Cognex康耐视相机操作使用说明书

1、康耐视相机操作使用说明书文件状态：草稿修改定稿文档密级不保密内部机密项目名称版本号1.0描述康耐视相机操作使用说明书编写人余国鹰编写日期2015/9/10审核人审核日期目录一、康耐视相机具体设置错误!未指定书签1.1软件安装 错误!未指定书签。1.2流程编辑31.3 Codesys通信注意事项 6二、相机标定72.1相机校准72.2绝对坐标实现 92.3相对坐标实现错误！未指定书签。三、示教器示例程序错误！未指定书签。3.1绝对坐标实现范例错误！未指定书签。3.2相对坐标实现范例错误！未指定书签。四、Codesys逻辑开发 错误 味指定书签。4.1 Socket通信开发错误！未指定书签。4.2

2、外部点数据处理错误！未指定书签。五、细节说明 错误！未指定书签。一、康耐视相机具体设置1.1软件安装双击康耐视相机软件Cog nex_l n-Sight_Software_4.8.1 ，按照步骤一步步安装即可。1.2流程编辑1. 设置电脑本地连接IPV4地址为（设置为 39段即可）。2. 双击康耐视In-Sight浏览器软件进入相机设置界面，软件会自动搜索连接的相机设备，如下图1.1所示。图1.13. 双击相机设备（红色椭圆内设备图标），进入相机编辑界面，如下图1.2所示。图1.24. 在应用程序步骤中，开始、设置工具、配置结果、完成这4个步骤形成一个完整的相机操作流程;?开始单击“开始”中“

3、已连接”，如下图1.3所示，可以进行连接设备、断开设备、刷新、添加等操作。图1.3单击“开始”中的“设置图像”，如下图 1.4所示。在“采集/加载图像”对话框中，“触发器”按钮是进行拍照，“实况视频”按钮是实时显示相机中的图像，“从 PC加载图像”按钮是加载一张存在的图像。图1.4在“编辑采集设置”对话框中，设置一系列相机参数，根据具体需要进行调节?设置工具单击“设置工具”中“定位部件”按钮，对检测模型进行定位，作为识别的模型进行对比；单击“设置工具”中“检测部件”按钮，对模型进行编辑操作。在“定位部件”的设置对话框中，如下图1.5所示，合格阀值：每次拍照之后的得分如果大于阀值，则拍照成功，否

4、则失败；旋转公差：检测部件能够旋转的角度范围，如果在范围之类 则会拍照成功，否则会失败图1.5?配置结果单击“配置结果”中“通信”按钮，进行通讯设置操作，如下图1.6所示。新时达机器人视觉通信采用的 TCP/IP通讯方式，单击“ TCP/IP ，如下图1.7所示，在“ TCP/IP设置” 对话框中，“服务器主机名”设为（机器人控制器IP地址），“端口”设置与 CodeSys中相同，本例中设为 9876，“超时时间”设为 15000，“结束符”设为字符串（ CR13 ）。单击“格式化输出字符串”，进行输出操作，如下图1.8所示。勾选“使用分隔符”，表示在输出之间用逗号分隔符进行隔开，方便进行数据

5、处理操作；单击“添加”按钮，可以输出很多数据，这里只需要输岀4个数据，“失败”、“定位器.X ”、“定位器.Y ”、“定位器.角度”；输岀数据说明：均为 7个字节宽度，除图案.失败是整形外，其它数据均为浮点型，小数点位数为2位。1）第一位图案.失败：判定符，为 0表示采集到特征，拍照成功；为 1则拍照失败。2） 第二位图案.定位器.X :输岀用户坐标系下的X方向绝对值。3） 第三位图案.定位器.Y :输岀用户坐标系下的丫方向绝对值。4）第四位图案.定位器.角度：输岀用户坐标系下的相对角度。图1.6图1.7图1.8? 完成在“完成”中单击“保存作业”，则保存当前作业任务中的所有设置；在“完成”中

6、单击“运行作业”，则运行当前作业任务。注意，以上参数设定必须在脱机模式下才能够设置，在联机状态下参数不能设置，与外界设备实时通讯必须在联机模式下；物体旋转一定角度拍照失败，看检测部件是否超过相机视野范围和旋转角度值设置是否合理。1.3 Codesys通信注意事项a）说明：设定 PC端的IP地址，IP地址必须，这里设定为 2,用网线与相机控制器相连；b）通信流程包括：建立TCPIP的服务器端并连接，给相机发送指令，从相机接收数据；c）图1.7中如果把“字段分隔符” 改为“停止”，则两个数据之间就是无分隔符的直接连接； 如果选择其他，则有相应的分隔符号；d）例：采用“消零” 为“有” ，“字段分隔

7、符” 为“停止” 的方式时， 相机发送数据 “-001.00 和“ 1010.02”时，实际上发送了“ 454848494648484948494846485013 ” （13 是回车符的 ASIIC 码 ）；e）在下载工程成功时，查看通讯是否连接正常。当 client_congnex 任务中的 step_cognex:=2 和 server_cognex 中的 step_server ： =2 时，此时通讯成功，否则通讯不正常，需要查看设 备是否连接好和 In-Sight 软件是否处于联机状态。f）详细指令及其他形式的通信可参考文档通信设定 sdnb-cn5-714d_fh_fz5 。二、相

8、 机标定 要实现将相机采集的数据转换为机器人坐标系下的位姿数据，必须建立相机坐标系与机器人 坐标系的对应转换关系，该过程通过相机标定来实现。相机也分平面相机和三维相机，前者只支持平面数据采集，后者则可以获取 xyz 空间值。以 三维相机为例， 要详细建立相机三维空间的位置与机器人坐标系的对应关系， 必须通过严格的手眼 标定来实现。不同相机有手眼标定算法，通过示教多个点来建立手眼转换关系。这里不详述。如果只做平面工件抓取，那只需要工件变化的坐标值x、y以及绕z轴的转动角度 c,问题就简单的多， 只需要进行平面的简单标定即可实现。 以康耐视相机为例， 格力等客户只需要实现流水 线来料的抓取操作，

9、标定平面坐标系即可， 康耐视相机可以提供移动后的工件相对于移动前的偏移 位置量，或者提供工件的绝对移动位置。这里，我们提供这两种工作方式的实现过程。1.4 相机校准相机默认输出的坐标值是相机采集到的像素值，并非实际工件位置尺寸，因此需要将物理坐 标与像素值进行映射标定。 设定校准后， 可使测量结果像素值转换为实际尺寸并输出，康耐视提供了校准参数的制作过程。1. 单击“设置图像“，界面右下角出现下图2.1 所示界面。校准类型中有很多种，根据实际需要选择，这里选择“网格”，然后单击“校准”按钮，出现下图2.2 所示界面。图 2.12. 打印校准网格纸张。在图2.2 中，单击“打印网格”按钮，然后将

10、打印的网格纸张放在相机视野正中间。3. 在“设置”界面中，“网格类型”为方格图案（带基准），其它值均为默认。4. 单击“姿势”，进入姿势设置界面，如图2.3 所示，原点位置为默认，单击“触发器”按钮，相机会自动拍照，最后单击“校准”，校准工作就结束。5. 单击“结果”，可以查看校准情况，如图2.4 所示。图 2.2图 2.3图 2.46. 建立检测模型。单击“定位部件”，出现如图2.5 所示界面，单击“位置工具”中“图案”，然后单击“添加”，单击“ OK ”，接着单击界面右下角“模型”，拖动绿色模型矩形框，使被检 测模型处于绿色矩形框中，最后单击界面右下角“训练”，此时检测模型已经建立。图 2

11、.57. 查看模型建立是否成功。在界面右侧选择板中，可以查看建立图案的情况，绿色圆点表示模型建立成功，同时会输出检测模型的位置、角度、得分，如图2.6 所示。图 2.6通过以上 7步即可完成相机的校准过程。1.5 绝对坐标实现绝对坐标的实现必须借助机器人的用户坐标系，即机器人在用户坐标系下走绝对位置运动。 具体实现由以下几个步骤组成。首先，用 step 机器人三点法示教出一个固定用户坐标系。用户坐标系的原点根据实际情况而 定， 一般选择流水线上一个固定位置参考点， 该参考点要方便相机进行坐标转化标定。 关于用户坐 标系的标定，可参见新时达机器人操作使用说明书；其次，进行相机坐标与实际位置坐标的

12、标定转换。在完成第一步中的固定用户坐标系标定后， 在该坐标系下选取工件上的三点，计算岀这三点在用户坐标系的X、Y直(该步骤可通过机器人协助示教获得在用户坐标系下的位姿值)。在图像输入的“校准”模块中，按照2.1 中的步骤完成相机坐标与实际位置坐标的校准参数制作转换；最后，机器人实现绝对位置运动。在完成第二步后，工件每偏移一点，相机均可计算岀其在用户坐标系下新的位置值 X、丫和绕Z轴的theta角度值。这样，只需要在示教器程序中设置抓取运动 点参考的坐标系为用户坐标系即可，即RefSys语句下走绝对cpe点。该cpe点是codesys里直接读取的相机返回值。1.6 相对坐标实现相对坐标的实现就比

13、较简单，只需要将相机坐标转换为实际位置坐标即可。在工件上选取三个特征点，用带尖机器人示教岀这三点在机器人基坐标系下的坐标值(主要是X和丫)。按照2.1中的校准流程制作岀校准参数。这样，工件偏移后，相机可以直接计算岀其新的坐标X、丫和theta。需要注意的是，使用相对坐标运动时，相机输岀数据必须是相对量，即测量坐标与基准坐标 之差，而不是绝对测量坐标。具体信息见后续章节。三、示教器示例程序1.7 绝对坐标实现范例Tool(tool0); / 若带工具，则先加载好PTP(ap0); / 走到一个安全位置点Lin(cp3); /走到标准抓取位置(工件处于标准位置时机器人的抓取位姿，提前示教好)Ref

14、Sys(ref1); /切到用户坐标系下WaitTime(uint3);BOOLEXTSet(boolbasepos,TRUE);/端口号为2,发送信号到codesys，读取当前位置作为标准抓 取位置WaitTime(uint4);BOOLEXTSet(boolbasepos,FALSE); /关闭该端口/以上为获得标准抓取位置需要的步骤RefSys(WORLD);PTP(ap0);LP:int0;BOOLEXTSet(boolphoto,TRUE); /发送相机拍照命令，端口号 0WaitTime(ui ntO); /等待PLC处理时间，建议在 300ms以上boolO:=BOOLEXTRe

15、ad(boolenableget); /读取抓取标志位，为TRUE 则能抓取BOOLEXTSet(boolphoto,FALSE); /关闭该端口，保证下次为高电平触发IF(bool0=0)THEN 为true则可抓取，否则重新发送拍照命令WaitTime(ui nt1);GOTO(int0);END_IFRefSys(ref1); /切到用户坐标系下Lin(rcpeO); /走到codesys里输岀的绝对位置(外部点形式，端口号0)BOOLEXTSet(boolfinishget,TRUE); /发送抓取完成标志WaitTime(uint2);BOOLEXTSet(boolfinishget

16、,FALSE); /关闭抓取完成标志PTP(ap1);GOTO(int1); /回到循环开始，等待下一个工件1.8 相对坐标实现范例Tool(tool0); /若带工具，则先加载好PTP(ap0); /走到一个安全位置点Lin(cp3); /走到标准抓取位置(工件处于标准位置时机器人的抓取位姿，提前示教好) WaitTime(uint3);BOOLEXTSet(boolbasepos,TRUE); /端口号为2,读取当前位置作为标准抓取位置 WaitTime(uint4);BOOLEXTSet(boolbasepos,FALSE); /关闭该端口/以上为获得标准抓取位置需要的步骤PTP(ap0

17、); /回到安全点LP:int0;BOOLEXTSet(boolphoto,TRUE); /发送相机拍照命令，端口号 0WaitTime(ui nt0);/等待PLC处理时间，建议在 300ms以上bool0:=BOOLEXTRead(boolenableget); /读取抓取标志位，为TRUE 则能抓取 BOOLEXTSet(boolphoto,FALSE); /关闭该端口，保证下次为高电平触发IF(bool0=0)THEN 为true则可抓取，否则重新发送拍照命令WaitTime(ui nt1);GOTO(int0);END_IFLin(rcpe1); /走到codesys里输岀的绝对位置

18、(外部点形式，该位置是机器人当前位置加上相对偏 移， 端口号 1 )BOOLEXTSet(boolfinishget,TRUE); /发送抓取完成标志 WaitTime(uint2);BOOLEXTSet(boolfinishget,FALSE); /关闭抓取完成标志PTP(ap1);GOTO(int1); /回到循环开始，等待下一个工件四、Codesys逻辑开发1.9 Socket 通信开发首先，要在codesys上完成socket通讯开发。通讯开发的要点包括协议类型、协议数据、数据 收发、逻辑判断等。一般的相机都是支持 TCP/IP 协议的， 我们也多是采用该协议完成step 控制器与各类

19、相机的通讯连接及数据交互的。一般来说，机器人控制器作为主机server (服务器)，相机处理器作为从机client (客户端)。控制器作为主机的好处在于，控制器“知道”自己什么时候需要拍照、需要数 据，此时给相机发送命令即可。相机作为客户端始终处于监听状态。主机控制器的IP 地址为 220 ，端口号任意，如取为 9876，用网线与相机控制器相连，在完成相机与控制器的通信数据格式设定 后，接下来就是 codesys 端编程实现。通信示例说明：CASEstepOF0:SAddr.sAddr:=20; / 服务器地址 server(xEnable:=TRUE,ipAddr:=SAddr,uiPort

20、:=9876); / 建立服务器 IF(server.xBusy=TRUE)THENconnect(xEnable:=server.xBusy,hServer:=server.hServer); / 连接 IF(connect.xActive=TRUE)THEN /连接成功step:=1;执行接收数据END_IFIF(connect.xError=TRUE)THEN / 连接报错step:=3; 复位END_IFEND_IFIF(server.xError=TRUE)THENstep:=3;END_IF/ 从相机传过来的数据以 ASCII 码的形式存储到 recvokcr 数组 ,数组的第一位

21、存储的是串行数据 输出中设定的首位/ 例如设定的整数位为 1 ，小数位为 1 ，当相机发送一个 1.0 时，用 BYTE 型 recvokcr 数组“ 1.0 回车(CR)对应的 ASCII 码“ 49 “，” 62 “，” 48 “，” 13 “1:size1:=SIZEOF(recvokcr); /数组长度precv:=ADR(recvokcr); /数组地址recv(xEnable:=TRUE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size1,pData:=precv); /接收数据IF(recv.szCount7)THEN /判断是否收到数据

22、输出，这里的数字应小于数据总长度step:=5;数据处理END_IFIFrecv.xErrorTHEN /接收数据报错step:=3;END_IF/以ASCII码的形式从senddata数组传给相机，给相机发送“ M回车(CR)命令可以采集一张图片2:size2:=SIZEOF(senddata); / 数组长度senddata0:=16#4D; /M 的 ASCII 码， 16 进制表示，是单次测量的指令。senddata1:=16#0D;/回车(CR)的ASCII码，16进制表示(欧姆龙相机用 MCR来发送数据) psend:=ADR(senddata); /指令地址 send(xExec

23、ute:=TRUE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size2,pData:=psend,udiTimeOut:=1000000);IF(send.xDone=TRUE)THEN /发送成功send(xExecute:=FALSE); /函数复位step:=1;END_IFIF(send.xError=TRUE)THEN /发送报错send(xExecute:=FALSE);step:=3;END_IF5：/数据处理程序3:/复位后返回connect(xEnable:=FALSE);server(xEnable:=FALSE);recv(xEn

24、able:=FALSE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size,pData:=precv); step:=99;99:step:=0;END_CASE注意，多数 socket 函数都是上升沿执行，所以在调用后，应在合适的地方将其关闭(给下降 沿)，这样下一周期执行时才会继续生效。 否则可能造成函数执行无效， 程序死循环卡死在某一步、 或者报错处理。1.10 外部点数据处理在步骤 1.1 通过 socket 实现控制器与相机的通信连接及数据收发处理后，本步骤主要完成与HMI 的命令收发处理以及外部 cpe 点位置计算与返回。 完整流程逻辑如下：

25、/获取示教器输入 GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=0,Data=ReqGet);/获取拍照命令GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=1,Data=FinishGet); /获取完成抓取命令 GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=2,Data=BasePosGet); /获取标准抓取位置命令 /(* 获取标准抓取位置(当前通过 IO 语句发送命令实现，端口号为 2) *)IF(BasePosGet=TRUEAND(BasePosCount=0)THENBasePosCount:=1;Rea

26、dRefSys(Enable:=TRUE,RefSys=RefSys_qz);/注意，ReadRefSys读出来的当前坐标系的 ABC为弧度，需要转换为角度RefSys_qz.a:=RefSys_qz.a*R2D;RefSys_qz.b:=RefSys_qz.b*R2D;RefSys_qz.c:=RefSys_qz.c*R2D;ReadTCPData(Enable:=TRUE,RefSys:=RefSys_qz,CartPos=BasePos);/ 注意， 当前读取用户坐标系下 的位置值END_IFIFBasePosGet=FALSETHENBasePosCount:=0;END_IF/(*

27、请求相机数据并计算抓取外部点 与通讯部分分开使用，通过标志符确定是否获取数据成功 *) rtrig(CLK:=TakePhoPLC);IFrtrig.Q=TRUETHENTakePhoPLC:=FALSE;/baseTCP 为标准抓取位置 baseTCP.x:=BasePos.x; baseTCP.y:=BasePos.y; baseTCP.z:=BasePos.z; baseTCP.a:=BasePos.a*D2R; baseTCP.b:=BasePos.b*D2R; baseTCP.c:=BasePos.c*D2R;/Tpos 为相机输出数据Tpos.x:=server.Pos_x;Tpo

28、s.y:=server.Pos_y;Tpos.z:=0;Tpos.a:=0;Tpos.b:=0;Tpos.c:=server.Pos_c*D2R;/以下过程为坐标变换，将相机坐标系下的角度theta 转换到用户坐标系下FB_Cartpos2Homomatrix_0(SR_RefSys_0:=baseTCP); baseTCP_homomatrix:=FB_Cartpos2Homomatrix_0.Ref_Homomatrix;FB_Cartpos2Homomatrix_1(SR_RefSys_0:=Tpos); basecamera_homomatrix:=FB_Cartpos2Homomat

29、rix_1.Ref_Homomatrix;FB_MulHomomatrix_0(homomatrix_1:=basecamera_homomatrix,homomatrix_2:=baseTCP_homomatri x);T0TCP:=FB_MulHomomatrix_0.homomatrix_out;(*changetoxyzabc*) FB_Homomatrix2Cartpos_0(Ref_Homomatrix:=T0TCP,SR_RefSys_0=SR_test); FB_Homomatrix2Cartpos_0(Ref_Homomatrix:=T0TCP,SR_RefSys_0=SR_

30、RefSys_0);SR_RefSys_0.a:=SR_RefSys_0.a*R2D;SR_RefSys_0.b:=SR_RefSys_0.b*R2D;SR_RefSys_0.c:=SR_RefSys_0.c*R2D;/ 绝对坐标输出，端口号 0EXTPos.x:=server.Pos_x; /x 和 y 值用相机输出数据EXTPos.y:=server.Pos_y;EXTPos.z:=BasePos.z;/z、 a、b 用标准抓取位置值EXTPos.a:=BasePos.a;EXTPos.b:=BasePos.b;EXTPos.c:=SR_RefSys_0.c; /theta 用转换过的角度SetCartPos(Enable:=TRUE,PortNumber:=0,RobotCartPos:=EXTPos);/ 相对坐标输出，端口号 1 EXTPos_1.x:=BasePos.x+server.Pos_x;EXTPos_1.y:=BasePos.y+server.Pos_y;EXTPos_1.z:=BasePos.z;EXTPos_1.a:=BasePos.a;EXTPos_1.b:=Bas