Vi软件操作说明书MO

Vision Inspector Software User Manual Vision Inspector 软件使用说明

版本:V1.0 修订时间:2014.12

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说明:本手册适用于具备基础机器视觉知识的人员。 本软件可与 Beckhoff、KEBA 等机器人控制器直接通讯。

1 简介
Vison Inspector 是一款针对于机器人应用的视觉软件。用户无需编写代码,通过简单的拖 拽等操作即可实现机器人所需的定位功能,将视野范围内目标物体的坐标,角度,产品属性等 数据发送给指定控制器,引导机器人快速抓取运动中的目标物体。 Vision Inspector 软件具备如下特点: 支持多种相机 实现坐标变换 通过 TCP/IP 通讯 具备流量均衡分配功能 与多个机器人控制器协同工作 Vision Inspector 软件界面如图 1-1 所示,右侧为菜单栏及对应命令、参数设置及显示,左 侧为图像显示窗口。

图 1-1 主界面

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Vision Inspector 软件主菜单命令包括: Calibrate:校正 Models:图片处理 Matching:模板设置 Balancing Camera:相机设置 下面的章节内容将手把手教您如何使用 Vision Inspector 实现拍摄目标物体并将其坐标、 角 度、产品种类等信息通过 TCP/IP 正确传输给机器人控制器。

在继续阅读之前,请确保您已做好如下准备工作: 1) 基本图像处理知识 2) 一个具备 GigE 接口的相机及合适的镜头和光源 3) 一台已安装 Vision Inspector 软件的控制器 4) 一台安装有标定针的机器人 5) 标定纸(中心有十字架的四个圆) 6) 合格的目标物体

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2 基本操作 2.1 相机设置
确认您的相机已通过网线接入安装了 Vision Inspector 软件的控制器。 打开 Vision Inspector 软件,左键点击主菜单栏的 Camera 命令,可设置相机的各种参数。 当鼠标移动至相关参数显示框时,Vision Inspector 软件会自动显示参数的含义,如图 2.1-1 所 示。 因不同相机差异, Vision Inspector 软件的相机设置界面会稍有差异。 详细的命令解释见表 2.1-1。

图 2.1-1 Camera 菜单界面 表 2.1-1 Camera 菜单解释 区域 Choose Camera 说明 Check Camera 右边列表显示相机名,若未检测到请检查相机是否供电或网 线连接 ExposureTimeCoarse:曝光时间,单位 ms Camera Parameters AnalogGain:图像增益 Offline 模式:勾选 offline 模式下,相机为软件自动触发,触发周期设置见 TriggerTime;不选 Offline 模式,相机为硬件触发模式。 TriggerTime:软件触发周期,单位 ms,默认 300 Working Options Command Factory work:勾选 Factory work 模式 Auto Matching:自动匹配,即配置完成后,下次启动自动匹配。勾选此命令 后相机自动 Camera On。 Camera on:运行 camera
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参数范围 N/A 0-9999999 0-800 N/A 100-9999999 N/A N/A

区域

说明 Camera off:关闭 camera Load Image: 用于无相机情况下的演示操作, 可从控制器中装载已有的图片, 注意图片的命名中不能使用中文字符,否则提示“File not fund”。 Save Image:用于保存当前图片。

参数范围

首次使用时具体操作步骤如下: Step1:检测相机。 左键点击“Check Camera”,则右侧显示相机名,左键点击 “Camera On”,则看到相机拍摄 的图片,进入 Step2。如果无相机名,检查相机是否上电,网络是否连接, Step2:调整相机参数。 调整相机镜头的光圈和焦距,以保证拍摄到的图片满足要求,如图 2.1-2 所示对比。若需 要调整曝光时间和增益,首先需要左键点击“Camera Off”。

图 2.1-2 Camera 参数调整画面对比

注意:请确保螺丝固定好镜头及光圈的设置,以免运行过程中发生变化。 注意:建议勾选 Offline 模式下设置。

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2.2Models
为识别图像中的目标产品,首先需定义目标产品的模板。左键点击主菜单栏的 Models 命 令,如图 2.2-1 所示,详细解释见表 2.2-1:

图 2.2-1 Models 菜单画面

表 2.2-1 Models 菜单解释 区域 说明 Current Model Index:显示模板的序号 NumLevels:此值越高,查找时间越短,但有可能查不到产品,需合理选择 此参数。默认“auto”, AngleStart:起始查询角度,默认“0”, AngleExtent:末端查询角度,默认“360” Optmization:借助灰度差异,构建轮廓,默认“auto:pregeneration” Contrast:借助灰度差异,构建轮廓,默认“auto” MinContrast:躁点的波动范围,默认“auto” Modify Model Model Modificati on 基于模板默认的中心点的偏移分量:x,y,默认 0 Snap Origin:定义模板中心点;方法:左键点击 Snap Origin,在图像中任意 左键点击出现绿色类十字架,右键点击即完成了模板中心偏移,此时显示绿 色十字架。 Show Origin:显示定义好的模板中心点
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参数范围 N/A 0-7 0-360 0-360 可设置范围为 0-255 0-255 N/A 640,480 N/A N/A

Model Parameter s

区域

说明 Model Center:所创建 Model 的几何中心点 Shape Center:所选区域的几何中心点

参数范围 N/A N/A N/A

Action Update

操作提示 Create model:创建模板

Command

Load Model:装载已创建的模板,序号为 Current Model Index 的值 Save Model:保存模板 Discard Model:放弃模板

N/A

Step1:选择模板。 在 Models 菜单下左键点击 “Create model” 按钮,此时 Action Update 提示“Select ROI”, 在图像中按住鼠标左键框选模板,选定好后右键点击代表完成,进入 Step2;

Step2:模板图像处理。 图像显示窗口弹出对话框 “Continue Removing Area ? ” , Action Update 提示 “Remove areas”,如图 2.2-2 所示。使用鼠标左键框选要去除的部分,选定好后右键点击代表完成,如图 2.2-3 所示。直到无需再做处理,在弹出的对话框中点击“No”, Action Update 提示“Generated model”,此时图像中心处的绿色十字架为图像的几何中心点,红色边缘表示模板信息,如图 2.2-4 所示。

图 2.2-2 图像处理过程

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图 2.2-3 图像处理过程

图 2.2-4 模板生成

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如果确定此模型 OK,直接进入 Step4;如果确定重新创建模板,左键点击“Discard model” 按钮,Action Update 提示“Discarded model”,返回 Step1。如需要调整模板的抓取位置,进入 Step3; 图像处理的目的是为了让图像更简单,例如去除表面的文字。如图 2.2-5 所示对比,以便 降低控制器的负荷,减少图像处理时间。

图 2.2-5 图像处理举例

注意:模板生成后相关参数已经有初步匹配的值,当鼠标移动至相关参数显示框时,如 图 2.2-6 所示。如需进一步的优化,建议在此参数基础上修改。

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图 2.2-6 Models 参数显示

Step3:模板修改。 当需要抓取的点与 Step2 的绿色点不一致时或还需要进一步微调时,可采用此处理。 左键点击“Shape Center”,根据提示选择 shape,确认后可看到绿色十字架移到所选 shape 的中心点,如图 2.2-7 所示。

图 2.2-7 Shape Center 说明
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左键点击“Snap Origin”,根据提示“select model”, “place new origin”并确认后可看到绿色 十字架移到所选定的黄色十字架位置, 如图 2.2-8 所示, 同时, “Model Modification”区域的 offset 值也自动发生变化。

图 2.2-8 Shape Center 说明

左键点击“Show”,根据提示“select model”,则可对选定的区域显示栅格“Shown origin”, 提示对话框“Continue modifying origin”,如图 2.2-9 所示,点击“Yes”,菜单画面的 offset 值可 设置,如图 2.2-10 所示,根据需要调整后点击“Apply”。

图 2.2-9 Shape Center 说明

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图 2.2-10 Shape Center 说明

标志说明:红色十字架表示当前 Model 的中心点;绿色十字架表示新的抓取点;黄色十 字架仅用于 Snap Origin 操作时新的设置点。 栅格说明:每一个栅格代表一个像素点,设置 offset 可精确到亚像素。 Step4:保存模板。 左键点击“Save model” 按钮,Action Update 提示“Saved model in vim0”,Current Model Index 自动累加显示“1”,如图 2.2-11 所示。回到 Vision Inspector 软件所在文件夹,可看到生 成 vim0 模板文件。

图 2.2-11 保存模板
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当然,如果再次 Create 的 Model 需要覆盖已经创建的某个已存在的 vim 文件,则直接将 在 Current Model Index 框中输入对应的数字即可。

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2.3Matching
在 Matching 任务栏里有模板信息,此模板信息指的事先前定义好的模板信息。模板匹配 时, 需根据实际情况, 选择 Matching parameters 的参数。 左键点击主菜单栏的 Matching 命令, 如图 2.3-1 所示,详细解释见表 2.3-1:

图 2.3-1 Matching 菜单界面

表 2.3-1 Matching 菜单解释 区域 Models Count:显示模板数量 NumLevels:模板的抽象度, Matching Information AngleStart:模板的起始查询角度 AngleExtent:模板的末端查询角度 MinContrast:模板的对比度 OriginX:模板的抓取点 X OriginY:模板的抓取点 Y AngleStart: AngleExtent: Matching Parameters Minscore:接受程度值,值越大,要求图像和模板的匹配越高 Nummatches:查找数量 Maxoverlap:重叠度
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说明

参数范围

N/A

0-360 0-360 0-1 10 0-1

区域 SubPixel:

说明

参数范围 'least_squares' 0-7 0-1 N/A

Numlevels:值越高,速度越快,但也可能找不到产品 Greediness: Matching Results Command Found Objects:目前视野中与所有模板匹配的目标物数量 Elapsed Time:所耗用时间,单位为 ms Start:启动匹配 Stop:停止匹配 Reset:

N/A

注意:由于界面限制,仅显示最后一个模板的相关信息,当鼠标移动至相关参数显示框 时,所有模板的信息都显示,如图 2.3-2 所示。

图 2.3-2 模板信息显示

具体操作步骤如下: Step1:启动匹配 在 Matching 菜单下点击“Start”按钮,此时图像界面显示当前视野下匹配的对象,Matching Results 信息框显示与模板匹配的目标物体数量和所耗用时间,如图 2.3-3 所示,显示找到了 1 个匹配的对象,所耗用时间为 3.71286ms。 其中匹配的对象边缘为黑色表示视觉已找到但并未发送给机器人控制器, 具体的颜色代表 见 2.5 章节说明。

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图 2.3-3 模板信息显示

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2.4Calibration
Calibration 的 目的 是 将图像的 像素 坐标转 换 为机器 人坐 标系 下 的世界 坐 标。 Vision Inspector 软件采用四点法标定,即通过四个点实现像素坐标和机器人坐标的转换。 左键点击主菜单栏的 Calibration 命令,如图 2.4-1 所示,详细解释见表 2.4-1:

图 2.4-1 Calibration 菜单界面 表 2.4-1 Calibration 菜单解释 区域 Camera 四个圆心的像素坐标 Coordinates Robot 对应圆心的机器手坐标 Coordinates Action Update Offset Command 操作提示 左侧表示 Offset .x 偏差,右侧表示 Offset.y 偏差 Calibrate:记录编码器的值 Transform:变换,将图像坐标变化为机器手坐标 Reset:若标定错误,可重新标定 N/A 说明 参数范围 N/A N/A N/A

具体操作步骤如下: Step1: 准备好标定纸。 将标定纸使用胶带固定在目标物体的皮带上,进入 Step2。 注意:此时皮带需在静止状态;
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标定纸平面与抓取平面在同一高度平面; 为方便标记,建议在标定纸上标出 1、2、3、4 四个序号。 Step2:确定标定点的图像坐标。 在 Calibration 菜单下左键点击“Calibrate”按钮,Action Update 提示“Select ROI containing point 0”,按照提示操作,完成后如图 2.4-3 所示。 注意:建议直接使用圆心的十字架来标定;

图 2.4-2 Calibrate Point 0

图 2.4-3 Calibrate Point 0 完成

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依次完成四个点的 calibrate,完成后如图 2.4-4 所示,进入 Step3。

图 2.4-4

Step3:记录偏差值。 运行皮带使使标定纸运动到机器人的工作范围内,记录编码器的偏移值,图 2.4-5 所示以 Beckhoff 机器人控制器为例,在 Offset.x 栏中写入编码器的偏移值,进入 Step 4。

图 2.4-5

Step4:确定标定点的机器人坐标。 使机器人处于松闸模式,人工操作将安装在机器人 TCP 上的标定针依次移动到标定纸上 的 1、2、3 和 4 号圆上,并记录对应的机器手坐标,图 2.4-6 所示以 Beckhoff 机器人控制器为 例。 将四个点坐标按照顺序写入 Robert Coordinates 的相关项中, 如图 2.4-7 所示, 进入 Step5。

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图 2.4-6

图 2.4-7

Step5:传输标定数据。 左键点击“Transform”按钮,此时在 Vision Inspector 软件所在文件夹中生成 vic 标定文件。 如果标定不准确,则左键点击 Reset,重复 Step1~5。

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2.6 Balancing
在 Balancing 栏中,定义了连接方式。此软件默认设置通讯端口号为 3000,允许一个 IP 地址为 169.254.105.100 的机器人控制器通讯。若连接上控制器,则 2 中的杠线消失。 Step:勾去 Send,可修改端口号,默认不需修改。

2.7 联机启动
在实际机器人应用中,相机通常采用硬件 IO 触发,选择 Camera 菜单,取消 offline,并勾 选 Factory Mode 和 Auto Matching,如图 2.7-1 所示,设置好之后,下次开机自动运行。

图 2.7-1

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3 Trouble Shooting
1. Vi 连接和机器人控制器通讯不成功,怎么办? 解决方法: 首先:确认机器人控制器和装有 VI 控制器用网线连接的两个端口的 IP 地址在同一网段。 其次:检测端口号是否被占用。方法,若端口号 3000,勾选 send,若不能勾选则说明端口 号被占用,可换端口号,比如 2000,此时需修改机器人控制器接收的端口号。 最后:确定 169.254.105.100 的杠线是否消失,消失则连接上控制器。 2. 拍摄时,在对产品匹配时,有遗漏,怎么设置? 解决方法: (1) 降低 MinScore,若出现误判,则需增大 MinScore. (2) 增大 Greediness 值,此值默认为 0.9,若在 1 的基础上,仍有误判,则可将此值改为 1. (3) 若在 1,2 的基础上,仍有遗漏的,可适当增大 maxoverlap,尝试改为 0.1。 3. 在外界光源很好的情况下,拍出的图像仍比较暗? 解决方法:增加 GainRaw 的值。 4. 高精度标定? 解决方法: (1)相机的镜头与皮带的位置垂直 (2)明确圆的像素点要和机器手坐标一致 (3)相机像素越高,精度也越高,但处理时间会增加。 5. 相机打不开? 解决方法:相机 IP 地址和 Vi 控制器的 IP 地址的网段是否一致 6. 拍摄移动的物体,图像比较模糊,怎么办? 解决方法:降低曝光时间,比如 200us。

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