項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用工業機器人視覺識別與分揀應用是在工業機器人工作站加裝視覺系統，賦予了機器人“看”的能力。讓機器人對工件物資進行分揀，再把不同的物料送到相應的工序。鑒于其系統自動化、客觀、非接觸和高精度的特點，被應用于制造業、物流業以及服務行業等產業的工件物資分揀場景。伴隨新技術的發展，未來將有機器人視覺代替人工視覺發展趨勢與方向。該技術主要涉及視覺感知、圖像處理和機器人控制等方面的內容，需要操作者具有工業視覺識別系統相關知識、能完成視覺系統的安裝調試；能完成視覺識別檢測流程的設計；能完成機器人程序的編寫；能完成整個視覺系統的聯調。通過項目的完成養成主動探究、勇于承擔、主動解決問題的素養。作為技術員，您將與團隊成員共同了解工業機器人視覺工作站的組成、完成工業機器人視覺工作站的軟硬件安裝和系統搭建、對工作站進行日常維護，對工作站通信進行設置、學習視覺軟件的使用、設計視覺識別流程、編寫工業機器人視覺工作站分揀程序，最終完成整個工作站的聯調任務。

【項目情境】自動化機器人完成的每一道程序，都帶來人力成本的下降和工作效率的提高。工件分選是工業生產的重要組成部分。你所在的自動化公司接到了一個視覺工作站的建設項目，你需要了解常見視覺分揀工作站及視覺識別系統，能夠對工業視覺識別系統進行歸納和對比，并根據要求對工作站的建設進行設備選型和進行建設方案設計，同時制訂好項目實施進度并進行視覺分揀工作站的硬件安裝。培養自主學習能力、溝通交流能力及合作能力。

【任務描述】任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用

【任務目標】知識目標1.知道工業視覺識別系統的基本應用2.描述工業視覺識別系統的結構組成及作用3.描述視覺系統硬件安裝方法技能目標1.具有利用輔助資料，查找工業視覺識別系統相關知識的能力2.具有在教師指導下，對相機鏡頭和相機的焦距及光源進行調節的能力3.具有在教師的引導下，進行小組學習的能力。素養目標1.通過查找資料的方式，養成自主學習能力；2.通過小組合作，養成溝通交流能力。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】什么是機器視覺呢？視覺是我們最強大的感知方式，我們可以在不實際接觸的情況下，通過視覺感知的方式獲取周圍環境的很多信息。在計算機出現后，人們開始嘗試將視覺感知能力賦予機器。機器視覺就是機器的視覺，換句話說：就是將視覺感知賦予機器，使機器具有和生物視覺系統類似的場景感知能力。機器視覺是人工智能正在快速發展的一個分支。機器視覺就是用機器代替人眼來來模擬人的視覺功能，實現對目標對象的識別、判斷與測量。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】一．工業視覺識別系統工作原理供光線以輔助圖像獲取，光學傳感器將外部場景轉換為電信號。圖像采集設備將信號轉換為圖像數據,并傳送給圖像處理設備。圖像處理設備上運行機器視覺軟件,對圖像進行分析、處理，并發送控制指令。控制單元接收控制指令,結合輔助傳感器信息，控制執行機構的動作。視覺系統工作流程如圖5-1-1所示。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用圖5-1-1機器視覺系統工作原理01

【任務準備】二．工業視覺識別系統的特點在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業生產過程中，用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成,是實現計算機集成制造的基礎技術。一般情況下，工業視覺檢測系統主要是通過工業鏡頭來獲取圖像，通過顯示的圖片來區分產品的亮度，尺寸，顏色，缺陷。形狀大小等。因此，視覺檢測系統的速度與人工對比是更具有效率，并且可以完成24小時可重復性的工作。工業視覺檢測系統在應用中特點如下表所示。工業視覺檢測設備通過視覺檢測系統代替人工，具有高精度、高速度、高穩定性和高靈活性的特點。它的這些特點使得它在現代工業生產中發揮著重要的作用，不僅提高了生產效率，還保證了產品質量的穩定性。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】特點特點描述高精度視覺檢測系統能夠精確地識別和檢測產品的各種缺陷和問題，如表面瑕疵、尺寸偏差等。相比之下，人工品檢容易受到主觀因素的影響，無法達到如此高的精度高速度視覺檢測系統能夠在短時間內完成大量產品的檢測，大大提高了生產效率。而人工檢測需要耗費大量的時間和人力資源，效率低高穩定性視覺檢測系統能夠穩定地運行，并且不會受到外界環境的影響。相比之下，人工容易受到人員狀態、環境變化等因素的干擾，導致檢測結果的不穩定性高靈活性視覺檢測系統可以根據不同產品的特點和要求進行靈活的調整和優化，適應不同的生產需求。而人工檢測需要不斷培訓和調整，成本和時間都較高任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】三．工業視覺識別系統的基本應用目前，越來越多的工業機器人應用視覺系統。如今，自動化技術在我國發展迅猛，人們對于機器視覺的認識更加深刻，對于它的看法也發生了很大的轉變。隨著機器視覺技術成熟與發展，不難發現它的應用范圍也越來越廣泛。（一）圖像識別應用圖像識別，是利用機器視覺對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對象。圖像識別在機器視覺領域中最為典型的應用就是二維碼的識別，二維碼是我們平時常見的條形碼中最為普遍的一種。將大量的數據信息存儲在這小小的二維碼中，通過條碼對產品進行跟蹤營理。通過機器視覺系統，可以方便的對各種材質的條碼進行識別讀取，大大提高了現代化生產的效率。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】三．工業視覺識別系統的基本應用（二）圖像檢測應用檢測是機器視覺工業領域最主要的應用之一，幾乎所有產品都需要檢測，而人工檢測存在著較多的弊端，人工檢測準確性低，長時間工作的活，準確性更是無法保證，而且檢測速度慢，容易影響整個生產過程的效率。因此，機器視覺在圖像檢測的成用方面也非常的廣泛。（三）視覺定位應用視覺定位要求機器視覺系統能夠快速準確的找到被測零件并確認其位置，在半導體封裝領域，設備需要根據機器視覺取得的芯片位置信息調整治取頭，準確拾取芯片并進行綁定，這就是視覺定位在機器視覺工業領域一種基本應用。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】三．工業視覺識別系統的基本應用（四）物體測量應用機器視覺工業應用最大的特點就是其非接觸測量技術，同樣具有高精度和高速度的性能。但非接較無磨損，消除了直接測量可能造成的“二次損傷”隱患。（五）物體分揀應用實際上物體分揀應用是建立在四種識別檢測之后各環節。通過機器視覺系統將圖像進行處理，從而實現分揀，例如在機器視覺工業應用中常用于食品分揀零件表面瑕疵自動分揀棉花纖維分揀等任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成機器視覺由光學系統、圖像處理系統、執行機構及人機界面組成。（一）光學系統（眼球結構）光學系統是機器視覺系統中不可或缺的部分，是用于采集適于處理的圖片信息，如果沒有適合的光學系統采集適于處理的圖片，則難以有效地完成圖像檢測，甚至直接導致檢測的失敗。因此，適合的光學系統是成功完成機器視覺應用的前提條件。一個典型的光學系統包括光源、相機、鏡頭。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成

1.光源的選擇光源作為其中重要組成部分，直接關系到系統的成敗。在視覺系統中圖像是核心，選擇合適的光源能夠呈現一幅好的圖像，能夠簡化算法提高系統穩定性，一幅圖像如果曝光過度則會隱藏很多重要的信息，出現陰影則會引起邊緣誤判，圖像不均勻則會導致閾值選擇困難。因此要保證有較好的圖像效果，就必須要選擇一個合適的光源。目前，理想的視覺光源有高頻熒光燈、光纖鹵素燈、氙氣燈、LED光源。應用最多是LED光源，根據工業具體場景選擇合適光源。常見LED光源如下表5-1-1任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用環形光源LED燈珠排布成環形與圓心軸成一定夾角，有不同照射角度、不同顏色等類型，可以突出物體的三維信息;解決多方向照明陰影問題;圖像出現燈影情況可選配漫射板，讓光線均勻擴散。螺絲尺寸缺陷檢測，IC定位字符檢測，電路板焊錫檢查，顯微鏡照明等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用條形光源LED燈珠排布成長條形。多用于單邊或多邊以一定角度照射物體。突出物體的邊緣特征，可根據實際情況多條自由組合，照射角度與安裝距離隨有較好自由度。適用較大結構被測物。電子元件縫隙檢測，圓柱體表面缺陷檢測，包裝盒印刷檢測，藥水袋輪廓檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用同軸光源經面光源采用分光鏡設計。適用于粗糙程度不同、反光強或不平整的表面區域，檢測雕刻圖案、裂縫、劃傷、低反光與高反光區域分離、消除陰影等。需要注意的是同軸光源經過分光設計有一定的光損失需要考慮亮度，并且不適用于大面積照射。玻璃和塑料膜輪廓和定位檢測，IC字符及定位檢測，晶片表面雜質和劃痕檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用圓頂光源LED燈珠安裝在底部通過半球內壁反射涂層漫反射均勻照射物體。圖像整體的照度十分均勻，適用反光較強金屬、玻璃、凹凸表面、弧形表面檢測。儀表盤刻度檢測，金屬罐字符噴碼檢測，芯片金線檢測，電子元件印刷檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用背光源LED燈珠排布成一個面（底面發光）或者從光源四周排布一圈（側面發光）。常用于突出物體的外形輪廓特征，適用于大面積照射，背光一般放置于物體底部需要考慮機構是否適合安裝，在較高的檢測精度下可以加強出光平行性來提升檢測精度機械零件尺寸及邊緣缺陷的測量，飲料液位及雜質檢測、手機屏漏光檢測，印刷海報缺陷檢測，塑料膜邊緣接縫檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用點光源高亮LED，體積小，發光強度高；多用在配合遠心鏡頭使用，一種非直接同軸光源，檢測視野較小。手機內屏隱形電路檢測，MARK點定位，玻璃表面劃痕檢測，液晶玻璃底基校正檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成光源類型特點應用線光源高亮LED排布，采用導光柱聚光，光線呈一條亮帶，通常用于線陣相機，采用側向照射或底部照射，線光源也可以不使用聚光透鏡讓光線發散，增加照射面積也可在前段添加分光鏡，轉變為同軸線光源液晶屏表面灰塵檢測，玻璃劃痕及內部裂紋檢測，布匹紡織均勻檢測等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成

2.工業相機的選擇工業相機是機器視覺系統中的一個關鍵組件，本質的功能就是將光信號轉變成為有序的電信號。選擇合適的相機也是機器視覺系統設計中的重要環節，相機的不僅是直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質量等，同時也與整個系統的運行模式直接相關。主要參數如下：分辨率（Resolution）：相機每次采集圖像的像素點數（Pixels），對于數字相機一般是直接與光電傳感器的像元數對應的，對于模擬相機則是取決于視頻制式，PAL制為768*576，NTSC制為640*480。像素深度（PixelDepth）：即每像素數據的位數，一般常用的是8Bit，對于數字相機一般還會有10Bit、12Bit等。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成最大幀率（FrameRate）/行頻（LineRate）：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（Frames/Sec.），對于線陣相機為每秒采集的行數（Hz）。曝光方式（Exposure）和快門速度（Shutter）：對于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，數字相機一般都提供外觸發采圖的功能。快門速度一般可到10微秒，高速相機還可以更快。像元尺寸（PixelSize）：像元大小和像元數（分辨率）共同決定了相機靶面的大小。目前數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，圖像質量也越不容易提高。光譜響應特性（SpectralRange）：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，一些相機在靶面前加了一個濾鏡，濾除紅外光線，如果系統需要對紅外感光時可去掉該濾鏡。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成常見工業相機類型如下表所示。分類方式相機類型特點按采集方式分類面陣相機面陣工業相機是以面為單位進行圖像采集，可以直接獲得完整的二維圖像信息。雖然面陣相機的像元總數較多，但分布到每一行的像素單元卻少于線陣相機，因此面陣相機的分辨率和掃描頻率一般低于線陣相機。用于面積、形狀、位置測量或表面質量檢測等，直接獲取二維圖形能一定程度上減少圖像處理算法復雜度。線陣相機由于線陣相機的感光元素呈現“線”狀，采集到的圖像信息也是線狀，為了采集完整的圖像信息，往往需要配合掃描運動。如采集勻速直線運動金屬、纖維等材料的圖像。線陣圖像傳感器以CCD為主，市場上曾經也出現過一些線陣CMOS圖像傳感器，但是，線陣CCD仍是主流。目前，陷陣CCD加掃描運動獲取圖像的方案應用廣泛，尤其在要求視場范圍大、圖像分辨率高的情況下。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成分類方式相機類型特點按色彩分類黑白相機輸出圖像是黑白的就是黑白工業相機，當光線照射到感光芯片時，光子信號會轉換成電子信號。由于光子的數目與電子的數目成比例，主要統計出電子數目就能形成反應光線強弱的黑白圖像。經過相機內部的微處理器處理，輸出就是一幅數字圖像。在黑白相機中，光的顏色信息是沒有被保留的。彩色相機輸出圖像是彩色的就是彩色工業相機，實際上CCD是無法區分顏色的，只能感受到信號的強弱。在這種情況下為了采集彩色圖像，理論上可以使用分光棱鏡將光線分成光學三原色（RGB），接著使用三個CCD去分別感知強弱，最好在綜合到一起。這種方案理論上可行，但是采用3個CCD加分光棱鏡使得成本驟增。最好的辦法是僅使用一個CCD也能輸出各種彩色分量。但彩色圖像的細節處會出現偽彩色，導致精度降低。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】五．工業視覺識別系統基本組成3.鏡頭的選擇鏡頭的基本功能就是實現光束變換（調制），在機器視覺系統中，鏡頭的主要作用是將目標成像在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質量直接影響到機器視覺系統的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統設計的重要環節。在評價工業鏡頭質量時一般還會從分辨率、明銳度和景深等幾個實用參數判斷：分辨率(Resolution)：又稱鑒別率、解像力，指鏡頭清晰分辨被攝景物纖維細節的能力，制約工業鏡頭分辨率的原因是光的衍射現象，即衍射光斑(愛里斑)。分辨率的單位是“線對/毫米“(lp/mm)。明銳度(Acutance)：也稱對比度，是指圖像中最亮和最暗的部分的對比度。景深(DOF)：在景物空間中，位于調焦物平面前后一定距離內的景物，還能夠結成相對清晰的影像。上述位于調焦物平面前后的能結成相對清晰影像的景物間之縱深距離，也就是能在實際像平面上獲得相對清晰影像的景物空間深度范圍，稱為景深。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成最大相對孔徑與光圈系數：相對孔徑，是指該工業鏡頭的入射光孔直徑(用D表示)與焦距(用f表示)之比，即：相對孔徑=D/f。相對孔徑的倒數稱為光圈系數(aperturescale)，又稱為f/制光圈系數或光孔號碼。一般鏡頭的相對孔徑是可以調節的，其最大相對孔徑或光圈系數往往標示在工業鏡頭上，如1:1.2或f/1.2。如果拍攝現場的光線較暗或曝光時間很短，則需要盡量選擇最大相對孔徑較大的工業鏡頭。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成目前市場主流的機器視覺圖像處理系統有兩種：PCBased系統和嵌入式系統。圖像處理系統是機器視覺系統的核心，包括軟件和硬件兩部分。光學系統取得圖像后，圖像處理系統對圖像進行處理分析和計算并輸出檢測結果，完成與工業機器人之間控制信息和圖像處理數據的通信任務。圖像處理一般流程如圖5-1-2示。圖5-1-2圖像處理的一般流程任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成（二）圖像處理系統PCBased系統：PCBased系統采用PC作為處理平臺,通過圖像采集卡和模擬相機或直接通過數字相機采集圖片,依托PC處理平臺,處理速度快，可運行復雜的圖像處理算法;可帶多個相機;可根據用戶要求自行開發處理程序和用戶界面。但由于其開發工具為高級編程語言，開發周期長,難度大，維護成本較高。等同自行重新開發完成新的應用模塊嵌入式系統：嵌入式系統將相機、圖像采集模塊、處理器、存儲器、通訊模塊、I/O集成一體，穩定性更高，開發周期較短，難度相對較低，但由于其硬件結構限制,通常只能帶一至兩個相機，程序開發不如PCBased系統靈活，運行速度和算法復雜度不如PCBased系統。等同購入公版模塊,方便但用途受限任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成（二）圖像處理系統兩種系統各有利弊。檢測點數少,檢測要求可能發生變化，項目周期緊急的應用更適合選用嵌入式系統。檢測點數多，速度要求高,檢測要求相對穩定，項目周期寬松的應用更適合選用PCBased系統。開發平臺、應用軟件、圖像處理軟件是否先進是機器視覺應用成功的關鍵。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成(三）執行機構執行機構是視覺系統中的重要部分。執行機構通常由控制器和具體的執行設備組成，如機械手、自動化裝備、工業機器人等。這些設備和系統在工業生產線上承擔著重要的角色，能夠根據圖像處理和分析的結果，自動完成各種操作，如零件的抓取、放置、檢測等，從而提高生產效率和產品質量。此外，執行機構還可能包括輔助傳感器，這些傳感器能夠提供額外的信息，幫助系統更準確地執行任務。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成（四）人機界面工業機器視覺的人機界面主要涉及人機交互和信息交換的媒介，即HumanMachineInterface(HMI)。HMI作為人機交互的橋梁，在工業機器視覺系統中扮演著至關重要的角色。它不僅提供了與用戶進行交互的界面，還負責處理和顯示從機器視覺系統獲取的數據，使用戶能夠直觀地理解和控制機器視覺系統的運作。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】四．工業視覺識別系統基本組成（四）人機界面這些HMI系統通過提供直觀的操作界面和強大的數據處理能力，使得工業機器視覺系統的操作更加便捷，同時也提高了系統的可靠性和效率。名稱特點臺達DOP系列人機界面提供了基本型、標準型、進階型、手持型等多種類型的人機界面，內置HMI編程軟件DOPSoft4.0及Lua編輯器，具備警報提示、歷史數據及用戶權力管理等功能進階型人機界面采用Cortex-A7雙核心1GHz高速處理器，搭配高亮度、高對比度、高彩的16位或24位LCD顯示屏幕，提供絕佳的畫質體驗威綸通人機界面提供了多種型號，包括MT6050i、MT6056i、MT6070i、MT6100i（普及性）、MT8000（高級帶以太網系列）、MT6000series（通用型）、TK6000series（通用型）、MT8000series（網絡型）、MT8000Xseries（專業型）等，這些產品以嚴格的標準和國際認證，保證了高品質的用戶體驗顯控人機界面作為系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。顯控人機界面在工業與商業上的應用廣泛，包括輸入和輸出兩種基本功能，輸入指的是由人來進行機械或設備的操作，而輸出指的是由機械或設備發出來的通知任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】一.視覺分揀工作站工作站硬件設備選型機器視覺系統是基于機器視覺技術為機器或自動化生產線建立的一套數據系統。機器視覺系統部件主要包括光源、鏡頭、工業攝像機、圖像采集卡、鏡頭、圖像處理設備等。以下為本工作站設備采用的部件型號及主要性能和優勢，如下表5-1-1所示。主要部件型號主要性能和優勢相機MV-CU060-10GC彩色600萬像素(海康威視)①優化硬件設計，性能穩定，低功耗設計②支持自動和手動增益、曝光時間等參數調節③支持硬觸發、軟觸發及自由運行模式④千兆網接口,無中繼情況下,最大傳輸距離可到100m⑤兼容GigEVisionV2.0協議和GenICam標準，無縫接入第三方軟件平臺⑥普惠型相機，價格相對低廉任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】一.視覺分揀工作站工作站硬件設備選型主要部件型號主要性能和優勢鏡頭FA1201-5MP（華騰威視）①可手動調節光圈和焦距②使用簡單，直接安裝即可使用③價格便宜任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】一.視覺分揀工作站工作站硬件設備選型主要部件型號主要性能和優勢光源環形光源RL100-A30-W(華騰威視)）①突出物體的三維信息②可解決多方向照明陰影問題③圖像出現燈影情況可選配漫射板，讓光線均勻擴散。④價格便宜任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試（一）視覺分揀工作站硬件安裝步驟如下表所示序號步驟描述1材料準備配備規格相符拆裝工具，根據配置清單清點工作站器件2網絡安裝用網線將相機的網路接口與路由器的網絡接口連接。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述3固定相機位置通過調整靈活機械部件將相機支架安裝到合適位置。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述4相機電源接線相機電源線一端接到相機電源接口如圖5-1-3所示；另一端與光源電源線集成到六針航空插上，如圖5-1-4所示；將航空插安裝到對應電氣接口中，如圖5-1-5。圖5-1-3圖5-1-4圖5-1-5任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述5光源控制器接線①將航空插轉換過來的光源線連接到CH1上，如圖5-1-6所示；②將控制線連接到CH1上，如圖5-1-7所示；③最后接上控制器電源線，如5-1-8所示。圖5-1-6圖5-1-7圖5-1-8任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試（二）視覺分揀工作站硬件調試視覺分揀工作站硬件安裝完成后進行調試，視覺分揀工作站硬件調試步驟如表5-1-7所示序號步驟描述1檢查視覺分揀工作站檢查各部分連接是否正確可靠2控制方式的選擇將控制方式選擇至遠程控制REMO。將控制方式選擇至遠程控制REMO任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述3電源調節打開控制電源開關（圖中①），光源亮（如圖中②）任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述4光源的調節調節CH1旋鈕，觀察光源是否有變化任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述5光圈調節調節光圈調節環，使視覺系統獲得高品質，高對比度的圖像任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務實施】二.視覺分揀工作站硬件安裝與調試序號步驟描述6焦距調節調節焦距調節環，使視覺系統獲得高品質，高對比度的圖像任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用04

【任務工單】任務名稱任務5.1視覺分揀工作站的結構組成及安裝班級姓名學號小組名稱組長姓名指導教師一、歸納視覺識別系統的基本應用。二、敘述視覺識別系統的基本組成及各部分作用。三、請用文字或圖表描述圖像處理的一般流程。四、簡要描述視覺分揀工作站的硬件安裝步驟及調試步驟。任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用05

【任務評價】任務5.1視覺分揀工作站的結構組成及安裝所在班級學生姓名考核日期考核內容及配分考核點及配分考核評估小組自評（M1）小組互評（M2）教師考核（M3）綜合評價（M0）職業知識（30分）1.能夠說出常見的工業視覺系統的基本應用。（10分）2.能夠描述光源及工業相機的類型。（10分）3.能夠描述工業視覺識別系統的基本組成及作用。（10分）職業技能（40分）1.能根據任務要求進行視覺硬件的安裝。（15分）2.能根據任務要求對相機鏡頭和相機的焦距及光源進行調節（15分）3.能根據資料分析過程中出現的問題進行處理。（10分）職業素養（30分）1.自主學習能力（10分）2.小組合作的溝通交流能力（10分）3.學習態度表現，即學習過程中的積極性、不遲到、不早退等（10分）合計（100分）表5-1-3完成任務評價表任務一視覺分揀工作站的結構組成及安裝項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用某汽車裝配公司，引入工業機器人視覺系統用于識別分揀汽車零配件。作為視覺系統技術員，你需要用通信調試工具，完成視覺系統通信設置工作，通過任務的實施掌握視覺系統各組成部分通信設置的方法；能利用視覺系統軟件測試視覺系統通信效果，培養綜合和系統分析的能力。

【任務描述】任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用

【任務目標】知識目標1.知道工業機器人常見通信協議；2.知道工業相機控制協議的內容；3.知道工業機器人與視覺軟件能夠實現網絡通信的必要條件。技能目標1.能借助網絡通信測試工具，完成通信調試；2.能利用視覺軟件測試視覺系統的通信效果；1+X職業技能目標：能對視覺系統各部分進行通信設置。素養目標1.通過工業機器人與周邊設備的通訊測試，培養細致觀察與綜合分析能力；2.通過收集與查詢資料，形成自主學習的能力。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】一．工業機器人常見通信協議通信協議：又稱通信規程，是指通信雙方對數據傳送控制的一種約定。約定中包括對數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統一規定，通信雙方必須共同遵守，它也叫做鏈路控制規程。以下介紹工業機器人常用通信協議，如下表所示。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置類型內容和應用串行通信協議這類協議包括RS-232、RS-485和Modbus。RS-232和RS-485是串行通信的標準，而Modbus是一種廣泛應用于PLC和工業控制器之間的通信協議。以太網通信協議這類協議包括EtherCAT、Profinet和OPCUA。EtherCAT以其高速傳輸和實時性而聞名，Profinet支持TCP/IP協議，而OPCUA則是—種開放平臺通信統—架構。項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】一．工業機器人常見通信協議任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置類型內容和應用現場總線協議這類協議包括CAN、CC-Link和PROFIBUS。CAN是一種基于CAN總線的通信協議，廣泛應用于分布式控制和自動化領域，而PROFIBUS則是一種用于過程自動化和工廠自動化的現場總線技術。工業無線協議這類協議包括MQTT、ZigBee、Wi-Fi和LoRa。這些協議適用于需要無線連接的場景，提供靈活性和移動性。其他專用協議如DeviceNet、ProfibusDP和Anybus等，這些協議通常用于特定的工業自動化設備和系統。項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】二．工業相機控制協議工業相機控制協議是指用于工業相機與其他設備之間進行通信和數據傳輸的規范和協議。工業相機控制協議主要包括以下幾個方面，如表格5-2-1所示。表5-2-1工業相機控制協議任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置類型內容和應用數據傳輸協議工業相機與其他設備之間的數據傳輸通常通過以太網進行。常見的數據傳輸協議包括GigEVision協議、USB3Vision協議和CameraLink協議等。這些協議定義了數據傳輸的格式、速率和錯誤處理等規范，保證了數據的可靠傳輸。控制命令協議工業相機可以通過控制命令實現對圖像采集、曝光時間、增益、白平衡等參數的控制。不同的相機廠商可能采用不同的控制命令協議，但常見的包括CameraControlProtocol(CCP)、GenICam和CameraControlLibrary(CCL)等。這些協議定義了控制命令的格式和功能，使得不同廠商的相機可以與各種設備兼容。項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】二．工業相機控制協議任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置類型內容和應用設備發現協議在工業相機的應用中，通常需要能夠自動發現相機設備并與其建立通信。設備發現協議可以幫助用戶快速找到局域網中的相機設備，常見的協議包括AddressResolutionProtocol(ARP)、Bonjour和SimpleServiceDiscoveryProtocol(SSDP)等。圖像數據格式工業相機采集到的圖像數據需要按照一定的格式進行傳輸和存儲。常見的圖像數據格式包括RAW格式、Bayer格式、YUV格式和RGB格式等。不同的應用場景和設備要求可能需要不同的圖像數據格式，因此工業相機控制協議需要支持多種圖像數據格式。項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用工業相機控制協議的實現需要相機廠商和設備廠商共同努力，遵循統一的標準和規范。這樣可以保證不同廠商的設備可以互相兼容，提高設備的易用性和互操作性。同時，工業相機控制協議的標準化也促進了工業相機市場的發展，推動了工業應用的智能化和自動化。表5-2-1工業相機控制協議01

【任務準備】三．了解視覺系統各組件接口特性，確定視覺系統通信方式本內容以任務實施實際采用的教學載體作為例子進行分析方便讀者理解。表5-2-3工業機器人視覺分揀工作站的主要設備清單案例任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置名稱設備型號協議/標準實物圖片計算機操作系統WindowsXP/7/1032/64bitsIPX/SPX、NetBEUI、TCP/IP項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】三．了解視覺系統各組件接口特性，確定視覺系統通信方式任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置名稱設備型號協議/標準實物圖片工業機器人ABBIRB120DeviceNet;PROFIBUS;PROFIBUS-DP;PROFINET;EtherNetIP;項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】三．了解視覺系統各組件接口特性，確定視覺系統通信方式任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置名稱設備型號協議/標準實物圖片工業相機MV-CU060-10GC彩色600萬像素(海康威視)GigEVisionV2.0，GenlCam項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】1.視覺系統各組成部分支持協議分析：（1）計算機通信協議：TCP/IP是在網絡的使用中的最基本的通信協議。TCP/IP傳輸協議對互聯網中各部分進行通信的標準和方法進行了規定。（1）工業機器人通信協議：EtherNetIP：使用以太網的物理層網絡，也架構在TCP/IP的通信協定上，用微處理器上的軟件即可實現，不需特別的ASIC或FPGA。（2）工業相機通信協議：GigEVision2.0是一個用于工業相機和圖像采集系統的協議。GigEVision是一個開放的標準化協議，旨在提供一種高速、可靠的圖像傳輸方式，它基于以太網通信和TCP/IP協議。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用01

【任務準備】2.確定視覺系統通信方式-Socket在工業自動化中，最常用的其實是Profinet，工業設備通過配置，一根網線便可以實現數據可靠的實時發送或接受（1ms或者更短），profinet類似profibus+ethernet。但對于普通計算機，則不能與ABB機器人實現profinet通信，只能用socket通信。ABB機器人支持基于TCP/IP通信用的套接字（Socket）接口通信。ABB機器人與視覺系統通信的斷開和連接、數據的接收和發送的功能等可以使用該通信方式。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02

【任務實施】一、視覺系統的通信硬件接線示意圖工業機器人通常采用以太網作為通訊方式，因此網絡拓撲結構應該是星型或者是總線型。本實訓工作站采用星型結構。每個設備都與交換機相連；工業機器人與視覺軟件能夠實現網絡通信的兩大必要條件是：機器人與視覺軟件都支持以太網通信；機器人與視覺軟件IP地址處于同網段。圖5-2-1視覺系統網口接線示意圖任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信1.相機IP地址設置相機IP地址需通過相機客戶端（MVS）進行設置修改。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟1：找相機打開相機客戶端程序MVS，找到以太網下相對應的相機步驟2：選擇“IP配置工具”打開“工具”菜單，選擇“IP配置工具”

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟3：修改相機IP地址在彈出的對話框中選擇視覺系統網絡下的相機，點擊“修改IP”，然后修改IP地址。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信2.電腦IP地址設置任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟1：打開“網絡和Internet設置”

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信2.電腦IP地址設置任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟2：選擇以太網，更改適配器選項。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信2.電腦IP地址設置任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟3：選擇相應網絡連接，右鍵“屬性”。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信2.電腦IP地址設置任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟4：雙擊網絡中標簽下的“Internet協議版本4（TCP/IPv4）”修改電腦IP地址。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信3.通信驗證任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟1：雙擊打開創科視覺軟件。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信3.通信驗證任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟2：把海康相機工具，拉到流程欄中。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02二、視覺軟件與相機的通信3.通信驗證任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟3：驗證雙擊打開流程欄中的HKCamera工具，在設備中選擇海康相機設備，點擊打開，顯示區域能出現實時拍照畫面，即視覺軟件與相機的通信連接成功。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用三．視覺軟件與機器人的通信1.ABB機器人IP地址設置①查看工業機器人控制模塊選項電腦連接需要機器人具有選項協議PCInterface功能。一般在選型時要進行考慮，后續也可以單獨增加此選項。查看是否有這個選項在系統屬性的控制模塊點擊選項即可，如圖5-2-2所示。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置02

【任務實施】圖5-2-2工業機器人控制模塊選項查看方法項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信②

ABB通信網口IP地址設置Socket通信網絡可接Service口（IP地址固定：192.168.125.1）或者LAN3口、WAN口（IP地址可以自己設置，設置方法如表5-2-7所示）。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟1：選擇控制面板點擊“主菜單”，選擇“控制面板”選項。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟2：選擇“配置”

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟3：選擇主題點擊“主題”，選擇“Communication”。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟示意圖步驟4：點擊“IPSetting”；

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖步驟5：點擊“添加”

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖步驟6：設置IP名稱在IP處輸入IP地址，在Interface處選擇“WAN”，在Label處輸入名稱，然后點擊“確定”

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖步驟7：重啟控制器。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信2.通信驗證視覺系統通過Socket通信與機器人進行數據通信，由視覺軟件（計算機端）作為通信的服務器，機器人作為通信的客戶端。當需要視覺系統識別信息時，機器人發送相對應的指令到視覺系統，視覺系統根據接收到的不同指令執行相對應的識別流程，然后再將識別結果通過Socket通信發送到機器人端，機器人根據結果執行不同的動作程序，從而完成產品的分揀。在調試階段，工業機器人通信程序還沒編寫的情況下，我們可通過“SocketTool”通信測試工具驗證視覺軟件的通信連接。驗證步驟如表5-2-5所示。任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信表5-2-5通信測試工具驗證視覺軟件通信連接步驟任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟（含說明）示意圖步驟1：添加以太網工具打開視覺軟件，新建一個項目，添加以太網工具。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖步驟2：設置通訊模式和本地端口號雙擊“以太網”工具，選擇視覺軟件端作為服務器端，本地端口可設為1000，點擊確定

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖步驟3：用“sockettool”通信測試工具模擬機器人端①雙擊打開“sockettool”軟件，選擇“TCPClient”，點擊創建；在彈出界面中，輸入通信對象IP地址。

【任務實施】項目五工業機器人物料分揀視覺集成工作站應用02三．視覺軟件與機器人的通信任務二視覺分揀工作站常見通信方式及通信設置操作步驟與說明示意圖②上述操作完成后，點擊連接。

【任務實施】項目五工業機器人物料