视觉龙VD200机器人视觉引导定位系统说明书.docx

VD200视觉定位系统软件操作说明书（版本）目录1， 引言-32， 软件概述-33， 软件使用过程-53.1图像显示区-63.3状态栏-63.4功能选项-74，常见问题-135，注意事项-141 引言 1 .1编写目的 编写本使用说明书的目的是充分叙述本软件所能实现的功能及其运行环境， 以便使用者了解本软件的使用范围和使用方法，并为软件的维护和更新提供必要的信息。2 软件概述 2 .1软件用途本软件主要应用于各自品牌机器人的取、放精确定位。机器人之眼。2.2工作原理图2-1 工作原理标定后，相机输出坐标系和机器人坐标系统一。2.3工作流程图2-2 工作流程2.4功能特点l 专业标定板和标定算法标定，标定精度高，操作简单方便。l 标定旋转中心，一次对位，效率高。l 模板制作简单，支持自由形状模板，自动识别模板轮廓中心；l 带有缺陷检测功能，可选。l 参数自动保存。 l 定位数据以太网或串口(RS-232/485)输出。2.5软件安装。A安装WindowsXP SP3操作系统。B安装.NET 2.0.C安装相机驱动，若是Basler相机，安装时选择SDK for .Net。D安装hexsight3.3视觉软件包。E将视觉定位系统文件夹复制到d盘，将其目录下的图标创建快捷方式到桌面。2.6软件运行 软件运行在 PC 及其兼容机上，使用Windows XP或Win7操作系统。运行软件：右击快捷图标，在菜单中选择打开，等待若干秒钟即进入系统。2.6软件功能概述l 支持方诚和Basler相机l 支持软件触发和硬件触发，支持飞行视觉；l 支持2点的分别取，放定位；l 提供自动标定、畸变标定、手动标定两种标定方式；l 提供相机标定参数调整；l 串口通讯，协议支持机器人品牌Adept，Dasa，Yamaha等通讯协议；l 输出数据符合机器人坐标系，为基准点的偏移坐标；l 可使能是否判断缺陷；l 输出多结果；l 搜索区域可跟踪模板训练框。l 设置参数自动保存。3软件使用过程图3-1 主界面如图3-1所示，软件主要分为图像显示区、定位结果显示区、状态栏、功能选项栏四个部分。3.1图像显示区图3-2 图像显示区如图3-2所示，鼠标在显示区域有右击菜单，可以选择指针的类型及坐标系的单位。鼠标在显示区域中键滚轮可以自由缩放图像。鼠标停留的位置信息在显示区域左下角显示，表示位置坐标和停留位置的的像素灰度值。右击菜单中的选项：Crosshair：鼠标指示状态，十字线。Selection：鼠标指示状态，指针。Pan：鼠标指示状态，手掌形状，拖拽。Zoom：鼠标指示状态，放大缩小。Calibrate：坐标显示单位，像素或标定后单位间切换。3.2定位结果显示区显示定位结果数据信息，分别刷新检测定位结果数据。3.3状态栏图3-3 状态栏1） 指示系统配置文件的状态：绿色表示状态ok，黄色表示未标定或标定参数无效，重新标定即可，否则无法做模板和进行定位检测； 2） 第二栏指示相机状态：绿色表示相机可用；红色表示相机不可用，例如相机未连接好。3） 第三栏指示通讯状态：绿色表示正常；红色表示故障。4） 第四栏是用户切换：根据用户的操作权限开发相应功能，分三个权限，技术员、管理员和制造商。切换密码分别为000000,111111,222222.密码可以在功能选项/配置参数/用户管理中修改。5） 第五栏视觉软件退出，退出前有提示对话框。3.4功能选项3.4.1配置参数配置参数点击，界面展开如图3-4所示，包括系统参数和通讯设置。系统参数包括配置选择、模板中心偏差及偏移限制设置定位方式选择，以及配置操作（保存、加载、后台）。通讯设置包括机器人连接配置。图 3-4 配置参数定位偏移设定mark偏移的报警值。串口默认协议：COM1，9600,EVEN,8,2。串口号：机台多连接COM2。在修改Mark偏移值和重选定位方式后，点击设置生效。其他参数，在设置变动后自动保存。CCD个数：用于配置相机个数，在机器人单取固定放置的应用则一个相机；若机器人取和放均需定位时，则需两个相机。配置双相机时，界面如图3-5.图3-5 机器人取放定位界面单相机工具数：用于配置单个相机对应的工具个数，目前采用单工具设置。单工具模板数：用于配置单个工具可以创建的模板数，目前采用单模板设置。缺陷检测：用于使能缺陷检测功能。在使能后，首先定位运算，定位成功后再做缺陷检测，输出最终结果。不使能时，只运行定位算法，输出定位结果数据。 另存配置：另存标定参数、串口参数、定位偏移参数及模板参数等，即方便检测另一款产品。加载配置：不同的产品制作相对应的配置参数，更换产品时，加载相应的配置参数即可。显示模板轮廓：如图3-6所示，定位运算时，将模板的实际匹配结果显示出来，方便判断和分析定位的结果。图3-6 显示模板轮廓注意：1，修改配置参数/系统参数后，点击设置后生效。3.4.2系统标定点击系统标定按钮显示如图3-7，显示标定的参数，需要管理员和制造商权限。此界面显示标定的参数，微调像素尺寸系数和相机安装角。点击开始标定，进入具体标定界面图3-8图3-7 标定初始界面图 3-8自动标定界面自动标定界面如图3-8所示。注意：此时关闭按钮呈灰色，在点击下方的确定或取消后才可关闭标定界面。标定方法有三种：自动标定，XYSCale标定和畸变标定。自动标定：自动标定无需标定块，借助设备的运行完成标定，操作方便，精度依赖设备的运行精度。同时标定相机的像素尺寸和相机的安装角度。方法如下：A 做标定模板。弹出模板编辑框，编辑后点击OK.B 选择X轴。C 将mark移动图像一边，测试第一点取图，看能否抓到，是否准确。若抓mark失败，则点击“搜索参数”，调整搜索参数，将一致性公差调整为小，默认为极小。记下设备X轴的坐标，或将设备相对坐标清零。D 将mark移动到图像另一边，测试第二点取图，看能否抓到，是否准确。查看设备X轴坐标变动。E 在两点间距框内输入x轴坐标的变动，点击完成标定，确定按钮为灰色，不可点击。F 选择Y轴。将mark移动图像上边或下边，测试第一点取图。记录y轴坐标。G 运行Y轴，将图像上mark上移或下移，测试第二点取图。记录Y轴变化。H 在两点间距框内输入Y轴坐标的变动，点击完成标定，确定使能，可点击。I 点击确定完成标定，也可选择Y，标定机械X轴与Y轴的夹角（当然，也可不标定Y，在之后的微调中调整）。标定完成之后要测试此相机参数标定的精度，并调整。测试和调整方法如下：A 暂先关闭相机标定，打开视觉工具，在定位点选择栏选择刚标定的相机，创建模板。B 返回相机标定界面，选择相机安装角度调整。C 将mark移到视场左侧，点击测试，在屏幕左下角结果显示栏显示定位数据（若显示2条，则再次测试，显示栏更新为1条，这方便后面测试的误差验证）。D 只运行坐标X轴，将Mark运行至视场另一侧，距离为视场的1/2，点击测试，结果显示栏显示2点的数据。1）若X值间距与刚X轴运行间距相差大，则补偿X轴的像素尺寸系数：P-mm。若较x轴运行间距大，则微调减小X轴的像素尺寸系数，反之，若较X轴运行间距小，则微调增大X轴的像素尺寸系数。调整后，进行测试。2）若Y值不等，相差较大，则调整相机安装角度，微调增大或缩小，经过运行测试，至Y值接近相等。E 运行坐标Y轴，运行测试。X值应相等，Y值之差应等于Y轴运行间距。若X值不等，相差较大，则调整机械X轴与Y轴夹角。选择机械X轴与Y轴夹角，微调，之后运行Y轴测试。若Y值间距与Y轴运行间距相差较大，则补偿Y轴的像素尺寸系数：P-mm。若较Y轴运行间距大，则微调减小Y轴的像素尺寸系数，反之，若较Y轴运行间距小，则微调增大Y轴的像素尺寸系数。调整后，运行Y轴进行测试。注意：先调整X轴的像素尺寸系数和相机安装角度，通过单运行X轴测试配合，选择相机安装角度调整；再调整Y轴的像素尺寸系数和机械X轴与Y轴夹角，通过单运行Y轴测试配合，选择机械X轴与Y轴夹角调整。畸变标定：需要专业标定板，标定精度依赖于标定板精度和标定时标定板的放置。步骤如下：A根据视野大小，选择合适的标定板规格。合适的标定板选择依据是点间距约30至80个像素。标定板图案是交错实心圆阵列，重要参数是两圆点间的距离，为2倍圆直径。B设定好标定参数后，点击标定，如图所示，实心圆点中心布满蓝色和黄色Mark，左下角显示标定的坐标系。C重复自动标定的步骤，进行相机安装角的标定，并验证相机安装角。无需验证像素尺寸。畸变标定如图3-9.图3-9图畸变标定旋转中心标定：此项功能标定出拍照位机器人旋转中心在CCD中的位置。步骤如下：1） 制作标定模板。2） 设置搜索参数，调整搜索角度范围，-40度到+40度。3） 旋转前定位，定位成功时按钮绿色，图像显示区Mark更新。4） 旋转后定位，定位成功时按钮绿色，图像显示区Mark更新。5） 在旋转角度框内输入实际旋转的角度。逆时针为正。6） 点击标定，在旋转中心框内显示求解的参数，图像显示区显示中心Mark（标示Center）。另外，双相机的标定界面如图3-11.逐一标定。 图 3-10 旋转中心标定图3-11 双相机的标定界面3.4.3视觉工具视觉工具界面如图3-12所示，包括制作模板、Mark搜索区域、定位搜索参数、卡点工具、缺陷参数、相机设置和存图等。图3-12 视觉工具Mark搜索区域：可选择全图，依据模板和固定区域。其中依据模板可以调整比例。如图3-13，确定保存设置。相机设置：通过调整曝光，改变图像的亮度。如图3-14。触发方式。 图3-13 搜索区域 图3-14相机设置 图3-15制作模板 制作模板界面如图3-15所示，A 默认选择序号0，选择要操作的模板。，无模板：名称“无”；有模板：显示模板名称。移动矩形框，框取要做的模板Mark，坐标轴mark也可移动。强烈建议：移动工作台，将mark角点和图像中心重合，而不是移动坐标轴mark。B 点击“创建”，若轮廓线无杂线，则无需编辑，否则点击“编辑”。在已存在模板的情况下，可不创建模板而直接编辑模板。C 点击确定，保存模板。D 点击取消，放弃刚才的修改。点击模板列表行，在选中后，若存在模板即显示，若不存在，则显示模板框和坐标中心（均可编辑）。编辑模板界面如图3-16。编辑模板：对已制作的模板进行编辑，如删除多余的轮廓线或将坐标系图标定位到封闭轮廓中心等。也可以添加想要的轮廓。方法：单击要添加的蓝色轮廓线，击中的一小段显示红色，同时按下键盘Ctrl键，单击线段的另一端，这样就选取了击中两点间的轮廓线，单击添加按钮，即将选中的线段添加为模板。特征选择有五个选项，无、少、正常、多、全部。指示创建模板时选取轮廓的多少。模板坐标可以设置模板的坐标值，也可鼠标拖动。中心则是将坐标移动到选中轮廓的中心。模板内容：显示当前模板的轮廓信息，选中后，图像上红色指示选中的轮廓，也可直接在图像上选择。可以删除选中的轮廓。Outline：粗轮廓，Detail：精轮廓。图3-16模板编辑图3-17定位参数定位参数如图3-17.缩放：比对模板，实物图像可能的放大和缩小比例。角度：对比模板，实物图像可能的偏转角度。查找个数：图像查找区域内，计划查找的实例个数，不选则全找出。排序：将查找出的实例，进行排序。匹配：实例与模板的匹配程度，百分比。一致性公差：实物的轮廓与模板轮廓形状的一致性。默认极小等级，共五个等级。等级2：小一般比较合适。仅用外轮廓：查找实例时仅使用外轮廓，在图像很多干扰时，用此选项有较好的效果。匹配精度：匹配精度等级。位置精度：位置精度等级。存图：保存当前显示的原始图像。第一点：第一点抓取mark后的截图。第二点：第二点抓取mark后的截图。注意：在测试和编辑相应点参数时，要确认选取点是否正确。卡线工具：提供另外一种定位方法，根据找线工具找到4条直线段，交点确定的坐标。此定位方法为辅助定位，在基础定位的基础下修正定位参数。界面如图3-18图3-18卡线工具极性：线条的极性，按搜索框X轴的方向，有白到黑和黑到白可选。对比度：搜索线条的边界灰度差值。采样：搜索线条时，拟合像素的个数。可以屏蔽一定的噪声干扰。得分：匹配程度。偏差角度：允许搜索线条与Y轴的夹角。缺陷工具：提供缺损缺陷检测功能，原理为先保存缺陷模板，在定位的基础上，实际产品和模板产品比对，图像差即显示为缺陷。如图3-19.缺陷模板的来源可选择依据定位模板或实时图像。图3-19 缺陷模板图3-20 缺陷参数4常见问题4.1抓靶失败。A检查产品放置，定位点是否偏离图像中心许多。重新放置产品。B检查定位区是否有明显异物，气泡，水滴。去除异物。C图像对比度是否合适。调整图像处理参数。4.2设备显示RS232报警。A检查串口协议是否正确。确认本视觉定位主机和机台通讯的端口号是COM1还是COM2,并更正。B检查定位系统软件是否为开始检测状态。更正。建议：在开始检测状态，去除实时显示。4.3做模板按钮呈灰色，无法选取。查看状态栏，配置路径显示栏是否显示黄色，黄色表示相机标定参数无效或未标定。完成标定。4.4相机不取图相机不取图，首先查看状态栏相机的状态，呈绿色即表示相机可用。若呈红色，则表示相机不可用。从以下着手：1，我的电脑属性硬件设备管理器，查看是否有图像处理设备。2，若有黄色问号，则表示可能是相机驱动出现问题。重装驱动。重启检测软件。4.5做模板，编辑时软件反应变慢，出现卡顿现象创建模板后，是否模板线条较多？若是，则不要在此时进入模板编辑，否则会因为显示的编辑内容太多而反应较慢，卡顿。图像的杂斑较多，不均匀。建议：调整图像的对比度，改变相机曝光或改变检测特征的背景颜色，目标黑白分明。5注意事项1）镜头参数及相机安装未改变，只是定位面降低时，调整Z轴高度使相机呈现清晰