工業機器人與智能視覺系統應用實訓平臺

☆1、設備概述

工業機器人與智能視覺系統應用實訓平臺是依據國家相關職業工種培養及鑒定標準，結合中國當前工業視覺相關崗位需求開發設計而成。主要面向非標自動化設備行業、標準設備制造行業、半導體及電子制造行業、3C電子集成行業、汽車制造行業、包裝印刷行業、醫藥制造行業、紡織制造行業、食品加工行業及相關行業，主要從事視覺系統的現場安裝、調試、維護、編寫異常分析報告等工作崗位。

設備以模塊方式自由組合，操作者可以在實訓中訓練工業視覺多種應用方向的檢測技能，例如測量，檢測、識別、引導定位、精確組裝、3D應用等。除此以外，還可以學習機械裝調、電氣管路連接、程序設計、傳感器應用、計算機應用、檢修排故、觸摸屏組態、伺服驅動控制等機電專業技能。

該設備技術涵蓋面廣，定位前瞻，是工業視覺系統運維教學實訓、技能鑒定和技能競賽的載體。

二、工業機器人與智能視覺系統應用實訓平臺-主要元件參數

1、上相機

分辨率：3072*2048

像元尺寸(μm)：2.4

芯片類型：CMOS行曝光

曝光方式：Rolling

幀率FPS：18

芯片尺寸：1/1.8"

數據接口：GigE

快門：25μS~1S

圖像輸出格式：Mono8，BayerRG8/10/10Packed，BayerGB8/10/10Packed,YUV422Packed

增益(dB) X1~X32

動態范圍(dB)：66dB

相機通用協議：符合GigE Vision V2.0協議和GenICam標準

黑白/彩色：彩色

☆2、下相機

分辨率：2592*1944

像元尺寸(μm)：2.2

芯片類型：CMOS行曝光

曝光方式：Rolling

幀率FPS：23

芯片尺寸：1/2.5"

數據接口：GigE

快門：21.5μS~1S

增益(dB)：X1~X32

GPIO：6芯接口:1路光耦隔離輸入，1路光耦隔 離輸出，1路不帶光耦隔離可配置輸入輸出

相機通用協議：符合GigE Vison V2.0協議和GenICam標準

黑白/彩色：黑白

3、上光源

發光顏色：白色；

發光角度：45°

消耗功率：不高于24V/6.3W

外殼尺寸（直徑）：不低于90mm

4、下光源

發光顏色：白色；

發光角度：45°

消耗功率：不高于24V/6.3W

外殼尺寸（直徑）：不低于90mm

5、光源控制器

發光方式：常亮/頻閃

自動檢測光源額定電流：連接10mA~0.5A 24V光源

手動設置最大輸出電流：10mA~0.5A可設

連接器：2pin

亮度可調級別：256級亮度可調

保護：短路保護、過流保護

觸發：電平觸發

常用觸發模式：亮度256級可設

常用觸發脈寬：1~999ms

高亮觸發模式：單通道以1A輸出

高亮觸發脈寬：0.01~5.00ms

觸發響應時間：≤80μs

觸發響應頻率：≤4KHz

通道數：4

通信方式：RS232/以太網

6、上鏡頭

焦距mm：25

后焦距mm：11.54

工作距離mm：200~∞

光圈F/#：F1.4~F16

搭配芯片：1/3" | 1/2.5" | 1/1.8" | 2/3"

畸變(%)：<0.3%

最大視場（H*V）：10.9°×8.3° | 13.1°×9.9° | 16.4°×12.4° | 19.4°×16.2°

鏡頭接口：C-Mount

☆7、下鏡頭

焦距mm：25

后焦距mm：11.54

工作距離mm：200~∞

光圈F/#：F1.4~F16

搭配芯片：1/3" | 1/2.5" | 1/1.8" | 2/3"

畸變(%)：<0.3%

最大視場（H*V）：10.9°×8.3° | 13.1°×9.9° | 16.4°×12.4° | 19.4°×16.2°

鏡頭接口：C-Mount

8、輸入電壓：AC220V±10%/50HZ

總功率：低于5KW

環境要求：無易燃易爆和腐蝕氣體25℃±10℃; 40~75%RH

9、PLC:

程序容量：不小于64K

基本指令速度：不小于100ns

高速輸入：不小于200k(8路）

高速輸出：不小于200k(5路）

掉電存儲容量：不小于40k字

插補：兩軸圓弧，直線

通信：RS484，RS422，USB,Ethernet,CAN，ModBus

10、觸摸屏：

顯示器：7" TFT LCD

分辨率：800 x 480

亮度（cd/m2）：300

對比度：500:1

背光類型：LED

背光壽命：>30，000小時

顯示色彩：16M

觸控面板類型：四線電阻式

觸控精度：動作區 長度（X）±2%，寬度（Y）±2%

閃存（Flash）：不低于128 MB

內存（RAM）：不低于128 MB

I/O端口：uSB Host、USB 2.0x1

以太網絡：10/100 Base-Tx 1

串行接口：COM1:RS-232,COM2:RS-485 2W/4W

11、工控機：

處理器：不低于I7

運行內存：不低于8G

硬盤：不低于512G

鼠標：有線鼠標

鍵盤：有線鍵盤

12、顯示器：

屏幕尺寸：19.5寸寬屏

可視尺寸：494mm

點距：0.2712(H)x0.2626(V)mm

亮度（典型值）：200cd/m2

對比度（典型值）：20000000:1（動態）

響應時間（典型值）：5ms

13、模組行程：行程X＞300mm、行程Y＞300mm、行程Z＞300mm；

14、模組導程：X軸導程10mm、Y軸導程10mm、Z軸導程10mm；

15、模組重復精度：X軸±0.02mm、Y軸±0.02mm、Z軸±0.02mm、R軸±0.1度；

16、R軸模組：R軸范圍±45°mm；

17、設備重量：不高于400kg；

18、應用板尺寸：長≤300mm，寬≤200mm，高≤20mm；應用模塊：不低于8個

19、應用模塊：

①螺母分揀

在原料區內放置大小不同的4種螺母，通過PLC控制相機移動到原料區上方，通知相機采集圖像，檢測有無螺母，并判斷螺母型號，匹配定位，再通過夾爪內撐抓取螺母，PLC控制夾爪移動到存儲盒上方，松開夾爪，將螺母放到對應存儲盒內。

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、引導定位、腳本應用

②書簽檢測

原料區內放置圖案不同的4枚書簽，通過PLC控制相機移動到原料區上方，采集圖像，視覺軟件判斷書簽圖案并進行尺寸測量，判斷書簽類型，并定位，再通過吸嘴吸取書簽，PLC控制吸嘴移動到成品區上方，分類放到成品區內。

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、棋盤格校正工具、模板匹配工具、卡尺工具、查找工具集、測量工具集、腳本應用

③劃痕檢測

將6枚書簽隨意擺放在原料區，通過PLC控制相機運動到原料區上方，采集圖像，視覺軟件判斷書簽表面是否有劃痕，并定位，再通過吸嘴吸取書簽，PLC控制吸嘴移動到成品區上方，根據軟件判定結果，將書簽放到成品OK區或NG區。

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、斑點工具、引導定位、腳本應用

④顏色識別

將8枚產品隨意擺放在原料區（產品表面貼有標簽，標簽字符為F、U、N、A，每種字符分紅綠兩種顏色），通過PLC控制相機運動到原料區上方，采集圖像，視覺軟件判斷顏色，識別字符，并定位，再通過吸嘴吸取產品，PLC控制吸嘴移動到成品區上方，根據軟件判定結果，放置到對應成品區域。

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、字符識別工具、顏色匹配工具、引導定位、腳本應用

⑤飛拍檢測

將9枚產品放置在待檢區域內，通過PLC控制相機不間斷連續運動，到預設點位進行取像，通過視覺軟件識別產品顏色。再通過吸嘴吸取產品，PLC控制吸嘴移動到成品區上方，根據軟件顏色識別的結果，分類放置到對應成品區域。

考核知識點：相機光源連接與調試、硬件觸發相機采集圖像、顏色匹配工具、腳本應用

⑥精密組裝

1. 將產品A任意擺放在原料區，產品B放置在成品區，通過PLC控制上相機移動到原料區上方，通知相機拍照，視覺軟件定位，通過吸嘴將產品A吸出

2. PLC控制吸嘴移動到下相機處，產品A第一次拍照，計算旋轉角度，PLC控制U軸旋轉，然后進行第二次拍照，計算X、Y偏移

3. PLC根據軟件結果，控制吸嘴移動到成品區完成精確組裝

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、查找工具集、交點工具集、創建幾何圖形工具集、上相機引導定位、下相機引導定位、腳本應用

⑦拼圖應用

將9塊拼圖板（拼圖背面印有二維碼）任意擺放在原料區，通過PLC控制上相機移動到原料區上方，PLC通知相機拍照，視覺軟件定位，PLC控制吸嘴移動到拼圖上方，控制吸嘴將拼圖吸出，再控制吸嘴移動到下相機處拍照，識別二維碼，并定位，根據識別到的二維碼，最終將拼圖放置到正確的區域

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、查找工具集、交點工具集、創建幾何圖形工具集、ID工具、上相機引導定位、下相機引導定位、腳本應用

⑧PCB板檢測

將4個產品擺放在原料區，通過PLC控制上相機運動到原料區上方，通知相機拍照，視覺軟件尺寸檢測，并定位，PLC控制吸嘴移動到產品上方，控制吸嘴將產品取出，并移動到下相機處拍照，識別底部二維碼和字符，進行比對，并定位，最后將產品按照順序放到成品區域。

考核知識點：相機光源連接與調試、采集圖像、標定工具、模板匹配工具、查找工具集、交點工具集、創建幾何圖形工具集、測量工具集、ID工具、字符識別工具、上相機引導定位、下相機引導定位、腳本高級應用

20、視覺軟件

①圖形化的流程編輯，可讓用戶在輕腳本的情況下，通過參數配置，快速實現視覺項目

②能實現圖像采集、圖像預處理、模板匹配、找圓、找邊、Blob分析、間隙測量、幾何測量、劃痕檢測，邊緣檢測、OCR 檢測、串口通訊、以太網通訊等一系列常用的功能，組合不同功能，能簡單快速生成工業視覺測量、檢測方案

③能夠創建至少6種算子塊

④至少包含采集設置、圖像采集、導入圖像、圖像緩存、導出圖像、標定、自動標定、光源標定、預處理、濾波、圖像拼接、圖像操作、二值化、縮放、通道提取、形態學、亮度、對比度及伽馬值調整、旋轉平移、鏡像、圖像裁剪、直方圖均衡化、光度立體、找點、找直線、找圓、灰度匹配、特征匹配、輪廓匹配、ROI 校正基準設置、生成 ROI、霍夫找圓、霍夫找直線、卡尺、間隙測量、幾何關系、自動對焦、顏色測量、灰度測量、對焦 3D 測量、Blob 分析、劃痕檢測、邊緣提取、輪廓操作、變量模型、輪廓度、輪廓對比、數據轉換、邊緣缺陷檢測、OCR、條碼識別、二維碼識別、TCP/IP、串口、通用 IO、Modbus、HID、鍵盤事件、PLC、邏輯運算、點數組轉換、Scriptor、變量設置、Overlay、延時、擴展庫、彈出對話框、導出到 CSV、變量讀寫、數據庫操作、退出程序等算子

21、伺服電機

數量：1臺

額定功率：不低于0.1KW

額定轉矩：不低于0.32N·M

額定電流：不低于1.3A

額定轉速：不低于3000rpm

最高轉速：不低于6000rpm

22、伺服電機

數量：3臺

額定功率：不低于0.4KW

額定轉矩：不低于1.27N·M

額定電流：不低于2.8A

額定轉速：不低于3000rpm

最高轉速：不低于6000rpm

23、伺服驅動器

數量：1臺

產品類型：脈沖型

負載：不小于100W

載波頻率：不低于12KHz

電流環采樣：不低于625KHz

位置環采樣：不低于8KHZ

速度環采樣：不低于16KHz

回零模式最小同步周期：≤125us

輪廓位置模式同步周期：≤125us

24、伺服驅動器

數量：3臺

負載：不小于400W

產品類型：脈沖型

載波頻率：不低于12KHz

電流環采樣：不低于625KHz

位置環采樣：不低于8KHZ

速度環采樣：不低于16KHz

回零模式最小同步周期：≤125us

輪廓位置模式同步周期：≤125us