通過profinet通訊進(jìn)行連接。首先在菜單欄選擇“選項(xiàng)”—“管理通用站描述文件（GSD）”—然后在源路徑中選擇康耐視GSD文件所在的文件夾并選擇相對(duì)應(yīng)的GSD文件。最后安裝即可。3.3.2PLC、觸摸屏、相機(jī)的PROFINET通訊組態(tài)通過連線將PLC、HMI觸摸屏和相機(jī)通過PROFINET通訊組態(tài)。完成后如下圖所示。3.3.3PLC程序編寫前的設(shè)置因?yàn)楸境绦蛐枰诘谝淮蜳LC上電的時(shí)候?qū)λ械臄?shù)據(jù)進(jìn)行清零，所以打開S7-1200-1214c的屬性，打勾“系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器”下的“系統(tǒng)存儲(chǔ)器位”中的啟動(dòng)系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)，并設(shè)置系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)的地址為8000。完成后如下圖所示。3.3.4I/O點(diǎn)的分配下圖為本系統(tǒng)所用到的I/O點(diǎn)位。3.3.5程序的編寫（1）程序的開始，需要給相機(jī)一個(gè)使能，保證其可以正常工作。并且在PLC第一次上電的時(shí)候?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行清零。同時(shí)將報(bào)警指示燈清零。之后開始編寫復(fù)位程序和停止程序。當(dāng)復(fù)位的時(shí)候步驟回到第0位，氣動(dòng)閥松開氣動(dòng)夾抓，放開被夾緊的無人機(jī)電機(jī)。同時(shí)，當(dāng)程序進(jìn)入停止程序的時(shí)候重復(fù)復(fù)位功能，保證操作員的人身安全。其中fw_b和stop_b為觸摸屏上的復(fù)位按鈕和停止按鈕。（2）在程序段2寫入急停程序，保證當(dāng)操作員按下急停按鈕的時(shí)候，系統(tǒng)回到第0位，并復(fù)位啟動(dòng)夾抓松開被夾住的無人機(jī)電機(jī)，保證操作員在操作的時(shí)候手指不會(huì)被啟動(dòng)夾抓所傷。（3）程序段3為暫停程序。（4）程序段4為程序的第0步，對(duì)其中按下啟動(dòng)程序，程序就會(huì)開始，并且保持。其中按下復(fù)位按鈕、停止按鈕、急停按鈕都會(huì)停止程序的允行。（5）程序段5為按下啟動(dòng)開關(guān)后，進(jìn)入下一步的單次脈沖。（6）程序段6為當(dāng)sen1接近開關(guān)檢測到無人機(jī)電機(jī)在工位上后，延遲兩秒，氣動(dòng)夾抓會(huì)對(duì)其進(jìn)行夾緊，保證被檢測的無人機(jī)電機(jī)處于相機(jī)的正下方，并且可以正常拍照。然后進(jìn)入下一步。（7）程序段7為夾緊電機(jī)后，延時(shí)兩秒，檢測氣動(dòng)夾抓是否夾緊到位，如果夾緊到位，則會(huì)進(jìn)入第三步。否則報(bào)警指示燈紅亮并且使錯(cuò)誤數(shù)量在原來的基礎(chǔ)上數(shù)量+1，之后進(jìn)入第六步。（8）如果第二步可以順利完成，進(jìn)入第三步。程序段8位第三步，通過將%2.1置1，通知相機(jī)進(jìn)行拍照，之后等待工業(yè)相機(jī)識(shí)別作出輸出。（9）如果相機(jī)檢測完成后，則對(duì)相機(jī)進(jìn)行復(fù)位，并且進(jìn)入第五步。（10）如果相機(jī)檢測完成，則延時(shí)兩秒后松開氣動(dòng)夾抓。相機(jī)檢測結(jié)果分為兩種：1、相機(jī)檢測結(jié)果為OK。則觸摸屏幕上的OK數(shù)量+1。然后回到第一步，繼續(xù)檢測另一個(gè)無人機(jī)電機(jī)。2、相機(jī)檢測結(jié)果為NG。則觸摸屏幕上的NG數(shù)量+1。然后進(jìn)入第一步。3.4工業(yè)相機(jī)視覺識(shí)別控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析3.4.1將相機(jī)連接在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)默認(rèn)的In-sightExplorer是Easybuilder界面，由于我習(xí)慣使用電子表格，所以，這里我將Easybuilder界面切換為電子表格。具體操作如下：點(diǎn)擊菜單欄“查看”—“電子表格”，或者快捷鍵“Ctrl+Shift+V”，切換為電子表格。右擊相機(jī)圖標(biāo)，選擇“顯示電子表格視圖”即可完成。如圖。圖相機(jī)圖標(biāo)會(huì)自動(dòng)顯示在左邊，雙擊相機(jī)圖標(biāo)即可將相機(jī)添加在網(wǎng)絡(luò)中。3.4.2添加新相機(jī)因?yàn)樘砑拥南鄼C(jī)是未使用過的工業(yè)相機(jī)，所以在這里我必須要設(shè)置相機(jī)的IP，步驟如下（如圖）：物理連接新相機(jī)上電打開In-sightExplorerSoftware點(diǎn)擊菜單“系統(tǒng)”—“添加新的傳感器到網(wǎng)絡(luò)”如圖如果相機(jī)連接正確，相機(jī)的圖標(biāo)就會(huì)顯示在界面上，相機(jī)IP地址可以根據(jù)需要來設(shè)定，每一個(gè)相機(jī)的IP地址根據(jù)不同的工位設(shè)置是不一樣的，在這里我將相機(jī)的IP設(shè)置為（1），子網(wǎng)是固定的（），設(shè)置好之后，點(diǎn)擊應(yīng)用按鈕即可。如圖。圖上述添加好的相機(jī)圖標(biāo)在左側(cè)顯示（如圖）：圖3.4.3打開新程序（1）在菜單欄選擇“文件”并進(jìn)行如下操作（如圖）：“打開作業(yè)”-“In-sight傳感器”。選擇“打開作業(yè)” 選擇“打開作業(yè)”圖 （2）然后在右邊選擇相應(yīng)的相機(jī)，雙擊打開程序，如下圖：從傳感器選擇相機(jī)在相機(jī)列表中選擇job從傳感器選擇相機(jī)在相機(jī)列表中選擇job圖3.4.3觸發(fā)方式、曝光時(shí)間雙擊打開程序中A0單元格，可以設(shè)置/修改相機(jī)觸發(fā)方式及曝光時(shí)間，詳細(xì)說明如下圖所示：設(shè)置曝光時(shí)間選擇觸發(fā)模式設(shè)置曝光時(shí)間選擇觸發(fā)模式圖3.4.4網(wǎng)絡(luò)設(shè)置選擇菜單欄中“傳感器”“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”，如下圖所示：傳感器下拉菜單中選擇“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置傳感器下拉菜單中選擇“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置圖打開網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)話框，如圖所示：輸入主機(jī)名輸入相機(jī)IP地址和子網(wǎng)掩碼輸入主機(jī)名輸入相機(jī)IP地址和子網(wǎng)掩碼圖在所有的程序中，為了保證相機(jī)和PLC能無障礙的通過ProfiNet通信成功通信，必須對(duì)相機(jī)進(jìn)行幾項(xiàng)設(shè)置：設(shè)置“主機(jī)名”，因?yàn)橹鳈C(jī)名要和其對(duì)應(yīng)工站的PLC中相機(jī)的名字一致，所以我將主機(jī)名設(shè)置為“st5-camera-asse”。設(shè)置相機(jī)的IP地址，并且保證相機(jī)的IP地址和PLC的IP地址必須保持在同一網(wǎng)段內(nèi)。設(shè)置以太網(wǎng)協(xié)議，選擇ProfiNet通信協(xié)議。3.4.5添加視覺工具具體操作如下所示：點(diǎn)擊“視圖”“工具面板”，點(diǎn)擊“+”，顯示圖像預(yù)處理函數(shù)的選項(xiàng)：點(diǎn)擊“+”，顯示字符運(yùn)算函數(shù)的選項(xiàng)：點(diǎn)擊“+”，顯示模板匹配運(yùn)算函數(shù)的選項(xiàng)：點(diǎn)擊“+”，顯示輸入輸出運(yùn)算函數(shù)的選項(xiàng)：選擇電子表格中的空白單元格，雙擊函數(shù)，即可添加函數(shù)到程序中。3.4.6啟動(dòng)設(shè)置 “啟動(dòng)”功能可設(shè)置相機(jī)上電時(shí)，讓相機(jī)處于“Online”狀態(tài)，還可以設(shè)置上電時(shí)相機(jī)直接調(diào)用指定的Job程序。在“傳感器”-->“啟動(dòng)”下可以設(shè)置相機(jī)自動(dòng)調(diào)用的程序及“Online”設(shè)置，過程如圖所示：點(diǎn)擊“啟動(dòng)”點(diǎn)擊“啟動(dòng)”圖在“啟動(dòng)”對(duì)話框中勾選“聯(lián)機(jī)”，選擇相機(jī)需要調(diào)用的程序，點(diǎn)擊“確定”按鈕，完成設(shè)置。如圖。圖3.4.7保存圖片 首先，點(diǎn)擊工具欄中實(shí)時(shí)視頻工具按鈕，點(diǎn)任意鍵獲取當(dāng)前圖片，然后，選擇“文件”“圖片另存為”。使用記錄保存圖像，并使用回放再現(xiàn)。點(diǎn)擊菜單上的“圖像”—“記錄/回放選項(xiàng)……”，設(shè)置存儲(chǔ)的路徑；最大圖像數(shù)目:(1-10,000;默認(rèn)為10,000)連續(xù)：圖像循環(huán)播放；從第一張到最后一張不會(huì)停止，連續(xù)復(fù)播；單次：圖像單向播放；只能從第一張播放到最后一張；點(diǎn)擊記錄/回放選項(xiàng)按鈕，記錄圖像。3.4.8相機(jī)程序的設(shè)計(jì)本程序主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)電機(jī)的表面進(jìn)行抓取圖像

上述圖像的程序功能是取像，主要是設(shè)定相機(jī)取像的方式，對(duì)曝光，觸發(fā)方式等的設(shè)定。下圖為具體的參數(shù)，其中比較重要的幾個(gè)數(shù)據(jù)是：（1）觸發(fā)器：設(shè)定相機(jī)由何種方式觸發(fā)。（2）手動(dòng)：是否允許手動(dòng)觸發(fā)。（3）曝光：相機(jī)接受外部光源的時(shí)間。（4）增益：對(duì)圖像亮度的提高量。下圖的程序段的主要功能是相機(jī)和PLC的通訊設(shè)置，其中PLC發(fā)送給相機(jī)的程序會(huì)先到緩沖區(qū)，然后使用ReadUserDataBuffer函數(shù)將數(shù)據(jù)放到相機(jī)的單元格中，PLC發(fā)送給相機(jī)的數(shù)據(jù)可能不是一個(gè)而是多個(gè)數(shù)據(jù)，故再使GetBufferData函數(shù)將多組數(shù)據(jù)以規(guī)定的數(shù)據(jù)格式讀取得到。具體的函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置如下圖所示：顯示了PLC發(fā)送給相機(jī)一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為八位整數(shù)上圖是相機(jī)發(fā)送給PLC的數(shù)據(jù)，第一組數(shù)據(jù)是相機(jī)對(duì)此次結(jié)果的OK和NG的結(jié)果的判斷，其中OK為1，NG為0。下圖是相機(jī)的檢測程序，檢測工件表面的定位孔的位置，通過位置1的定位孔的拍攝和對(duì)位置2的定位孔的拍攝，可以計(jì)算出相機(jī)中工件的旋轉(zhuǎn)中心，機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)中心適配相機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心，這是后面角度發(fā)生改變時(shí)可以正確的引導(dǎo)的關(guān)鍵。圖中的第一個(gè)patterns為TrainPatMaxPattern，功能是訓(xùn)練一個(gè)理想的模板，下面的工具是FindPatMaxPatterns，功能是在指定的范圍內(nèi)尋找理想的模板下圖是TrainPatMaxPattern的內(nèi)部參數(shù)：（1）圖像：選用那個(gè)位置的圖片作為即將作為模板的圖片。（2）圖案區(qū)域：理想模板的區(qū)域。（3）圖案設(shè)置：對(duì)圖案中的模板的形狀的精細(xì)程序進(jìn)行設(shè)置。下圖是FindPatMaxPatterns的內(nèi)部參數(shù)：（1）圖像：要在哪張圖像中查找模板。（2）查找區(qū)域：要在圖像中的選擇區(qū)域查找模板。（3）圖案：要查找到理想模板。（4）查找數(shù)量：查找范圍內(nèi)需要找到幾個(gè)模板。（5）接受：每個(gè)找到的模板系統(tǒng)算法會(huì)賦予一個(gè)分?jǐn)?shù)，這里是分?jǐn)?shù)閾值。（6）對(duì)比度：超過對(duì)比度則認(rèn)為是特征。（7）混亂程度得分：當(dāng)找到的模板中有其他干擾項(xiàng)，是否對(duì)此模板扣分。下圖為程序段的主要功能是對(duì)此次相機(jī)拍照進(jìn)行一個(gè)匯總的結(jié)果判斷最后將NG和OK的圖片分別存儲(chǔ)在電腦的以下地址：第四章無人機(jī)電機(jī)質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)4.1組態(tài)的概述西門子KTP700BASICPN觸摸屏，由于其具有7”TFT顯示屏、800*4