工业机器人与智能视觉系统的单元调试2

第四章工业机器人与智能视觉系统的单元调试2BYlmonContentsXXXXXXXXXX智能视觉系统调试12机器视觉组态软件XAVIS24.2智能视觉系统调试1）、工件颜色识别在操作之前必须确认设备连接正常。用于拍摄对象物进行测量处理的视觉传感器照相机与计算机的外围设备相连接,确保可从外围设备输入测量指令或向外部输出测量结果,将控制器还原到出厂默认值。初始化之前,备份必要的数据,如场景数据和系统数据等。一般使用的操作流程:准备→场景编辑→试测量→测量(运行)→管理分析。4.2智能视觉系统调试①(见图4.2-1)单击“流程编辑”按钮,弹出“流程编辑界面”。②界面的右侧从处理项目树中选择要添加的处理项目。选中要处理的项目后,单击“追加(最下部分)”按钮,将处理项目添加到单元列表中,此子任务添加“分类”,如图4.2-2”所示。也可以添加例如“扫描边缘位置”“串行数据输出”“图形角度获取”等。4.2智能视觉系统调试图4.2-1主界面4.2智能视觉系统调试图4.2-2追加界面4.2智能视觉系统调试单击“分类”图标,进人设置界面,设置如下(其他不设置):a）、由“主界面”输入,进入“流程编辑”界面,再进入“分类”属性界面,如图4.2-3所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-3模型登录界面4.2智能视觉系统调试b）、”界面先设置模型参数,在初始状态(见图4.2-4)下设定,选中“旋转”复选框,还要设定旋转范围、跳跃角度、稳定度和精度等,如图4.2-5所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-4初始状态

图4.2-5设置完成状态4.2智能视觉系统调试③“分类”界面右边为分类坐标分布,分类坐标共有36行(标有数字部分,为索引号),编号分别为0~35行,每行共有5列(未标数字部分,为模型编号),编号分别为0~4。利用此优点,将印有红、黄、蓝、黑四种颜色的工件依次录人,方法如下:a）、将工件录入相应位置,红色录入“横坐标:1,列坐标:1”的位置,单击坐标位置进入分类图像设置界面。4.2智能视觉系统调试图4.2-6模型登录界面4.2智能视觉系统调试b）、切换到“模型登录”选项卡(见图4.2-6)边图形图标,在右边显示界面会出现一个圆圈,移动圆圈把数字圈在中间,设置测量区域,单击“确定”按钮回到分类图像设置界面。依此方法将其他颜色的数字录入,完成后效果如图4.2-7所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-7完成后效果4.2智能视觉系统调试c）、全部录入完成后,切换到“测量参数”选项卡,如图4.2-8所示。把相似度改成90~100之间。最后单击“确定”按钮回到主界面。4.2智能视觉系统调试

图4.2-8测量参数界面4.2智能视觉系统调试④回到主界面,镜头对准工件,单击“执行测量”按钮,此时会在右下角对话框显示测量信息。可以观察两次实际测量和原模型的变化,“黄1”和“红3”的两个工件的实际测量结果分别如图4.2-9和图4.2-10所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-9测量结果14.2智能视觉系统调试

图4.2-10测量结果24.2智能视觉系统调试2）、工件编号识别在传送多种产品的生产线上,对产品进行分类处理及识别。下面开始执行工件编号的识别。①在主界面单击“流程编辑’按钮,弹出“流程编辑界面”。4.2智能视觉系统调试②在流程编辑界面的右侧从处理项目树中选择要添加的处理项目。选中要处理的项目单击“追加(最下部分)”按钮,将处理项目添加到单元列表中,此子任务添加“分类”。③单击“分类”进入设置界面,将工件录人相应位置,编号2录人“横坐标：3,列坐标：2”的位置，单击坐标位置进入分类图像设置界面,如图4.2-11所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-11分类图像设置界面4.2智能视觉系统调试(4)在分类图像设置界面单击左边图形图标,在右边显示界面会出现一个圆圈,移动圆圈把数字圈在中间,单击“确定”按钮回到模型登录界面。依此方法将其他数字录人,完成后如图4.2-12所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-12完成后效果4.2智能视觉系统调试(5)全部录入完成后,切换到“测量参数”选项卡,把相似度改成90~100之间。最后单击“确定”按钮回到主界面。4.2智能视觉系统调试图4.2-13测量结果4.2智能视觉系统调试(6)回到主界面,镜头对准工件,单击“执行测量”按钮,此时会在右下角对话框显示测量信息。可以观察到模型编号,“蓝2”和“蓝3”的两个工件的实际测量结果分别如图4.2-13和图4.2-14所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-14测量结果4.2智能视觉系统调试3）、工件高度识别完成子任务一(工件颜色识别)和子任务二(工件编号识别)后,为了能检测正次品工件,需要检测各个工件的高度及差别。①在主界面单击“流程编辑”按钮,弹出“流程编辑界面”(见图4.2-15)。在右侧从处理项目树中选择要添加的处理项目“扫描边缘位置”,单击“追加(最下部分)”按钮,将处理项目添加到单元列表中。4.2智能视觉系统调试②进行边缘位置的扫描(工件尺寸)步骤:a)、图像由“主界面”输入,进人“流程编辑”界面,再进人扫描边缘位置属性界面,如图4.2-16所示。4.2智能视觉系统调试图4.2-15追加界面4.2智能视觉系统调试图4.2-16在主界面图像输入4.2智能视觉系统调试b）、在区域设定界面(见图4.2-17)选择登录图形,把宽直线箭头方向向下,直线宽度将工件边缘框在直线内部。4.2智能视觉系统调试图4.2-17区域设定4.2智能视觉系统调试③区域设定完成后单击“确定”按钮,在左下角设定区域分割(见图4.2-18),把区域分割数设定为10,区域宽度设定为5。4.2智能视觉系统调试图4.2-18分割界面4.2智能视觉系统调试a）、换到“边缘颜色”选项卡(见图4.2-19),选择“边缘颜色指定”复选框。4.2智能视觉系统调试

图4.2-19“边缘颜色”选项卡4.2智能视觉系统调试②切换到“判定条件”选项卡(见图4.2-20),单击“测量”按钮,显示界面会出现测量基准线,表示再次范围内已经检测出边缘。4.2智能视觉系统调试图4.2-20″判定条件″选项卡4.2智能视觉系统调试(4)全部设定完成后单击“确定”按钮,回到主界面单击“执行测量”按钮,此时会在右下角对话框显示测量信息。可以观察显示区域测量结果,如图4.2-21所示。4.2智能视觉系统调试

图4.2-21测量结果4.2智能视觉系统调试4）、智能视觉表达式及输出结果①在主界面单击“流程编辑”按钮,弹出“流程编辑界面”。在右侧从处理项目树中选择要添加的处理项目“结果输出”中的“串行数据输出”(见图4.2-22)。选中要处理的项目后,单击“追加(最下部分)”按钮,将处理项目添加到单元列表中。4.2智能视觉系统调试图4.2-22追加页面4.2智能视觉系统调试②串行数据输出(表达式)。单击串行数据输出图标,弹出表达式设定设置界面(见图4.2-23),完成需要设计出的四个表达式(编号、颜色、角度、尺寸)。4.2智能视觉系统调试图4.2-23编号表达式4.2智能视觉系统调试编号表达式No.0((U1.JG+1)/2*U1.No)颜色表达式No.1(((U1.JG+1)/2*U1.IN)+100)角度表达式No.2((U1.JG+1)/2*U1.TH)尺寸测量表达式No.3((U2.JG+1)/2*1+((U4.JG+1)/2*2(3)表达式输入完成,切换到“输出格式”选项卡(见图4.2-24)。根据设备通信要求,设定为以太网通信,输出格式为ASCII,小数位数为0,其他不变。单击“确定”按钮设定完成。4.2智能视觉系统调试图4.2-24“输出格式”选项卡4.3机器视觉组态软件XAVIS1）、XAVIS简介XAVIS主要由人机交互界面、数据和代码管理模块以及算法库三部分组成,其最大特点在于采用开放式结构,用户既可以利用软件提供的大量图像处理和机器视觉库函数进行组态编程,达到快速实现应用的目的,也可以向软件中添加自己编制的算法用作研究。4.3机器视觉组态软件XAVISXAVIS可以从以下几方面提高用户开发应用程序的效率:①在XAVIS的图形用户界面下,可以直接选择、分析和设置函数。②XAVIS可以对特定任务建议需要使用的函数。另外,结构化的函数列表可以帮助用户迅速找到合适的函数。4.3机器视觉组态软件XAVIS③帮助文档包括每个XAVIS函数的详细完整信息,包括函数的描述和功能介绍、函数的继承关系、函数的复杂度、错误处理以及应用示例的描述。④XAVIS包含带编辑和调试功能的程序编译器。它支持标准的编程特性,例如过程、循环和条件。可以在程序运行过程中进行参数修改。4.3机器视觉组态软件XAVIS⑤XAVIS可即时显示程序执行结果,可以立即看到使用不同函数或参数的影响。此外,还可以预览一个函数的执行结果而不需修改程序。⑥用带有自动回收功能的变量管理图像对象和控制参数。4.3机器视觉组态软件XAVIS2）、XAVIS基本操作XAVIS是创建图像分析程序的交互式工具。它包含一个编辑器、一个带调试功能的解释器和一个管理单元。使用XAVIS可以轻松快捷地开发完整的应用程序。首先通过选择函数和参数来创建一个程序(XAVIS不提供默认值),选定参数后,就可以执行函数并将其插入到程序代码中。可动态地调整和检查产生的程序,所有中间结果(变量)通过文本的方式(数字和字符串)显示出来。4.3机器视觉组态软件XAVISXAVIS主窗口包含一个程序编译窗口、一个参数设置窗口、一个变量信息窗口和一个现图显示窗口。下面介绍这些窗口的功能,以及在创建XAVIS程序时如何使用它们。①主窗口XAVIS操作界面的主窗口分为五个区域:标题栏、菜单栏、工具栏、窗口区域和状态栏。4.3机器视觉组态软件XAVISa）、标题栏XAVIS主窗口的标题显示在标题栏中。当加载或保存一个程序文件后,标题栏中会显示相应的文件名。4.3机器视觉组态软件XAVISb）、菜单栏主窗口菜单栏提供了用以完成处理工作的重要功能。每个菜单项包括不同的下拉菜单,其中重要的菜单项包括文件菜单、查看菜单、函数菜单和运行菜单等。文件菜单:包括新建、加载、保存程序文件和退出程序。4.3机器视觉组态软件XAVIS查看菜单:包括控制工具栏和状态栏的显示,设置系统参数,如加载算法库和相机库文件,设置视图显示窗口的大小。函数菜单:包含所有接口函数和操作,如控制函数、赋值函数、界面操作和各类接口函数。提供算法库中的所有算法,二次开发就是基于这些函数和操作来完成的。4.3机器视觉组态软件XAVIS运行菜单:包含所有用来执行二次程序的功能,如执行程序命令将执行所有的代码行,直至当前程序结束;单步执行命令控制程序一次只执行一条代码,主要用于查看中间结果和调试过程;停止程序是停止所有的线程和命令,当程序陷人死循环时,需要用该命令结束;程序复位命令将模块中保存的有关当前程序的信息全部清空。4.3机器视觉组态软件XAVISc）、工具栏工具栏是一些常用的菜单命令的集合,如运行和复位。d）、状态栏状态栏提供程序运行状态信息,如程序正在运行或程序运行完毕。②子窗口主窗口包括四个子窗口,提供所有XAVIS接口函数和操作。4.3机器视觉组态软件XAVISa）、视图显示窗口视图显示窗口位于界面左上方,通过Picture控件显示图标数据。通常,视图窗口和最近显示的图像相对应,窗口可自动缩放,显示的图像会随着窗口的拉伸而变化,使图像的每个像素点都可见。同时,视图显示窗口也起调试的作用,图像的中间结果可以显示在此窗口中。4.3机器视觉组态软件XAVISb）、参数设置窗口参数设置窗口位于界面右上方,用于显示所调用函数,并对它的所有参数进行设置。在此可以获得函数名称、功能描述、参数个数、参数类型和参数值等信息,根据需求,可以修改参数值。窗口中内嵌数量固定的编辑控件,因此对算法库的函数参数个数做了限定,最多为16个。4.3机器视觉组态软件XAVISc）、变量信息窗口变量信息窗口位于界面左下方,一方面可以用来查看运行结果,另一方面用于调试程序,跟踪变量的值。变量信息窗口只支持控件变量(数值和字符串)的查看,图标变量(图像)的查看要借助视图显示窗口来实现。4.3机器视觉组态软件XAVISd）、程序编译窗口程序编译窗口位于界面右下方,分为编程区域和工具区域。代码在编程区域中显示,用户可以向代码中插人XAVIS提供的函数和操作。每行代码包含一个函数或者操作,在程序某一行上双击鼠标左键,参数设置窗口会响应该命令,这时可以对该行代码进行编辑和修改。4.3机器视觉组态软件XAVIS工具区域由五个按钮组成,方便代码操作。每个按钮的作用如表4.3-1所示。表4.3-1代码窗口工具按钮4.3机器视觉组态软件XAVIS3）、XAVIS基本函数XAVIS软件是由C语言开发的,其语法和语义有一定的特殊性和独立性,包括参数类型、文件操作、控制函数和显示函数等。①参数类型按照数据显示方式的不同,XAVIS支持的数据类型可分为控制数据(数值、字符串和区域)和图标数据(图像),按照应用目的的不同可分为输人参数和输出参数。总体上,XAVIS支持的数据类型有10种,如表3-2所示。4.3机器视觉组态软件XAVIS表4.3-2XAVIS支持的数据类型数据类型说明IntInts整型数据整型数组DoubleDoubles双精度型数据双精度型数组CRectCRects矩形区域矩形区域数组CStringCStrings字符串字符串数组CDibCDib位图位图数组4.3机器视觉组态软件XAVISXAVIS除了区分10种数据类型外，还进一步区分输人参数和输出参数，从而得到不同类型的参数。在XAVIS参数列表中并没有规定这10种数据类型出现的顺序，而是通过数据后面的各注来说明是输人参数还是输出参数，如果各注为clutput，则参数为输出参数，其他均为输人参数。相邻两个参数通过逗号“，”区分开。4.3机器视觉组态软件XAVIS输入控制参数可以是变量、常量或复杂的表达式。表达式在传递给接受它的参数之前将被赋值。因为图像对象总是由变量来体现，所以所有的图表参数只能接受变量。控制输出参数必须始终包含变量，同时这些变量存储函数运算的结果。4.3机器视觉组态软件XAVIS在XAVIS语言中，所有的非图像数据都由控制数据(数值/字符串/区域)表示。控制数据项目可以是以下类型：整型(integer)、实数(rea1)、字符串(string)和区域(rect)。整型和实数类型的使用方法与C语言中的语法类似。整型可以用作输人，在标准的十进制计数中直接使用，例如：4711，-123等。4.3机器视觉组态软件XAVIS整型和实数类型被转化为机器内部表达时，实数类型变为C语言的double(8字节)类型，整型变为long(4或8字节)类型。一个字符串是附有双引号""的字符序列。字符串的最大长度为1024个字符。换行符等特殊字符的实现类似于C语言。4.3机器视觉组态软件XAVISa）、数组XAVIS支持5种数组类型，详见表4.3-2。标准的数组表示方法是一个元素列表。当数组作为输出参数时，可以不定义数组的大小，在程序执行时会动态改变数组的大小。此外，XAVIS还提供一些函数来操作数组，例如：GetDLength和GetILength分别用于得到浮点型数组和整型数组的长度。4.3机器视觉组态软件XAVISSetDLength和SetILength分别用于设置浮点型数组和整型数组的长度，若原数组长度小于新设置的长度，则在数组尾部添加默认的初始数据，若原数组长度大于新设置的长度，则删除多出来的数据。在数组名后加[index]可以取出数组中的指定元素。[]表示空的数组。4.3机器视觉组态软件XAVISb）、变量变量名通常由字母、数字和下画线构成。变量名的最大长度为32个字符。变量的类型在函数定义中规定：当新的标志符出现时，与标志符相同的新变量同时被创建。变量类型在第一次赋值时被定义。4.3机器视觉组态软件XAVISc）、赋值在XAVIS中，赋值是被当作运算对待的，通过assign(Input，Result)函数完成赋值。这个函数的意义是：输人Input的值并在Result中存储它。在程序当中，赋值通常用任务操作符“=”表示。以下例程反映了赋值语法在C语言和XAVIS中的不同。4.3机器视觉组态软件XAVIS在C语言中赋值：u=x+y；在XAVIS中赋值函数为：assign(x+y，u)；在程序窗口中显示如下：u=(x+y)；如果表达式的结果不需要被存储为变量，它能直接被用作任何函数的输人。因此，只有这个值被应用多次或者该变量不得不被初始化时，赋值才是必要的(比如对于循环)。4.3机器视觉组态软件XAVIS②文件操作

XAVIS提供了两个文件函数，分别完成读取文件盒存储文件的功能。Readimage可以打开各种标准图片类型，包括bmp、jpeg、tiff、png、pbm、pgm和ppm。4.3机器视觉组态软件XAVIS例如：Readimage(c：\rgb.bmp，image)；//打开c：rgb.bmp文件并存入图像句柄image中Readimage(th1.bmp，image1)；//打开XAVISｍ默认图像目录下的th1.bmp文件并//存入图像句柄image1中4.3机器视觉组态软件XAVISWriteimage将图像句柄保存为文件。保存格式可以是各种标准图片类型。例如：Writeimage(c：\rgb1.bmp，image)；

//将image存为c：\rgb.bmp文件Showimage函数用于将图像显示在图像窗口中4.3机器视觉组态软件XAVIS例如：Readimage(C：\rgb.bmp，image)Showimage(image)；③功能函数XAVIS提供了29个功能函数用于辅助开发，共分为5类，如表4.3-3~4.3-7所示。4.3机器视觉组态软件XAVIS表4.3-3区域操作函数函数功能Drawrectangle(rect)让用户选择一个矩形区域Showrectangle(rect)在图上显示一个矩形区域SetColor(X1，Y1，X2，Y2，rect)构造矩形区域RectConvertToPoint(rect，x1，y1，x2，y2)将矩形区域转化为坐标值4.3机器视觉组态软件XAVIS表4.3-4窗口控制函数函数功能SetColor(penwidth，color)设置画笔颜色和宽度SetWindowSize(width