基于視覺(jué)識(shí)別的自動(dòng)輸送線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 基于視覺(jué)識(shí)別自動(dòng)輸送線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 在工業(yè)制造中，手工已經(jīng)滿足不了大批量、高強(qiáng)度的制造活動(dòng)，機(jī)械視覺(jué)可以代替肉眼在高危工作環(huán)境下操作，并且還能保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度；主動(dòng)傳輸線避免了手工直接參與，減少了制造費(fèi)用。為此設(shè)計(jì)研發(fā)了依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系。 依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系主要由可編程邏輯控制器、智能攝像機(jī)、光照、光電換能器、雙軸氣缸和VFD等組合而成。智能攝像機(jī)用于辨認(rèn)制造線上工件的類型和位置，而且將數(shù)據(jù)得到到制造線的可編程邏輯控制器，智能攝像機(jī)與可編程邏輯控制器經(jīng)過(guò)串口完成數(shù)據(jù)通信。 本文首先闡述依據(jù)視覺(jué)

2、辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系現(xiàn)狀、運(yùn)用、進(jìn)展和探究該課題的意義。接著闡述體系的方案設(shè)計(jì)，方案設(shè)計(jì)包括體系構(gòu)造設(shè)計(jì)，硬設(shè)備選型和軟件設(shè)計(jì)，而且闡述了SIMATICS G120VFD和信捷X-Sight SV4-30M智能化一體攝像機(jī)以及西門子S7-1200 可編程邏輯控制器等裝置性能。然后根據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)主動(dòng)傳輸線工作流程編輯了主動(dòng)傳輸線體系工件辨認(rèn)、數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)裙δ馨鍓K及攝像機(jī)工位、工作抓取工位相互配合動(dòng)作的邏輯指令序列。最后進(jìn)行仿真測(cè)驗(yàn)，而且分析仿真結(jié)果和實(shí)踐歷程中所遇到的難題。 關(guān)鍵詞：機(jī)械視覺(jué) 照片處理 S7-1200可編程邏輯控制器 主動(dòng)制造線 III

3、Design of Automatic Transmission Line Control System Based on Visual Recognition Abstract In the industrial production, the artificial has been unable to meet the large quantities of high-intensity production activities, machine vision can replace the human eye in high-risk working environment oper

4、ations, but also to ensure the accuracy of the test results; automatic transmission line can avoid manual direct participation, Reduce production costs, shorten the production cycle. The automatic transmission line control system based on visual recognition is designed and developed for this purpose

5、. The automatic transmission line control system based on visual recognition is mainly composed of intelligent camera, photoelectric sensor, light source, double cylinder, PLC and frequency converter. Intelligent camera is used to identify the type and location of the workpiece on the production li

6、ne, and the data output to the production line PLC, intelligent camera and PLC through the serial port to complete data communication. This paper first introduces the status of the automatic transmission line control system based on visual recognition, the application, the development and the signi

7、ficance of the research. Then, the design of the system is introduced. The design of the system includes system structure design, hardware selection and software design. The performance of the SIMATIC S712000 and the Siemens S7-1200 PLC are introduced. And then according to the automatic production

8、line work flow prepared automatic production line system workpiece identification, data processing and transmission and other functional modules and automatic line camera station, work with each other to grasp the work of the logical program. Finally, simulation debugging, and summed up the problems

9、 encountered in the practice. Key Words Machine vision Image processing S7-1200PLC Automatic production line 目錄 第1章 緒論 1 1.1體系概述 1 1.2國(guó)內(nèi)外探究現(xiàn)狀 1 1.3運(yùn)用與進(jìn)展 2 1.4探究該課題的意義 2 第2章 方案設(shè)計(jì) 4 2.1體系構(gòu)造設(shè)計(jì) 4 2.2體系硬設(shè)備選取 4 2.3體系軟件設(shè)計(jì) 5 第3章 體系硬設(shè)備構(gòu)造 7 3.1視覺(jué)體系 7 3.1.1光照 7 3.1.2鏡頭 7

10、 3.1.3智能攝像機(jī) 8 3.1.4光照掌控器 8 3.2主動(dòng)制造線 9 3.2.1檢測(cè)器件 9 3.2.2驅(qū)動(dòng)裝置 9 3.3體系硬設(shè)備構(gòu)造 11 3.3.1智能攝像機(jī)的安裝 11 3.3.2主動(dòng)制造線構(gòu)造 11 第4章 體系軟件設(shè)計(jì) 13 4.1攝像機(jī)指令序列設(shè)計(jì) 13 4.1.1攝像機(jī)參變量裝配 13 4.1.2 照片辨認(rèn) 14 4.2主動(dòng)制造線軟件設(shè)計(jì) 17 4.2.1博途軟件 17 4.2.2硬設(shè)備組態(tài) 17 4.2.3主

11、動(dòng)制造線指令序列 18 4.3體系集成 20 4.3.1攝像機(jī)通信指令序列設(shè)計(jì) 20 4.3.2數(shù)據(jù)處理 22 第5章 體系聯(lián)調(diào)與總結(jié) 24 5.1測(cè)驗(yàn) 24 5.2總結(jié) 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 IV 第1章 緒論 1.1體系概述 利用機(jī)械代替肉眼辨認(rèn)東西收取訊息，而且對(duì)所提取的訊息加以處理和分析從而實(shí)現(xiàn)某種掌控目的，也就是所說(shuō)的依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的工業(yè)檢測(cè)裝置。主動(dòng)傳輸線經(jīng)過(guò)氣動(dòng)，液壓，電動(dòng)機(jī)，換能器和電氣掌控體系聯(lián)合工作，使體系按照特定的指令序列連續(xù)主動(dòng)地進(jìn)行制造活動(dòng)。

12、在工業(yè)制造中，經(jīng)過(guò)機(jī)械視覺(jué)和主動(dòng)傳輸線聯(lián)合運(yùn)用就組成了依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系。與肉眼不同的是，依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系更注重的是被測(cè)東西的大小，形狀以及位置等，且該體系一般工作歷程如下，被測(cè)東西被主動(dòng)傳輸線傳輸至攝像體系處，收取單元接收由換能器發(fā)送的觸發(fā)脈沖，而且按照設(shè)定指令序列向攝像機(jī)與照明體系發(fā)送觸發(fā)脈沖，燈光照明與電子快門并且開(kāi)啟，兩者時(shí)間應(yīng)相匹配，然后掃描而且得到照片，照片收取單元接收而且將其數(shù)字化并且實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)處理器處理，分析照片來(lái)達(dá)到掌控目的。 1.2國(guó)內(nèi)外探究現(xiàn)狀 依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系正在向大型化方向進(jìn)展，遠(yuǎn)距離，大批量，高精度運(yùn)輸也成為主

13、動(dòng)傳輸科技探究領(lǐng)域一個(gè)深刻的方面，傳輸機(jī)和機(jī)械視覺(jué)的適用區(qū)間也在逐漸擴(kuò)大中。低能耗、低噪聲是主動(dòng)制造線的一個(gè)進(jìn)展走向。 無(wú)論是二十世紀(jì)五十年代的二維照片的探究還是六十年代的三維機(jī)械視覺(jué)的探究，這些都是視覺(jué)探究的初級(jí)時(shí)期，真正步入正軌還是二十一世紀(jì)之后。從進(jìn)展的走向來(lái)看，機(jī)械視覺(jué)體系愈來(lái)愈依靠PC科技，而且且更易于訊息集成，嵌入式體系將在市場(chǎng)內(nèi)有廣闊的前景。 韓國(guó) Phoenics 公司制造的主動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)代表當(dāng)今 PCB檢測(cè)裝置的最高水平，替代肉眼全面檢測(cè) PCB 的貼裝及焊錫狀況。德國(guó)西門子公司在工業(yè)照片處理方面擁有多年經(jīng)驗(yàn)積累，SIMATIC VIDEOMAT是第一個(gè)高性能的單色和彩色

14、照片處理體系，而且成為西門子主動(dòng)化體系中極深刻的產(chǎn)品。伴隨著工業(yè)主動(dòng)化的飛速進(jìn)展，全球產(chǎn)業(yè)構(gòu)造優(yōu)化升級(jí)，制造業(yè)向科技密集型轉(zhuǎn)變，為依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系的進(jìn)展提供了源源不斷的動(dòng)力。國(guó)外的視覺(jué)辨認(rèn)主動(dòng)傳輸線大多數(shù)運(yùn)用于半導(dǎo)體行業(yè)，還有質(zhì)量檢測(cè)和電子行業(yè)等，而且得到了普遍運(yùn)用。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，國(guó)內(nèi)的機(jī)械視覺(jué)科技水平相對(duì)落后，但我國(guó)的視覺(jué)科技在龐大的需求和運(yùn)用中水平不斷提高，機(jī)械視覺(jué)核心科技也漸漸被我們掌握，再加上市場(chǎng)對(duì)視覺(jué)體系的大量需求，依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系便成了一個(gè)異?；馃岬奶骄款I(lǐng)域，也正在由初期的低端向高端前進(jìn)。 1.3運(yùn)用與進(jìn)展 工件的傳輸與檢測(cè)在各行各業(yè)運(yùn)用尤為

15、普遍，伴隨科技進(jìn)展，大眾對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，主動(dòng)化科技便日益受到大眾的重視，而依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系憑借其高效率，高智能，高精度等優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)探究和工程實(shí)踐中的地位越來(lái)越高。 現(xiàn)如今，軸承制造裝配線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度的主動(dòng)化，但是其質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題還未達(dá)到應(yīng)有的主動(dòng)化。而X-Sight的SV4-30M（亦是本文所運(yùn)用的智能攝像機(jī)）恰恰適合解決這個(gè)問(wèn)題，它能配合主動(dòng)傳輸線代替手工完成缺珠，缺針，表面劃傷和字符檢測(cè)的任務(wù)，最深刻的是它的費(fèi)用最低，是制造廠家不二的選取。攝像機(jī)的瑕疵檢測(cè)儀器能在近紅外光照映射下檢測(cè)出太陽(yáng)能電池制造歷程中產(chǎn)生的印刷缺陷，邊緣斷柵，表面漏電等問(wèn)題，節(jié)約人力費(fèi)用，

16、提高產(chǎn)品品質(zhì)。因此，探究視覺(jué)辨認(rèn)主動(dòng)傳輸線領(lǐng)域，對(duì)全球制造業(yè)的進(jìn)展意義重大。依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線體系是當(dāng)今社會(huì)進(jìn)展的一個(gè)大方向，并且也面臨著諸多問(wèn)題，比如面對(duì)比較復(fù)雜的目標(biāo)東西時(shí)，機(jī)械視覺(jué)也會(huì)和肉眼一樣出現(xiàn)差錯(cuò)，從而降低視覺(jué)體系的可靠性和精準(zhǔn)度。其次，當(dāng)下還未達(dá)到某個(gè)視覺(jué)體系在任何情況下都通用。因此，在視覺(jué)辨認(rèn)主動(dòng)傳輸線方面，我們還有很長(zhǎng)的路要去探索。 1.4探究該課題的意義 主動(dòng)制造線已經(jīng)成為了工業(yè)制造中的生命線，其避免手工直接參與，省去了人力和物力，也縮短了工業(yè)制造周期。人能夠能動(dòng)的改造客觀世界，但人的自身能力存在局限性，在工業(yè)制造中，肉眼不能持續(xù)地，準(zhǔn)確和精密地完成重復(fù)性極高的產(chǎn)

17、品質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)，在一些極具危險(xiǎn)性的工作環(huán)境人很難按照要求準(zhǔn)確和精密地完成任務(wù)。這時(shí)用依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系代替手工顯得至關(guān)深刻。 肉眼能察覺(jué)的最小瑕疵是0.3毫米，而機(jī)械視覺(jué)可實(shí)現(xiàn)千分之一英寸，大大提高了精準(zhǔn)度，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。肉眼可以感知的光的區(qū)間有限，而且且受大氣層的影響，運(yùn)用機(jī)械視覺(jué)可以拓寬視覺(jué)區(qū)間。在大批量制造的時(shí)候，人類的疲勞程度嚴(yán)重影響工作效率，精度也深受其影響，機(jī)械視覺(jué)可以避免這個(gè)缺陷，而且機(jī)械視覺(jué)體系維護(hù)費(fèi)用低，又代替肉眼省去了大量手工費(fèi)。依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系在某些行業(yè)有著不可替代的地位，探究該體系對(duì)社會(huì)科技的進(jìn)展有著深刻的意義。第2章 方案設(shè)計(jì)

18、 2.1體系構(gòu)造設(shè)計(jì) 可編程邏輯控制器、PC機(jī)和智能攝像機(jī)共同組成機(jī)械視覺(jué)體系，PC機(jī)經(jīng)過(guò)RJ45網(wǎng)口與攝像機(jī)相連接，可以處理照片、編輯和下載指令序列等?？删幊踢壿嬁刂破骱凸庹照瓶仄髀?lián)合掌控智能攝像機(jī)，且兩者經(jīng)過(guò)雙絞線進(jìn)行通信。機(jī)械視覺(jué)體系框圖如圖2-1所示。 在智能攝像機(jī)完成上電后，執(zhí)行啟動(dòng)指令序列，其中啟動(dòng)指令序列包含三個(gè)方面的功能，首先是檢查攝像機(jī)的硬設(shè)備情況，其次是檢查攝像機(jī)的體系指令序列的情況，最后是檢查是否需要固件升級(jí)，換言之就是看上位機(jī)軟件 X-Sight Studio 與攝像機(jī)的固件的版本是否相同。體系指令序列包括收取、測(cè)驗(yàn)、使用以及停止這四種模式。體系指令序列也包含幾個(gè)

19、方面的功能，一方面辨認(rèn)東西收取照片訊息，另一方面將照片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量訊息，最后將數(shù)字量訊息得到。 智能攝像機(jī)的通訊方式有兩種，分別是串口通信和以太網(wǎng)通信。任意一個(gè)RS-485裝置都可以與攝像機(jī)進(jìn)行通信，兩者經(jīng)過(guò)RS-485通信，但前提是該裝置支持Modbus通信協(xié)議。100M以太網(wǎng)可以與100M以太網(wǎng)裝置通信，前提是該裝置支持MODBUS-TCP協(xié)議。 載著被測(cè)東西的托盤經(jīng)過(guò)入口光電換能器，入口光電換能器對(duì)其進(jìn)行托盤計(jì)數(shù)，托盤繼續(xù)在傳送帶的傳輸下前進(jìn)經(jīng)過(guò)拍照位光電換能器，拍照位氣缸彈起，拍照延時(shí)，延時(shí)完畢攝像機(jī)拍照，拍照完成后氣缸縮回，智能攝像機(jī)將收取到的數(shù)據(jù)傳輸給可編程邏輯控制器，并且托盤

20、放行為下一道工序做準(zhǔn)備。視覺(jué)辨認(rèn)主動(dòng)傳輸線使用歷程如圖2-2所示。 圖2-1 機(jī)械視覺(jué)體系框圖 2.2體系硬設(shè)備選取 依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系所選用攝像機(jī)的是信捷X-Sight SV4-30M智能化一體攝像機(jī)，攝像機(jī)能脫離PC機(jī)使用，且擁有CCD/CMOS換能器和DSP芯片，其中換能器可以收取高清照片，芯片可以處理收取的照片。收取、處理、存儲(chǔ)三個(gè)板塊再加上通信連接端組成智能攝像機(jī)。本文選用百萬(wàn)像素（Megapixel）低畸變鏡頭，照片失真程度小，價(jià)格也相對(duì)便宜。由于用鐵盒作為被測(cè)東西，只需要獲取黑白分明的鐵盒輪廓照片，故本文取用白色光照背向照明方式（將被測(cè)東西放置

21、于光照和攝像機(jī)之間即可）。 圖2-2體系使用歷程圖 鑒于所選取的白色光照亮度從頭至尾不曾變化，本文選用手動(dòng)光圈變焦鏡頭。根據(jù)實(shí)際情況考慮，選取靈活簡(jiǎn)便快速的西門子S7-1200可編程邏輯控制器。SIMATIC S7-1200可編程邏輯控制器可以經(jīng)過(guò)集成PROFINET連接端與多個(gè)裝置集成，主要經(jīng)過(guò)TCP/IP和TCP上的ISO。 電腦與電動(dòng)勢(shì)掌控器和攝像機(jī)的連接分別用交叉網(wǎng)線和SW-IO 串口線。經(jīng)過(guò)VFD來(lái)改變電機(jī)工作電動(dòng)勢(shì)頻率（本文要求40赫茲）來(lái)掌控主動(dòng)傳輸線的傳輸速度。 2.3體系軟件設(shè)計(jì) 固件升級(jí)完畢，而且完成電腦與智能攝像機(jī)的連接后，就需要用到軟件界面儀器箱中的儀器。

22、X-sight軟件的運(yùn)用儀器有預(yù)處理儀器，定位儀器，測(cè)量?jī)x器，計(jì)數(shù)儀器，瑕疵檢測(cè)，字符辨認(rèn)以及彩色提取。本文取用的是定位儀器。X-sight軟件定位儀器又分為點(diǎn)、線、圓、斑點(diǎn)、圖案和矩形內(nèi)圓定位。根據(jù)實(shí)際要求，本文選取了圖案定位。圖案定位是先提取樣板和搜索區(qū)域照片的特征，再進(jìn)行匹配，從而計(jì)算出模板和對(duì)象之間的幾何位姿關(guān)系。圖案定位中目標(biāo)搜索的最大個(gè)數(shù)，換言之，就是找出照片中匹配得分最高的目標(biāo)，默認(rèn)值是1，本文根據(jù)需要變成為3。在搜索區(qū)域區(qū)間內(nèi)，被測(cè)東西可能會(huì)出現(xiàn)在照片中的任意位置，也就是說(shuō)被測(cè)東西基準(zhǔn)點(diǎn) X、Y坐標(biāo)是任意的，因此，可以根據(jù)被測(cè)東西在照片中最有可能出現(xiàn)的地方，盡可能選取相對(duì)較小的

23、搜索區(qū)域，從而減少使用時(shí)間。 攝像機(jī)裝配包括攝像機(jī)別名，波特率，站號(hào)，局部窗口大小， 輸入口濾波時(shí)間以及CMOS 掌控參變量等訊息裝配。攝像機(jī)站號(hào)裝配中的站號(hào)與 RS-485 串口通信的站號(hào)相同，也與以太網(wǎng)通信 IP 地址的最后一位相同。 操作的觸發(fā)方式有：連續(xù)觸發(fā)、內(nèi)部定時(shí)觸發(fā)、外部觸發(fā)、通訊觸發(fā)四種觸發(fā)方式。連續(xù)觸發(fā)主動(dòng)收取照片；內(nèi)部定時(shí)觸發(fā)依據(jù)設(shè)定周期定時(shí)收取照片；外部觸發(fā)依據(jù)輸入口情況收取照片；通訊觸發(fā)依據(jù) Modbus寄存器地址 21-25 的情況收取照片。攝像機(jī)使用時(shí)，可以在一個(gè)掃描周期內(nèi)執(zhí)行多個(gè)操作。 第三章 體系硬設(shè)備構(gòu)造 3.1視覺(jué)體系 3.1.1光照 光照直

24、接影響視覺(jué)體系輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量，選取時(shí)應(yīng)該慎重。機(jī)械視覺(jué)體系中的照明體系都不是通用的，而使目標(biāo)訊息與背景訊息得到最佳分離提高體系定位精度和可靠性都必須經(jīng)過(guò)光照照明來(lái)達(dá)到。所以光照的選取對(duì)機(jī)械視覺(jué)體系意義重大。 選取光照時(shí)，首先要考慮光照的的顏色和形狀，因?yàn)樗鼈儧Q定著所收取照片的清晰度和失真度。根據(jù)光照的發(fā)光機(jī)理不同，光照可以分為高頻熒光燈，鹵素?zé)簦瑲怏w放電燈等。光照的選取也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)預(yù)期效果可以選取不同入射角度光照。表面不反光的東西可選取高角度映射（若被測(cè)東西反光最好用漫反射光照），照片整體較亮；被測(cè)東西輪廓和表面凹凸變化的可選取低角度映射，可以得到黑白分明的照片；曲面東西適合多角度映

25、射；根據(jù)映射方法的不同，光照大致可分為背向照明、前向照明和頻閃光照明等。如果只需要被測(cè)東西的輪廓照片，可用背向照明拍攝，得到的照片黑白分明。前向照明運(yùn)用方便，只要光照、被測(cè)東西和攝像機(jī)三者安裝在同一側(cè)即可。頻閃光要求攝像機(jī)拍攝頻率與光照頻率相同。取用和被測(cè)東西同色系的光會(huì)使照片變亮，和被測(cè)東西相反色系的光會(huì)使照片變暗。白色光照如圖3-1所示。 圖3-1 白色光照 3.1.2鏡頭 機(jī)械視覺(jué)體系最主要的部分就是鏡頭，它主要負(fù)責(zé)將成像目標(biāo)聚焦在照片換能器的光敏面上，鏡頭的好壞嚴(yán)重影響成像的景深，對(duì)比度，分辨率及各種像差。因此，鏡頭的選取會(huì)直接關(guān)系到機(jī)械視覺(jué)體系所發(fā)揮的真正作用，而且且在選取

26、鏡頭時(shí)必須要了解鏡頭的相關(guān)參變量，比如說(shuō)鏡頭的焦長(zhǎng)、分辨率、光圈大小以及連接端形式等。 鏡頭有手動(dòng)光圈和主動(dòng)光圈兩種類型，兩者所適用的場(chǎng)合不同。主動(dòng)光圈鏡頭主要經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)鏡頭的光圈，從而改變孔徑光闌的孔徑大小，進(jìn)而改變進(jìn)光量達(dá)到亮度調(diào)節(jié)，所以其適用于亮度保持變化的工作環(huán)境。手動(dòng)與主動(dòng)光圈鏡頭恰恰相反，手動(dòng)光圈鏡頭更加適用于亮度不變的工作環(huán)境，鏡頭焦長(zhǎng)的大小與視角的大小成反比。鏡頭還可以分為定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類，變焦就是鏡頭本身經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，從而增大焦長(zhǎng)變化區(qū)間，實(shí)質(zhì)上就是改變成像放大倍率，讓成像始終比較清晰。 3.1.3智能攝像機(jī) 攝像機(jī)是視覺(jué)體系的核心部分，而分辨率作為攝像機(jī)最

27、主要的性能參變量之一，其與攝像機(jī)的檔次成正比，但而且不是分辨率越高越好，而要依據(jù)電腦的速度，內(nèi)存和硬盤容量等仔細(xì)權(quán)衡。 照片收取卡決定了攝像頭的連接端類型，而攝像頭的連接端類型有黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。CCD和CMOS 照片換能器處理照片的理論相同，都是利用感光二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將照片轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，但是兩者在傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)方式上有區(qū)別。照片數(shù)據(jù)傳輸方式分為模擬傳輸方式和數(shù)字化傳輸方式。照片處理單元簡(jiǎn)單的說(shuō)就是對(duì)攝像機(jī)所收取的照片實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，而且對(duì)照片進(jìn)行預(yù)處理、特征提取及東西的分類與辨認(rèn)。信捷X-Sight智能攝像機(jī)集照片收取，照片處理，結(jié)果得到和對(duì)外通信于一體，簡(jiǎn)單方便。信捷智能攝像機(jī)分

28、為兩個(gè)部分，一個(gè)是智能攝像機(jī)運(yùn)用的編定程序軟件X-Sight Studio，另一個(gè)是下位機(jī)，即智能攝像機(jī)。X-Sight智能攝像機(jī)如圖3-2所示。 圖3-2 智能攝像機(jī) 圖3-3 光照掌控器 3.1.4光照掌控器 光照掌控器主要負(fù)責(zé)給光照供電，它不僅可以掌控光照的亮滅，還能調(diào)節(jié)光照的亮暗程度，并且也能達(dá)到頻閃。光照掌控器內(nèi)有兩路可控光照得到，兩路攝像機(jī)觸發(fā)端，和五路攝像機(jī)數(shù)據(jù)得到端，AB 端子為 RS485 通訊端口，兩路光照手動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，預(yù)留 7 路站號(hào)選取。常用的光照掌控器有兩種，分別是模擬掌控器（手動(dòng)調(diào)節(jié)

29、）以及數(shù)字掌控器（其他裝置遠(yuǎn)程掌控）。光照掌控器如圖3-3所示。 3.2主動(dòng)制造線 3.2.1檢測(cè)器件 檢測(cè)器件又名敏感器件，它主要負(fù)責(zé)把被測(cè)變量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的其他形式物理量，以便于指示的處理與運(yùn)用，是現(xiàn)代傳感科技中最為主要的環(huán)節(jié)。常用的檢測(cè)器件有限流元件、機(jī)械、電容、熱電、壓電和光電式等。 光電換能器主要的功能就是將光指示轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電指示，通常由光電器件，光學(xué)通路和光照共同組成，且光電器件是光電換能器的檢測(cè)器件。本文運(yùn)用反光板型光電換能器，利用熟知的反射理論去完成光電掌控。托盤中的被測(cè)東西擋住反光板反射的光（該光由發(fā)光器發(fā)出），收光器如未成功接收到光，光電開(kāi)關(guān)就得到一個(gè)開(kāi)關(guān)掌

30、控指示。光電換能器由于精度高，反應(yīng)靈敏，在工業(yè)制造中被普遍運(yùn)用。光電換能器如圖3-4所示。 圖3-4 光電換能器 3.2.2驅(qū)動(dòng)裝置 （1）VFD 操作裝置經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)完成對(duì)硬設(shè)備裝置的掌控，驅(qū)動(dòng)裝置就相當(dāng)于硬設(shè)備裝置的連接端。 VFD經(jīng)過(guò)改變交流電機(jī)的工作電動(dòng)勢(shì)頻率來(lái)達(dá)到對(duì)外部電力裝置的掌控。VFD包括檢測(cè)單元，驅(qū)動(dòng)單元，制動(dòng)單元和微處理單元。 本文運(yùn)用的SIMATICS G120VFD是板塊化的VFD，由操作面板部分，掌控單元以及功率板塊組成。SIMATICS G120VFD不需要制動(dòng)限流元件，是全球第一次將PROFIBUS總線和PROFINET總線通訊直接集成的V

31、FD，擁有優(yōu)化的工程構(gòu)造以及組態(tài)構(gòu)造。它的外部散熱片可以完成功率部分散熱的任務(wù)，體系對(duì)流可以解決電子部分冷卻的問(wèn)題-，在比較惡劣的環(huán)境下也能正常運(yùn)用。典型的故障報(bào)警有A0700（組態(tài)設(shè)置無(wú)效）,A0702（與PROFIBUS連接中斷）, A0703（設(shè)定值無(wú)效）, A0704（未被激活）, A0710（PROFIBUS通訊鏈接故障）等。功率板塊接線圖和SIMATICS G120VFD如下圖所示。 圖3-5 功率板塊接線圖 圖3-6 SIMATICS G120VFD （2）可編程邏輯控制器 可編定程序邏輯掌控器簡(jiǎn)稱可編程邏輯控制器，通常由電動(dòng)勢(shì)

32、，存儲(chǔ)器，中央處理單元，輸入得到連接端電路，通信板塊以及功能板塊組成。運(yùn)用可編定程序存儲(chǔ)器執(zhí)行用戶的指令，再經(jīng)過(guò)輸入/得到來(lái)達(dá)到對(duì)外掌控。 本文運(yùn)用的是西門子制造的S7-1200可編程邏輯控制器，它擁有集成的 PROFINET 連接端，可以用于PROFINET 網(wǎng)絡(luò)通信。 它還可以用通信板塊經(jīng)過(guò)RS232或RS485 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。S7-1200可編程邏輯控制器擁有三個(gè)板塊，分別是CPU 1211C、CPU 1212C 以及CPU 1214C，而且且三個(gè)中的任意一個(gè)板塊都能夠進(jìn)行拓展（在CPU之前加入指示板），而且且不會(huì)對(duì)掌控器的大小產(chǎn)生任何影響。如果在掌控器左側(cè)連接通訊板塊，就可以達(dá)到串行

33、通信。STEP 7 Basic 軟件為用戶研發(fā)、編輯和監(jiān)視掌控邏輯提供了良好的環(huán)境，它擁有LAD 和 FBD兩種編定程序語(yǔ)言，便于用戶的運(yùn)用。STEP 7 Basic 軟件不僅提供了創(chuàng)建項(xiàng)目和組態(tài) HMI 裝置的儀器，還提供了在線幫助體系，快捷地幫助用戶查找所需要的訊息。S7-1200可編程邏輯控制器如圖3-7所示。 圖3-7 西門子S7-1200可編程邏輯控制器 3.3體系硬設(shè)備構(gòu)造 3.3.1智能攝像機(jī)的安裝 RJ45 網(wǎng)口與 DB15 串口是智能攝像機(jī)上的兩個(gè)連接端，其中攝像機(jī)與電腦連接用交叉網(wǎng)線，攝像機(jī)與電動(dòng)勢(shì)掌控器連接用SW-IO 串口線。攝像機(jī)的電動(dòng)勢(shì)掌控器接線圖如

34、圖3-8所示，智能攝像機(jī)安裝尺寸如圖3-9所示，但也可以根據(jù)實(shí)際的需要作出有關(guān)的調(diào)整。 圖3-8攝像機(jī)電動(dòng)勢(shì)掌控器接線圖 圖3-9智能攝像機(jī)安裝尺寸圖 3.3.2主動(dòng)制造線構(gòu)造 托盤傳動(dòng)設(shè)備分成六個(gè)工位，如圖3-10所示。載著被測(cè)東西的托盤從工位6進(jìn)入流水線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏈?zhǔn)絺魉蛶В斜P被傳送帶傳送至工位4，也就是視覺(jué)檢測(cè)工位，視覺(jué)體系對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)后將收取到的數(shù)據(jù)傳輸給可編程邏輯控制器，而且將托盤放行至工位1，即機(jī)械人抓取工位，被測(cè)東西被機(jī)械人抓取至指定位置。 依據(jù)視覺(jué)辨認(rèn)的主動(dòng)傳輸線掌控體系由智能攝像機(jī)，掌控柜，光電換能器

35、，雙軸氣缸，VFD，流水線電機(jī)和傳動(dòng)設(shè)備等組成，取用可編程邏輯控制器體系掌控。視覺(jué)辨認(rèn)制造線現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造圖如圖3-11所示，主動(dòng)制造線掌控柜由變壓器，電動(dòng)勢(shì)開(kāi)關(guān)，蜂鳴器，啟動(dòng)按鈕，接觸器，可編程邏輯控制器等組成，掌控著整個(gè)流水線的運(yùn)作，如圖3-12所示。 圖3-10 制造線托盤放置圖 圖3-11-1視覺(jué)辨認(rèn)制造線現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造圖 圖3-11-2 視覺(jué)辨認(rèn)制造線現(xiàn)場(chǎng)俯視圖 圖3-12 主動(dòng)制造線掌控柜 第4章 體系軟件設(shè)計(jì) 4.1攝像機(jī)指令序列設(shè)計(jì) 4.1.1攝像機(jī)參變量裝配 信捷智能攝像機(jī)編定程序軟件運(yùn)用的是X-si

36、ght studio軟件，該編定程序軟件只適合使用在 Windows XP、Windows2000或以上平臺(tái)。菜單欄，常規(guī)儀器欄，攝像機(jī)儀器箱等共同組成軟件界面。 （1）IP地址設(shè)置 首先完成硬設(shè)備接線，再根據(jù)圖4-1步驟完成以太網(wǎng)卡的裝配，其中IP地址變成為：192.168.8.253；子網(wǎng)掩碼變成為：255.255.255.0，如圖4-2所示。 圖4-1以太網(wǎng)卡的裝配步驟圖 （2）攝像機(jī)連接 完成以太網(wǎng)卡裝配后，先打開(kāi)信捷智能攝像機(jī)運(yùn)用的X-sight studio編定程序軟件，單擊連接按鈕，軟件主動(dòng)的彈出搜索窗口，而且顯示已搜索到的可與電腦相連接的攝像機(jī)，點(diǎn)擊確定完成連接。

37、在與攝像機(jī)連接后，必須先查看上位機(jī)軟件 X-Sight Studio 與攝像機(jī)的固件兩者版本是否相同，如果不相同，上位機(jī)軟件指令序列就沒(méi)有辦法下載到攝像機(jī)中。如果攝像機(jī)固件的版本與軟件的版本不相符時(shí)，可以進(jìn)行固件更新，更新前，必須要先進(jìn)行電腦IP地址變成，將IP地址改為192.168.8.253，變成完電腦的IP地址以后，需重新上電啟動(dòng)智能攝像機(jī)，而且重新建立與電腦的連接。連接后，打開(kāi)體系固件而且將體系固件下載至智能攝像機(jī)，至此固件升級(jí)完畢，固件升級(jí)歷程中一定不能斷電。在體系固件升級(jí)完成之后，必須給攝像機(jī)重新上電啟動(dòng)，否則攝像機(jī)與上位機(jī)軟件連接時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無(wú)法連接。固件升級(jí)如圖4-3所示。

38、 圖4-2 以太網(wǎng)卡裝配 圖4-3 固件升級(jí) 4.1.2 照片辨認(rèn) 智能攝像機(jī)通常由四個(gè)部分組成，分別是收取板塊、處理板塊、存儲(chǔ)板塊和通信連接端。這四種模式有著一個(gè)共同的特點(diǎn)都支持通信，并且它們也有著獨(dú)自的特點(diǎn)。收取、測(cè)驗(yàn)、使用和停止這四個(gè)模式是攝像機(jī)的執(zhí)行歷程，四個(gè)模式負(fù)責(zé)執(zhí)行不同的任務(wù)。其中收取模式它僅僅負(fù)責(zé)被測(cè)東西照片的收取，不對(duì)所收取的照片進(jìn)行任何的處理，當(dāng)然也不會(huì)對(duì)外得到任何結(jié)果。測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ街粚?duì)上位機(jī)下載的照片進(jìn)行處理，它和收取模式一樣不會(huì)對(duì)外得到任何結(jié)果，與收取模式的區(qū)別在于它不負(fù)責(zé)收取照片。使用模式相當(dāng)于集收取模式和測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ接谝惑w，既收取照片又會(huì)對(duì)上位機(jī)下載的照片

39、進(jìn)行處理。除了完成這兩個(gè)任務(wù)，使用模式比收取和測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭€多執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，即對(duì)外得到結(jié)果。停止模式就非常簡(jiǎn)單了，相當(dāng)于平時(shí)所說(shuō)的停滯狀態(tài)，也就意味著它和使用模式是對(duì)立的，使用模式執(zhí)行的任務(wù)它都不執(zhí)行。 在電腦成功與智能攝像機(jī)連接后，單擊儀器欄中的收取 和顯示照片 按鈕，照片的顯示窗口就能顯示攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝的照片。通常拍攝的照片效果不如預(yù)期的理想，這時(shí)可以經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)攝像機(jī)的光圈和焦長(zhǎng)來(lái)解決問(wèn)題。調(diào)節(jié)攝像機(jī)的光圈，可以改變照片的亮暗程度；調(diào)節(jié)攝像機(jī)的焦長(zhǎng)，可以改變照片的清晰度。若調(diào)節(jié)完攝像機(jī)的光圈和焦長(zhǎng)之后依舊沒(méi)有實(shí)現(xiàn)理想的效果，還可以經(jīng)過(guò)上位機(jī)軟件 X-Sight Studio 來(lái)變成攝像

40、機(jī)的裝配，調(diào)節(jié)顯示效果。單擊體系，再點(diǎn)擊攝像機(jī)裝配，調(diào)節(jié)曝光時(shí)間和增益。照片收取如圖4-4所示。 圖4-4 照片收取 在完成攝像機(jī)的裝配后，用定位儀器中的圖案定位來(lái)辨認(rèn)東西。在攝像機(jī)下方擺放被測(cè)東西，擺放的時(shí)候盡量放正，單擊圖案定位，拖動(dòng)矩形框，將之前所擺放的被測(cè)東西包在矩形框中，點(diǎn)擊圖案定位儀器，拖動(dòng)矩形框，將要辨認(rèn)的東西包在矩形框中。在矩形框位置確定之后，軟件界面會(huì)主動(dòng)彈出一個(gè)窗口，可以在該窗口中變成目標(biāo)搜索的最大個(gè)數(shù)，本文將目標(biāo)搜索的最大個(gè)數(shù)變成為3。這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，顯示窗口有兩個(gè)矩形框，內(nèi)側(cè)的矩形框稱之為辨認(rèn)框，外側(cè)的矩形框稱之為搜索框，被測(cè)東西一旦超出了搜索框的區(qū)間，攝像機(jī)就

41、無(wú)法辨認(rèn)被測(cè)東西。 完成上述工作后，雙擊軟件界面下方結(jié)果表里的Tool1，在彈出的窗口中單擊學(xué)習(xí)，圖案定位到此完成。假設(shè)一開(kāi)始放置的是一個(gè)矩形被測(cè)東西，學(xué)習(xí)完這個(gè)矩形東西之后，在攝像機(jī)搜索框內(nèi)放置兩個(gè)矩形東西，攝像機(jī)就可以正確辨認(rèn)這兩個(gè)矩形東西。打開(kāi)軟件界面下方結(jié)果表里的Tool1，就可以獲取被測(cè)東西的位置訊息（目標(biāo)重心坐標(biāo)集合）。圖案定位如圖4-5所示。 圖4-5 圖案定位 學(xué)習(xí)完成后，單擊窗口，再點(diǎn)擊窗口中的Modbus裝配，在主動(dòng)彈出的窗口中添加裝配訊息。按圖4-6添加裝配。 圖4-6 添加裝配訊息 完成添加裝配后，單擊窗口，再點(diǎn)擊窗口中的Modbus 得到，在主動(dòng)彈出

42、的窗口中，此時(shí)只能在仿真界面查看被測(cè)東西的位置訊息（目標(biāo)重心集合），如圖4-7所示，因?yàn)檫€未把指令序列下載到只能攝像機(jī)中去。在智能攝像機(jī)操作裝配中，觸發(fā)方式可大致分為內(nèi)部定時(shí)觸發(fā)、通訊觸發(fā)、連續(xù)觸發(fā)、外部觸發(fā)這幾類，本文取用外部觸發(fā)，經(jīng)過(guò)外部的 X0 端口，觸發(fā)智能攝像機(jī)拍照，而且經(jīng)過(guò)Y4 發(fā)出拍照完成指示，如圖4-8所示。 圖4-7仿真Modbus得到監(jiān)控結(jié)果 圖4-8操作裝配 4.2主動(dòng)制造線軟件設(shè)計(jì) 4.2.1博途軟件 博途軟件是西門子公司研發(fā)的第一款擁有統(tǒng)一工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的全集成主動(dòng)化軟件，它可以對(duì)某些其他產(chǎn)品進(jìn)行組態(tài)，編定程序和測(cè)驗(yàn)。 4.2.2硬設(shè)備組態(tài)

43、 硬設(shè)備組態(tài)就是在網(wǎng)絡(luò)編輯器和裝置之間創(chuàng)建一個(gè)和實(shí)際硬設(shè)備體系相對(duì)應(yīng)的模擬體系，這其中包括實(shí)際用到的可編程邏輯控制器和HMI的型號(hào)和版本等。觸摸屏，可編程邏輯控制器和機(jī)械視覺(jué)體系三者經(jīng)過(guò)profinet連接通信。STEP 7 Basic軟件中設(shè)置的硬設(shè)備組態(tài)必須和現(xiàn)場(chǎng)的裝置組態(tài)型號(hào)相相同，如果型號(hào)不相同，指令序列編譯將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。硬設(shè)備組態(tài)如圖4-9所示。 圖4-9 硬設(shè)備組態(tài)圖 4.2.3主動(dòng)制造線指令序列 根據(jù)論文任務(wù)要求設(shè)計(jì)的流程圖如圖4-10如示。 圖4-10 流程圖設(shè)計(jì) 根據(jù)流程圖設(shè)計(jì)的機(jī)械視覺(jué)主動(dòng)制造線指令序列如下： IF #RunningTemp THE

44、N //使用狀態(tài)判斷 IF #EnterSwitchRTrig.Q THEN //入口光電換能器發(fā)出指示 #QuantityTemp := #QuantityTemp + 1; //入口光電換能器對(duì)托盤計(jì)數(shù) END IF; IF #CatchDoneTrig.Q AND #QuantityTemp>=1 THEN //工件抓取完成且托盤計(jì)數(shù)大于1 #QuantityTemp := #QuantityTemp - 1; //托盤計(jì)數(shù)減1 END IF; IF #CameraPoastionSwitchFtrig.Q THEN //拍照工位光電開(kāi)

45、關(guān)發(fā)出指示 #CameraPostionCylinder := 1; //拍照位氣缸彈起 END IF; #CameraStartDelay(IN:=#CameraPostionCylinder, PT:=T#2S); //智能攝像機(jī)拍照延時(shí)兩秒 IF #CameraStartDelay.Q AND #Auto THEN #CameraStart := 1; //智能攝像機(jī)拍照 END IF; IF #CameraDoneTrig.Q THEN //拍照完成指示發(fā)出 #CameraPostionCylinde

46、r ：=0； //拍照位氣缸縮回 #CameraStart := 0; //攝像機(jī)停止掃描拍照 END IF; IF #CatchPostionSwitchFtrig.Q THEN //抓取位光電換能器發(fā)出指示 #CatchpostionCylinder : =1; //抓取位氣缸彈起 END IF; IF #CatchPostionSwitchFtrig.Q AND “GVL”.gbAuto THEN #CatchStart :=1; //機(jī)械人抓取目標(biāo)東西 END IF; IF #CatchDoneTrig.Q THEN //抓取完成指

47、示發(fā)出 #CatchpostionCylinder := 0; //抓取位氣缸縮回 #CatchStart :=0; //機(jī)械人回歸原位 END IF; IF (NOT #AGVRcv) AND #EnterSwitchFTrig.Q THEN #AGVSend :=1; END IF; END IF; 4.3體系集成 4.3.1攝像機(jī)通信指令序列設(shè)計(jì) Modbus空間分為只讀寄存器和保持寄存器。在保持寄存器中的用戶裝配區(qū)，可任意進(jìn)行操作輸入?yún)⒆兞垦b配和操作得到結(jié)果裝配，而且將其映射至Modbus地址。實(shí)際操作工件訊息及對(duì)應(yīng)地址如圖4-11所示。

48、 圖4-11 工件訊息及對(duì)應(yīng)地址 本文的要求是一次性辨認(rèn)多個(gè)東西，因而辨認(rèn)的得到結(jié)果是個(gè)數(shù)組，而數(shù)組內(nèi)的各個(gè)元素也就是被測(cè)東西的坐標(biāo)訊息是不確定的，因此辨認(rèn)的得到結(jié)果是個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組。在腳本中不僅可以運(yùn)用自定義的變量，還可以運(yùn)用到軟件內(nèi)部的兩個(gè)存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果的變量。即尋找到目標(biāo)的個(gè)數(shù)tooli.Out.objectNum和目標(biāo)的重心坐標(biāo)集合tooli.Out.centroidPoint，其中目標(biāo)重心坐標(biāo)集合變量包括：目標(biāo)重心X軸坐標(biāo)tooli.Out.centroidPoint[i].x 和目標(biāo)重心Y軸坐標(biāo)tooli.Out.centroidPoint[i].y以及目標(biāo)重心角度偏移tooli

49、.Out.centroidPoint[i].angle 。 視覺(jué)腳本指令序列如下所示，因?yàn)楸疚膶⒛繕?biāo)搜索的最大個(gè)數(shù)變成成了3，所以在重心坐標(biāo)集合清零的時(shí)候要循環(huán)三次，且重心坐標(biāo)包含三個(gè)方面：X軸坐標(biāo)，Y軸坐標(biāo)和角度偏移。 圖4-12 攝像機(jī)腳本 tool4.Obj1No= tool1.Out.objectNum;//第一種東西的數(shù)據(jù) for(int i=0;i<3;i++) { tool4.mb1x[i]=0;// x 數(shù)據(jù)清零 tool4.mb1y[i]=0;// y 數(shù)據(jù)清零 tool4.mb1a[i]=0;// a 數(shù)據(jù)清零(角度) } for(int i

50、=0;i

51、東西的數(shù)據(jù) for(int i=0;i<3;i++) { tool4.mb2x[i]=0; //x數(shù)據(jù)清零 tool4.mb2y[i]=0; //y數(shù)據(jù)清零 tool4.mb2a[i]=0; //a數(shù)據(jù)清零(角度) } for(int i=0;i

52、; // 工件1的重心坐標(biāo) y 值 tool4.mb2a[i]=tool2.Out.centroidPoint[i].angle; // 工件1的重心坐標(biāo) a 值 } tool4.Obj1No= tool3.Out.objectNum;//第三種東西的數(shù)據(jù) for(int i=0;i<3;i++) { tool4.mb3x[i]=0; //x數(shù)據(jù)清零 tool4.mb3y[i]=0; //y數(shù)據(jù)清零 tool4.mb3a[i]=0; //a數(shù)據(jù)清零(角度) } for(int i=0;i

53、ctNum 工件3設(shè)定得到存放的個(gè)數(shù) { tool4.mb3x[i]=tool3.Out.centroidPoint[i].x; // 工件1的重心坐標(biāo) x 值 tool4.mb3y[i]=tool3.Out.centroidPoint[i].y; // 工件1的重心坐標(biāo) y 值 tool4.mb3a[i]=tool3.Out.centroidPoint[i].angle; // 工件1的重心坐標(biāo) a 值 } 4.3.2數(shù)據(jù)處理 可編程邏輯控制器對(duì)于視覺(jué)體系來(lái)說(shuō)是數(shù)據(jù)的接收方，必須要編輯接收指令序列。攝像機(jī)的Modbus裝配會(huì)將各個(gè)得到的變量裝配有關(guān)的地址。而可編程邏輯控制器與光

54、照掌控器的通信方式為Modbus通信，可編程邏輯控制器可以依據(jù)得到變量裝配的地址來(lái)讀取和利用得到變量。如圖4-13所示，托盤到達(dá)攝像機(jī)拍照工位發(fā)出指示給可編程邏輯控制器掌控器， 可編程邏輯控制器背景數(shù)據(jù)塊1中偏移地址的390字節(jié)的第0位經(jīng)過(guò)光照掌控器的X0發(fā)出指示觸發(fā)攝像機(jī)拍照。可編程邏輯控制器緩沖區(qū)數(shù)據(jù)塊1中偏移地址的390字節(jié)的第1位向光照掌控器Y0得到攝像機(jī)拍照完成指示。光照掌控器根據(jù)預(yù)先所編指令序列，可以把所收取到的照片訊息轉(zhuǎn)換成體系所需數(shù)字量訊息?？删幊踢壿嬁刂破鞲鶕?jù)Modbus裝配地址提取照片坐標(biāo)訊息。 圖4-13 攝像機(jī)主指令序列 第5章 體系聯(lián)調(diào)與總結(jié) 5.

55、1測(cè)驗(yàn) 首先將梯形圖指令序列，硬設(shè)備組態(tài)以及攝像機(jī)指令序列下載到可編程邏輯控制器中，按下啟動(dòng)按鈕，給體系上電。一般在攝像機(jī)內(nèi)部運(yùn)用雙緩沖照片收取機(jī)制，可以避免聯(lián)機(jī)后收取周期變化大跨度導(dǎo)致的掃描周期大跨度，加快了智能攝像機(jī)照片收取速度。攝像機(jī)裝配中的抓拍模式只在收到外部觸發(fā)請(qǐng)求后才開(kāi)始收取照片，而且且收取時(shí)間誤差掌控在一毫秒以內(nèi)，提高收取時(shí)間實(shí)時(shí)性的并且也增加了收取的時(shí)間。 為了保證可編程邏輯控制器經(jīng)過(guò)串口變成腳本參變量時(shí)的正常通信，必須將可編程邏輯控制器的回復(fù)超時(shí)時(shí)間設(shè)置稍微大一些。因?yàn)楸疚淖龅氖侵圃炀€中的視覺(jué)傳輸部分，所以一開(kāi)始就是AGV將載著被測(cè)東西的托盤送到主動(dòng)傳輸線的工位6，托盤經(jīng)

56、過(guò)入口光電換能器，光電換能器對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。接著托盤隨著主動(dòng)傳輸線勻速前進(jìn)，經(jīng)過(guò)智能攝像機(jī)拍照檢測(cè)工位換能器，也就是主動(dòng)傳輸線的工位4，此換能器的下降沿觸發(fā)智能攝像機(jī)拍照檢測(cè)工位氣缸彈起，托盤被氣缸擋住，攝像機(jī)拍照延時(shí)兩秒鐘如圖5-1所示。因?yàn)橥斜P和被測(cè)東西一開(kāi)始是運(yùn)動(dòng)的，如果不采取延時(shí)措施，在氣缸擋住托盤時(shí)，由于慣性定律，攝像機(jī)所收取的照片就會(huì)變得模糊不清，這樣就給收取被測(cè)東西位置集合帶來(lái)不必要的麻煩。兩秒鐘后，攝像機(jī)開(kāi)始拍照。完成拍攝以后，智能攝像機(jī)就會(huì)得到一個(gè)拍照完成指示給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器接收到完成指示后，拍照位氣缸縮回，托盤放行如圖5-2所示。拍照完成的并且觸發(fā)攝像機(jī)與

57、可編程邏輯控制器通訊，將攝像機(jī)所得到的照片數(shù)據(jù)傳遞給可編程邏輯控制器。托盤繼續(xù)勻速前進(jìn)，經(jīng)過(guò)抓取位置的光電換能器，觸發(fā)匯博機(jī)械人對(duì)目標(biāo)的抓取。單擊一鍵下載，將指令序列下載到智能攝像機(jī)，而且將軟件界面右上角仿真切換到攝像機(jī)界面如圖5-3所示，仿真和攝像機(jī)Modbus得到監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)如圖5-4和圖5-5所示。經(jīng)過(guò)觀察可見(jiàn)，無(wú)論是仿真還是攝像機(jī)，Modbus得到監(jiān)控結(jié)果都是相同的。 圖5-1托盤接近攝像體系 圖5-2 托盤放行 圖5-3 攝像機(jī)Modbus得到監(jiān)控結(jié)果 圖5-4 仿真Modb

58、us得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) 圖5-5 攝像機(jī)Modbus得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) 5.2總結(jié) 自從上學(xué)期期末收到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，我就開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)收集相關(guān)資料，但真正開(kāi)始著手畢業(yè)設(shè)計(jì)還是三月中旬。一開(kāi)始做的時(shí)候一片茫然，什么都不太懂。雖然之前學(xué)過(guò)一點(diǎn)機(jī)械視覺(jué)方面的內(nèi)容，但是學(xué)的只是簡(jiǎn)單的理論知識(shí)，沒(méi)有真正動(dòng)手操作過(guò)，對(duì)我來(lái)說(shuō)此課題還是有一定的難度的，這個(gè)時(shí)候手冊(cè)就顯得至關(guān)主要。 攝像機(jī)和其他電氣裝置一樣，上電以后都需要有一個(gè)啟動(dòng)歷程，這個(gè)啟動(dòng)歷程根據(jù)攝像機(jī)的不同持續(xù)十秒至二十秒。在這個(gè)啟動(dòng)歷程中，攝像機(jī)也有啟動(dòng)任務(wù)，一方面檢查本身的軟件和硬設(shè)備，另一方面查看固件更新情況，因此智能攝

59、像機(jī)在啟動(dòng)歷程中不能立即與攝像機(jī)進(jìn)行連接。攝像機(jī)在完成檢查和判斷后，攝像機(jī)就開(kāi)始執(zhí)行體系指令序列，這時(shí)候外部裝置電腦才能與攝像機(jī)連接。所以在攝像機(jī)上電后的十至二十秒時(shí)間內(nèi)是無(wú)法與外部裝置相連接的。上位機(jī)軟件 X-Sight Studio 與攝像機(jī)的固件兩者版本不相同時(shí)，必須要進(jìn)行固件升級(jí)，如果沒(méi)有進(jìn)行固件升級(jí)，指令序列就無(wú)法下載到攝像機(jī)里。但固件升級(jí)之后，我忘記重新給攝像機(jī)上電，導(dǎo)致攝像機(jī)一直無(wú)法與電腦連接，浪費(fèi)了我很長(zhǎng)一段時(shí)間。 攝像機(jī)上電以后，就會(huì)主動(dòng)進(jìn)入到使用狀態(tài)，如果攝像機(jī)裝配存在問(wèn)題或者操作裝配存在問(wèn)題時(shí)，攝像機(jī)就主動(dòng)進(jìn)入且固定在停止?fàn)顟B(tài)而無(wú)法手動(dòng)切換到使用板塊收取照片。重新下載攝

60、像機(jī)裝配和操作裝配可以解決這個(gè)問(wèn)題，在完成下載攝像機(jī)裝配后，還需要再次進(jìn)行操作裝配下載。在攝像機(jī)裝配中包含初始化的操作裝配，而初始化的操作裝配里不包含任何儀器，只能保證攝像機(jī)正常的使用。如果不下載操作裝配，就會(huì)有一個(gè)默認(rèn)的空工程將之前下載的工程替換掉，從而導(dǎo)致訊息的丟失。 在可編程邏輯控制器和攝像機(jī)通訊方面我也遇到了很多問(wèn)題，但在老師和同學(xué)的幫助下基本得到了解決。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成鞏固了我的專業(yè)知識(shí)，也讓我明白了讀書和查閱電氣產(chǎn)品手冊(cè)的主要性。并且我也培養(yǎng)了很多良好的習(xí)慣，對(duì)待學(xué)習(xí)和工作不能有絲毫懈怠，遇到困難的時(shí)候不能退縮，要敢于面對(duì)和克服，最主要的是要敢于創(chuàng)新。設(shè)計(jì)的成功與否而且不是最主要的

61、，主要的是在參與的歷程有沒(méi)有用心去做去感悟。 29 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）致謝 致 謝 2013高中畢業(yè)后來(lái)到無(wú)錫職業(yè)科技學(xué)院，時(shí)間如白駒過(guò)隙，大學(xué)三年的校園生活即將結(jié)束。在此，我要感謝所有支持而且給予我?guī)椭募胰撕屠蠋煛? 我第一個(gè)要感謝的就是我畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師孫曉艷老師，我所撰寫的論文都是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。孫老師認(rèn)真的工作態(tài)度以及對(duì)科學(xué)堅(jiān)持不懈的追求都給我?guī)?lái)了潛移默化的影響。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的歷程中，我不僅學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，還培養(yǎng)了很多良好的習(xí)慣，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作意義重大。在此我向?qū)O老師表示由衷的感謝。 最后我還要感謝我的父母和身邊同學(xué)，謝謝

62、你們給予我的支持與幫助，以后我會(huì)努力回報(bào)你們。 參考文獻(xiàn)： [1]陳萌，金龍國(guó).主動(dòng)制造線使用與維護(hù).北京.中國(guó)水利水電出版社，2012.9 [2]吳明亮，樊明龍.主動(dòng)化制造線科技.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.8 [3]余文勇，石繪.機(jī)械視覺(jué)主動(dòng)檢測(cè)科技.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2013.7 [4]趙鵬.機(jī)械視覺(jué)理論及運(yùn)用.北京.電子工業(yè)出版社，2011.12 [5]孫國(guó)棟，趙大興.機(jī)械視覺(jué)檢測(cè)理論與算法.北京.科學(xué)出版社，2015.11 [6]趙鵬.機(jī)械視覺(jué)探究與進(jìn)展.北京.科學(xué)出版社，2012.8 [7]陳兵旗.機(jī)械視覺(jué)科技及運(yùn)用實(shí)

63、例詳解.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2014.4 [8]張春芝.主動(dòng)制造線安裝、測(cè)驗(yàn)與指令序列設(shè)計(jì).北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.9 [9]童澤.主動(dòng)制造線的拆裝與測(cè)驗(yàn).北京.電子工業(yè)出版社，2013.5 [10]興軍亮，艾海舟.照片處理、分析與機(jī)械視覺(jué).北京.清華大學(xué)出版社，2016.7 [11]賈云得.機(jī)械視覺(jué).北京.科學(xué)出版社,2000.6 [12]夏德深,傅德勝.現(xiàn)代照片處理科技與運(yùn)用.南京.東南大學(xué)出版社,2001.3 [13]張廣軍．機(jī)械視覺(jué)．北京：科學(xué)科技出版社，2005.11 [14]徐建華.照片處理與分析.北京.科學(xué)出版社，1992.5 [15]張廣軍．視覺(jué)測(cè)量.

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