机器视觉技术与应用实战 第九章 视觉定位与对位

1、机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战 9.1视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战 什么是机器视觉定位？定义视觉定位就是利用视觉传器（工业相机）获取物体图像，然后用计算机通过视觉软件进行图像处理，进而获得物体的位置信息的一种方法。分类单目定位双目定位应用在工业生产中有许多地方都会用到视觉定位。简单来说，一般适用于，当上料时产品在相机视野中的位置不固定，或放料时产品位置不固定的场景。单目移动相机（两点定位）单目移动产品（两点定位）单目定位机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战5种对位模式机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战视觉定位在锂电行业的应用案例案例背景：锂电池目前的应用市场主要有汽车、手机、笔记本电脑、电动工具等等。锂电池OCV测试是锂电池生产流程里的一部分。传统锂电测试，一般用机械定位或是人工放置锂电池到测试位。机械定位通过治具定位使电池在测试位测试，可能会导致电池被夹伤。而人工放置会存在放置精度误差大，效率较慢等问题。视觉定位的到来解决了这些问题。视觉定位通过对图像的分析和处理后给出定位中心，然后将坐标传输给机器人，为机器

2、人自动取放电池提供精确的位置坐标数据。相机采集到的电池图像如下图9.1所示。图9.1 相机采集到的电池图像机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战视觉定位在锂电行业的应用案例视觉定位需求：(1)检测内容：精准地将电池的上密封边缘中心坐标定位出来，并判断电池极耳是否弯曲，电池极耳左右密封边缘是否平行。(2)产品大小：110mm*60mm(3)安装高度：300mm(4)精度要求：0.3mm(5)检测速度：1pcs/s(6)通讯方式：TCP/IP网络通讯机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战技术优势：（1）机器视觉系统定位锂电池进行上料，提高了电池放置的精度，在进行开路电压的测试时不会出现测试探针无法准确接触到极耳的情况。（2）在电池定位的过程中添加了防呆检测，如果料盘内没有物料，就会跳过此料盘，避免空物料时机械手进行物料抓取，节省上料时间。视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 视觉硬件的选择，包括相机、镜头、光源和视觉控制器的选择。（1）视觉控制器的选择：在连接相机采集图像，测试检测工具。是否都可以满足客户的检测速度要求，如果可以

3、瞒足，则可以选择该控制器；如果无法瞒足，则要选择更高配置的控制器来测试。目前从需求应用确认，只需要一个工业相机，所以需要配备2个千兆网口，如果主机没有2个网口，需要外接扩展网卡。1个网口用来连接相机，1个网口用来与上位机进行通讯。视觉控制器选择VDCPT-1,参数如表9.1所示。表9.1 视觉控制器参数表视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 (2)相机的选择：主要是针对检测精度0.3mm，产品范围是110mm*60mm。要做到检测精度为0.3mm，视觉检测精度会存在一定的误差，所以检测精度需要小于0.3mm。根据现场的实际测试确认，尺寸的检测精度需是理论的检测精度上的5倍，检测才会稳定，不容易出错。所以视觉理论检测精度应为0.3mm/5=0.06mm，相机分辨率最少要大于110mm/0.06mm=1833mm，并且视野范围必须要比产品范围要大，所以我们选择500万像素相机。分辨率为2592pix*1944pix，视野范围为：长2592pix*0.06mm/pix=155mm，宽1944pix*0.06mm/pix=116mm，可以满足客

4、户检测要求。视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 (3)镜头的选择：镜头的选择主要是确保视野范围和安装高度，通过公式：视场长度/芯片长度=工作距离/焦距来平衡计算，可以选择6mm焦距的镜头，满足视野范围和客户安装高度的要求。视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 (4)光源的选择：光源的选择可以参考第二篇的工业光源的介绍，但是为了保证光源选择的稳定性和准确性，会根据待检样品进行实际打光测试，通过软件测试打光出来的产品图像边缘的稳定性来确认光源选择是否正确。软件测试打光出来的图像边缘静态像素跳变不超过一个像素，说明光源选择正确。以下光源的选型是经过实际打光测试的结果，背光源打光测试的效果稳定性最好，所以选择背光源。（5）安装示意图 本项目案例的安装高度如下图9.2所示。图9.2 相机镜头和光源的安装位置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 （1）检测流程如下：开机自动几何定位卡尺测量判断测量数据计算中心位置发送位置坐标发送NG信号OKNG视觉定位

5、在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 （2）通讯和数据输出建立通讯联机：如下图9.9所示，首先打开工具箱，添加一个网络TCP服务端工具到任务1里，双击打开TCP服务端T011工具，设置指定IP为127.0.0.1，端口号为54600。视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 启用开始监听，如果还未连接上，监听栏显示黄色，如果通讯已经连接，则监听栏显示为绿色,如下图9.10所示。图9.10 TCP服务端工具设置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 读取通讯指令进行任务触发：如图9.11所示，分别在工具箱中依次添加接收文本工具，用来接收TCP服务端/TCP客户端/串口COM等通讯工具中传输过来的通讯指令。图9.11 接收文本工具设置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用

6、 再添加条件执行工具，判断接收的数据需要执行哪个程序任务（如任务2/3/4/5/6等），如图9.12所示。图9.12 条件执行工具设置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 数据输出：在检测任务3的末端添加生成文本工具，用来收集前面需要输出的数据，数据类型可以选择，如图9.13所示。图9.13 生成文本工具设置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 如图9.14所示，数据收集后，需要前面建立的TCP服务端工具，把数据传送给上位机/数据库/其它客户端。图9.14 输出文本工具设置图视觉定位在锂电行业的应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战 9.2手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战什么是机器视觉定位？定义视觉定位就是利用视觉传器（工业相机）获取物体图像，然后用计算机通过视觉软件进行图像处理，进而获得物体的位置信息的一种方法。分类单目定位双目定位应用在工业生产中有许多地方都会用到视觉定位。简单来说，一般适用于，当上料时产品在相机视野中的位置不固定，或放料时

7、产品位置不固定的场景。单目移动相机（两点定位）单目移动产品（两点定位）单目定位机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战什么是机器视觉对位？视觉对位，就是以视觉定位为基础，产品取料位置、放料位置都不确定的视觉纠偏。应用于各种液晶面板、手机屏幕、软排线的组装产品的对位贴合组装等。定义应用机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战手机摄像头对位贴合应用案例案例背景：手机在生产过程中有很多工序，其中就有许多辅助配件的粘贴，例如喇叭背胶、电池粘胶、各种泡棉、热熔装饰件、标签、胶垫等等。本项目的最大手机中框尺寸180mm*100mm，中框颜色为白色和黑色，辅料为蓝色和黑色，一台设备要兼容所有产品大小，换型时可自由切换。各类辅料机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战视觉定位需求：（1）检测内容：定位视野范围内的所有刀片位置坐标（2）产品大小：10mm*10mm（视野范围要求40mm*30mm）（3）安装高度：相机1安装高度300mm，相机2安装高度500mm（4）精度要求：0.1mm（5）检测速度：3s/pcs（6）通讯方式：TCP/IP网络通讯手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应

8、用实战机器视觉技术与应用实战技术优势：精确性由于人眼有物理条件的限制，在精确性上与机器有明显的优点。即使人眼依靠放大镜或显微镜来检测产品，机器仍然会更加精确，因为它的精度能够达到千分之一英寸。重复性机器可以以相同的方法一次又一次的完成检测工作而不会感到疲倦。与此相反，人工长期重复性检测肯定会产生疲劳，同时每次检测产品时都会有细微的不同，即使产品是完全相同的。速度机器能够更快的检测产品，特别是当检测高速运动的物体时。比如说生产线上，机器能够提高生产效率。成本由于机器比人快，一台自动检测机器能够承担好几个人的任务。而且机器不需要停顿、不会生病、能够连续工作，所以能够极大的提高生产效率。手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 视觉硬件的选择，包括相机、镜头、光源和视觉控制器的选择。（1）视觉控制器的选择：视觉控制器选择VDCPT-2,参数如第九章节表9.1所示。（2）相机的选择：视觉理论精度为0.1mm/5=0.02mm，相机分辨率最少要大于40mm/0.02mm=2000，并且视野范围必须要比产品范围要大；所以我们选择500万像素相机，分辨率为

9、2592*1944pix，视野范围为：长2592*0.02=51mm，宽1944*0.02=38mm，可以满足客户检测要求。手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 视觉硬件的选择，包括相机、镜头、光源和视觉控制器的选择。（3）镜头的选择：视场长度/芯片长度=工作距离/焦距来平衡计算，相机1可以选择35mm的镜头，相机2可以选择50mm焦距的镜头，满足视野范围和客户安装高度的要求。（4）光源的选择：根据样品进行实际打光测试，采用白色条形光源的效果与稳定性最好，所以选择白色条形光源。手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战硬件选型与安装 （5）安装示意图 本项目案例的安装高度如下图。左图为工位一安装示意图，右图为工位二安装示意图手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 （1）检测流程如下：图9.16 手机辅料对位贴合流程图手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 软件设置流程手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用

10、实战软件应用 （2）龙睿智能相机软件配置参数界面：任务1：属性为主动执行任务，也是外部信号无限循环查询接收任务，接受到信号后通过条件执行工具分派指令给其他任务组执行检测。任务2：属性为触发执行任务，是相机1检测摄像头坐标位置数据的任务；如果任务1分派指令给到任务2，任务2开始执行测试定位摄像头的坐标位置数据。任务3：属性为触发执行任务，是相机2检测摄像头孔位的坐标位置数据的任务；如果任务1分派指令给到任务3，任务3开始执行测试定位摄像头孔位的坐标位置数据。任务4：属性为协同执行，当任务2、3都执行完成时，任务4才会执行。通过整合任务2、3的定位数据，进行一系列转换，实现定位贴合的功能。手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用（3）面阵相机工具设置相机类型，个数及相机安装方式如图所示。面阵相机工具设置手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战TCP客户端工具设置软件应用 （4）TCP客户端工具设置目标IP和端口如图所示。手机摄像头对位贴合应用案例机器视觉技术与应用实战机器视觉技术与应用实战软件应用 （5）解析文本工具设置通

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