工业机器人视觉技术及行业应用 蒋正炎 思考与练习题答案汇 第1-7章

第一章思考与练习题答案1.填空题（1）（智能制造）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。（2）（工业4.0）概念于2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，以（智能制造）为主导，第一次提出将（资源）、（信息）、物品和人进行互联的思想，被誉为第（四）次工业革命。（3）（机器视觉）是与工业应用结合最为紧密的人工智能技术，通过对图像的智能分析，使工业装备具有了基本的（识别）和分析能力。（4）在机器生产的众多周边技术中，机器视觉糅合了（光学）、（图像处理）等众多学科，是一种多学科交叉的综合应用技术。2.选择题（1）A；（2）D；（3）C；（4）A；（5）D；3.简答与分析题（1）答：降低生产和设备成本、减少停机时间和车间占用空间、控制库存等降低成本的需求；降低废品率、更严格的流程控制等提高质量的需求；灵活性、提高生产率、优势集中等生产需求。（2）答：光源的是相同的，都表示正在发光的物体；镜头类比人眼的晶状体；相机类比眼球中的介质和视网膜；图像采集卡类比于视神经；图像处理软件类比于大脑；输入输出单元可类比于人类的神经系统，接收大脑发出的指令。第2章思考与练习题答案1.填空题（1）机器视觉系统的主要工作由三部分组成：（图像的获取）、（图像的处理和分析）、输出或显示。（2）（光源）用于对待检测的元件进行照明，让元件的关键特征能够突显出来，确保相机能够清楚地看到这些特征。（镜头）用于采集图像，并将图像以光线的形式呈现给传感器。（3）照明的目的是将（被测物体）与（背景）尽量明显区分，以获得高品质、高对比度的图像。（4）（入射光照明）是光源在相机和被检测物之间，而（背光照明）使用从工件背面照射的照明方式，被检测物在相机与光源之间。（5）与检测目标的距离恰当时，（环形光源）可以突出显示被测物体的（边缘）和高度变化，突出原本难以看清的部分，适合用于边缘检测、金属表面的刻字和损伤检测。2.选择题（1）D；（2）B；（3）B；（4）A；3.简答与分析题（1）答：光圈是照相机上用来控制镜头孔径大小的部件，用以控制景深、镜头成像质量，同时可以和快门速度协同控制进光量。在焦距不变的情况下，f值越小，光圈孔径越大，进光量越多，画面比较亮，主体背景虚化越大；f值越大，光圈孔径越小，进光量越少，画面比较暗，主体前后越清晰。（2）答：环形光源是指LED阵列成圆锥状以斜角照射在被测物体表面，通过漫反射方式照亮一小片区域。与检测目标的距离恰当时，环形光源可以突出显示被测物体的边缘和高度变化，突出原本难以看清的部分，适合用于边缘检测、金属表面的刻字和损伤检测，也可用于电子零件、塑胶成型零件上的文字检查，可有效去除因小型工件表面的局部反射造成的影响。第3章思考与练习题答案1.填空题（1）图像分为（静态图像）——如图片、照片等，和（动态图像）——如视频等两种。（2）（像素）是图像显示的基本单位，通常被视为图像的最小完整取样。（3）（分辨率）泛指图像或显示系统对细节的分辨能力。（4）（图像处理），就是对图像进行分析、加工、和处理，使其满足视觉以及其他要求的技术。（5）图像分割指的是将数字图像细分为多个（图像子区域），并提取出感兴趣目标的过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤，其目的是简化或改变图像的（表示形式），使得图像更容易理解和分析。2.选择题（1）B；（2）C；（3）D；（4）A；（5）B；3.简答与分析题（1）答：首先，光经过镜头聚焦在图像传感器上，然后图像传感器将光信号转变为电信号，传输给A/D转换器，由A/D转换器完成数字化变换，最后由图像采集卡输出到图像处理装置。（2）答：人脸识别、表情识别、指纹识别、手写识别、光学字符识别、医学图像分析、视频对象提取等技术都属于图像分析的应用领域。第4章思考与练习题答案1.填空题（1）工业机器人与视觉组成的伺服系统常常也被称为机器人视觉系统或（手眼系统）。（2）Eye-in-Hand系统指相机安装在机器人（手部末端），在机器人工作时跟随机器人一起运动；而Eye-to-Hand系统的相机安装在机器人（本体外的固定位置），在机器人工作过程中不随机器人一起运动。（3）（伺服系统）是指经由闭回路控制方式达到控制目标的系统。（4）相机的（校准）在很多文献上又称为相机标定。（5）编码器是利用光学或磁性或是机械接点的方式感测位置，并将位置转换为（电子信号）后输出，作为控制位置时的回授信号。2.选择题（1）A；（2）B；（3）B；（4）A；3.简答与分析题（1）答：校准的最终目的是通过得到相机内外参的值，来确定物体图像像素坐标系与物体实际物理坐标系的映射关系，最后转换为执行装置（本章中特指机器人）的坐标。（2）视觉伺服系统的组成见下图。第5章思考与练习题答案1.填空题（1）在实际应用中，视觉软件安装在（视觉系统）中，软件界面通过（显示屏）显示交互，视觉系统通过相机采集的（图像）作为检测对象。（2）（视觉检测软件）可以模拟真实的视觉系统设计，完成与真实环境相同的检测项目。（3）登录在场景中的处理项目称为（处理单元）。（4）使用视觉软件设置视觉检测流程时，使用（分支处理）操作，实现流水线上的分支控制。（5）进行模型检测时，当希望检测出图像中的多个模型时，需要勾选（多点输出）。2.选择题（1）C；（2）D；（3）A；（4）B；（5）D；3.简答与分析题（1）答：视觉控制器通过并行线外接到外部设备，并行线一端接视觉控制器PARALLEL端口，另一端接外部设备。（2）答：进入“搜索”属性设定界面，勾选“旋转”属性，再次登陆模型，执行测量。第6章思考与练习题答案1.填空题（1）典型的四轴并联机器人，由（静平台）、动平台、三个独立的运动链以及（中间轴）构成。（2）IRB360机器人负载为（3kg），工作半径为（1130mm）。该机器人1kg负载的标准节拍时间最低可达（0.6s），每分钟完成高达100个标准取放动作循环。（3）当发生机械碰撞时，按动IRB360机器人（制动闸释放）按钮后可移动机器人运动链，使其与碰撞设备分开。（4）振料盘的工作原理是在（电磁振动器）作用下，料斗作（扭转）式上下振动，使工件沿着螺旋轨道由低到高移动，并自动排列定向，直至上部出料口而进入输料槽，然后掉到输料槽下方的平带输送机上。（5）输送链跟踪板DSQC377B上有三个接线端子排，其中（X3）作为电源供给用，（X5）是DeviceNet总线连接端，（X20）是与输送链跟踪相关的连接端。2.选择题（1）B；（2）C；（3）A；3.简答与分析题（1）答：PC的IP地址需要末位不同于控制器的IP地址，并且关闭PC上的防火墙或者设置为允许与相机通信。（2）答：输送链每运行1米，机器人控制器实际采集到的脉冲信号（Count）个数。（3）答：编码器正方向和CountsPerMeter。第7章思考与练习题答案1.填空题（1） 当不再使用套接字连接时，使用（SocketClose）关闭套接字。（2）（SocketCreate）用于针对基于通信或非连接通信的连接，创建新的套接字。（3）视觉系统的校准是将机器人实际的物理坐标与视觉系统图像中的（像素坐标）关联起来。（4）（图像输入FH）是FH视觉控制器专用的处理项目，设定从相机读入图像的条件以及存储测量对象图像的条件，测量时必须使用。（5）（补偿）指的是应用视觉系统测量出机器人抓取的零件与零件标准视觉模型的位置坐标和旋转角度的差值，再将此差值体现在机器人运动指令中的（偏移量）里，以达到消除差值，精确定位的目的。2.选择题（1）D；（2）D；（3）B；3.简答与分析题（1）答：用网线将机器人控制柜和视觉控制器连接，网线一端插在机器人控制柜的WAN接口。网线另一端插在视觉控制器的网线接口。（2）答：点击ABB主菜单，选择“控制面板”。选择“配置系统参