工业机器人与智能视觉系统应用实训平台

☆1、设备概述

工业机器人与智能视觉系统应用实训平台是依据国家相关职业工种培养及鉴定标准，结合中国当前工业视觉相关岗位需求开发设计而成。主要面向非标自动化设备行业、标准设备制造行业、半导体及电子制造行业、3C电子集成行业、汽车制造行业、包装印刷行业、医药制造行业、纺织制造行业、食品加工行业及相关行业，主要从事视觉系统的现场安装、调试、维护、编写异常分析报告等工作岗位。

设备以模块方式自由组合，操作者可以在实训中训练工业视觉多种应用方向的检测技能，例如测量，检测、识别、引导定位、精确组装、3D应用等。除此以外，还可以学习机械装调、电气管路连接、程序设计、传感器应用、计算机应用、检修排故、触摸屏组态、伺服驱动控制等机电专业技能。

该设备技术涵盖面广，定位前瞻，是工业视觉系统运维教学实训、技能鉴定和技能竞赛的载体。

二、工业机器人与智能视觉系统应用实训平台-主要元件参数

1、上相机

分辨率：3072*2048

像元尺寸(μm)：2.4

芯片类型：CMOS行曝光

曝光方式：Rolling

帧率FPS：18

芯片尺寸：1/1.8"

数据接口：GigE

快门：25μS~1S

图像输出格式：Mono8，BayerRG8/10/10Packed，BayerGB8/10/10Packed,YUV422Packed

增益(dB) X1~X32

动态范围(dB)：66dB

相机通用协议：符合GigE Vision V2.0协议和GenICam标准

黑白/彩色：彩色

☆2、下相机

分辨率：2592*1944

像元尺寸(μm)：2.2

芯片类型：CMOS行曝光

曝光方式：Rolling

帧率FPS：23

芯片尺寸：1/2.5"

数据接口：GigE

快门：21.5μS~1S

增益(dB)：X1~X32

GPIO：6芯接口:1路光耦隔离输入，1路光耦隔 离输出，1路不带光耦隔离可配置输入输出

相机通用协议：符合GigE Vison V2.0协议和GenICam标准

黑白/彩色：黑白

3、上光源

发光颜色：白色；

发光角度：45°

消耗功率：不高于24V/6.3W

外壳尺寸（直径）：不低于90mm

4、下光源

发光颜色：白色；

发光角度：45°

消耗功率：不高于24V/6.3W

外壳尺寸（直径）：不低于90mm

5、光源控制器

发光方式：常亮/频闪

自动检测光源额定电流：连接10mA~0.5A 24V光源

手动设置最大输出电流：10mA~0.5A可设

连接器：2pin

亮度可调级别：256级亮度可调

保护：短路保护、过流保护

触发：电平触发

常用触发模式：亮度256级可设

常用触发脉宽：1~999ms

高亮触发模式：单通道以1A输出

高亮触发脉宽：0.01~5.00ms

触发响应时间：≤80μs

触发响应频率：≤4KHz

通道数：4

通信方式：RS232/以太网

6、上镜头

焦距mm：25

后焦距mm：11.54

工作距离mm：200~∞

光圈F/#：F1.4~F16

搭配芯片：1/3" | 1/2.5" | 1/1.8" | 2/3"

畸变(%)：<0.3%

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

镜头接口：C-Mount

☆7、下镜头

焦距mm：25

后焦距mm：11.54

工作距离mm：200~∞

光圈F/#：F1.4~F16

搭配芯片：1/3" | 1/2.5" | 1/1.8" | 2/3"

畸变(%)：<0.3%

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

镜头接口：C-Mount

8、输入电压：AC220V±10%/50HZ

总功率：低于5KW

环境要求：无易燃易爆和腐蚀气体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

高速输入：不小于200k(8路）

高速输出：不小于200k(5路）

掉电存储容量：不小于40k字

插补：两轴圆弧，直线

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

10、触摸屏：

显示器：7" TFT LCD

分辨率：800 x 480

亮度（cd/m²）：300

对比度：500:1

背光类型：LED

背光寿命：>30，000小时

显示色彩：16M

触控面板类型：四线电阻式

触控精度：动作区 长度（X）±2%，宽度（Y）±2%

闪存（Flash）：不低于128 MB

内存（RAM）：不低于128 MB

I/O端口：uSB Host、USB 2.0x1

以太网络：10/100 Base-Tx 1

串行接口：COM1:RS-232,COM2:RS-485 2W/4W

11、工控机：

处理器：不低于I7

运行内存：不低于8G

硬盘：不低于512G

鼠标：有线鼠标

键盘：有线键盘

12、显示器：

屏幕尺寸：19.5寸宽屏

可视尺寸：494mm

点距：0.2712(H)x0.2626(V)mm

亮度（典型值）：200cd/m²

对比度（典型值）：20000000:1（动态）

响应时间（典型值）：5ms

13、模组行程：行程X＞300mm、行程Y＞300mm、行程Z＞300mm；

14、模组导程：X轴导程10mm、Y轴导程10mm、Z轴导程10mm；

15、模组重复精度：X轴±0.02mm、Y轴±0.02mm、Z轴±0.02mm、R轴±0.1度；

16、R轴模组：R轴范围±45°mm；

17、设备重量：不高于400kg；

18、应用板尺寸：长≤300mm，宽≤200mm，高≤20mm；应用模块：不低于8个

19、应用模块：

①螺母分拣

在原料区内放置大小不同的4种螺母，通过PLC控制相机移动到原料区上方，通知相机采集图像，检测有无螺母，并判断螺母型号，匹配定位，再通过夹爪内撑抓取螺母，PLC控制夹爪移动到存储盒上方，松开夹爪，将螺母放到对应存储盒内。

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、引导定位、脚本应用

②书签检测

原料区内放置图案不同的4枚书签，通过PLC控制相机移动到原料区上方，采集图像，视觉软件判断书签图案并进行尺寸测量，判断书签类型，并定位，再通过吸嘴吸取书签，PLC控制吸嘴移动到成品区上方，分类放到成品区内。

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、棋盘格校正工具、模板匹配工具、卡尺工具、查找工具集、测量工具集、脚本应用

③划痕检测

将6枚书签随意摆放在原料区，通过PLC控制相机运动到原料区上方，采集图像，视觉软件判断书签表面是否有划痕，并定位，再通过吸嘴吸取书签，PLC控制吸嘴移动到成品区上方，根据软件判定结果，将书签放到成品OK区或NG区。

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、斑点工具、引导定位、脚本应用

④颜色识别

将8枚产品随意摆放在原料区（产品表面贴有标签，标签字符为F、U、N、A，每种字符分红绿两种颜色），通过PLC控制相机运动到原料区上方，采集图像，视觉软件判断颜色，识别字符，并定位，再通过吸嘴吸取产品，PLC控制吸嘴移动到成品区上方，根据软件判定结果，放置到对应成品区域。

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、字符识别工具、颜色匹配工具、引导定位、脚本应用

⑤飞拍检测

将9枚产品放置在待检区域内，通过PLC控制相机不间断连续运动，到预设点位进行取像，通过视觉软件识别产品颜色。再通过吸嘴吸取产品，PLC控制吸嘴移动到成品区上方，根据软件颜色识别的结果，分类放置到对应成品区域。

考核知识点：相机光源连接与调试、硬件触发相机采集图像、颜色匹配工具、脚本应用

⑥精密组装

1. 将产品A任意摆放在原料区，产品B放置在成品区，通过PLC控制上相机移动到原料区上方，通知相机拍照，视觉软件定位，通过吸嘴将产品A吸出

2. PLC控制吸嘴移动到下相机处，产品A第一次拍照，计算旋转角度，PLC控制U轴旋转，然后进行第二次拍照，计算X、Y偏移

3. PLC根据软件结果，控制吸嘴移动到成品区完成精确组装

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、查找工具集、交点工具集、创建几何图形工具集、上相机引导定位、下相机引导定位、脚本应用

⑦拼图应用

将9块拼图板（拼图背面印有二维码）任意摆放在原料区，通过PLC控制上相机移动到原料区上方，PLC通知相机拍照，视觉软件定位，PLC控制吸嘴移动到拼图上方，控制吸嘴将拼图吸出，再控制吸嘴移动到下相机处拍照，识别二维码，并定位，根据识别到的二维码，最终将拼图放置到正确的区域

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、查找工具集、交点工具集、创建几何图形工具集、ID工具、上相机引导定位、下相机引导定位、脚本应用

⑧PCB板检测

将4个产品摆放在原料区，通过PLC控制上相机运动到原料区上方，通知相机拍照，视觉软件尺寸检测，并定位，PLC控制吸嘴移动到产品上方，控制吸嘴将产品取出，并移动到下相机处拍照，识别底部二维码和字符，进行比对，并定位，最后将产品按照顺序放到成品区域。

考核知识点：相机光源连接与调试、采集图像、标定工具、模板匹配工具、查找工具集、交点工具集、创建几何图形工具集、测量工具集、ID工具、字符识别工具、上相机引导定位、下相机引导定位、脚本高级应用

20、视觉软件

①图形化的流程编辑，可让用户在轻脚本的情况下，通过参数配置，快速实现视觉项目

②能实现图像采集、图像预处理、模板匹配、找圆、找边、Blob分析、间隙测量、几何测量、划痕检测，边缘检测、OCR 检测、串口通讯、以太网通讯等一系列常用的功能，组合不同功能，能简单快速生成工业视觉测量、检测方案

③能够创建至少6种算子块

④至少包含采集设置、图像采集、导入图像、图像缓存、导出图像、标定、自动标定、光源标定、预处理、滤波、图像拼接、图像操作、二值化、缩放、通道提取、形态学、亮度、对比度及伽马值调整、旋转平移、镜像、图像裁剪、直方图均衡化、光度立体、找点、找直线、找圆、灰度匹配、特征匹配、轮廓匹配、ROI 校正基准设置、生成 ROI、霍夫找圆、霍夫找直线、卡尺、间隙测量、几何关系、自动对焦、颜色测量、灰度测量、对焦 3D 测量、Blob 分析、划痕检测、边缘提取、轮廓操作、变量模型、轮廓度、轮廓对比、数据转换、边缘缺陷检测、OCR、条码识别、二维码识别、TCP/IP、串口、通用 IO、Modbus、HID、键盘事件、PLC、逻辑运算、点数组转换、Scriptor、变量设置、Overlay、延时、扩展库、弹出对话框、导出到 CSV、变量读写、数据库操作、退出程序等算子

21、伺服电机

数量：1台

额定功率：不低于0.1KW

额定转矩：不低于0.32N·M

额定电流：不低于1.3A

额定转速：不低于3000rpm

最高转速：不低于6000rpm

22、伺服电机

数量：3台

额定功率：不低于0.4KW

额定转矩：不低于1.27N·M

额定电流：不低于2.8A

额定转速：不低于3000rpm

最高转速：不低于6000rpm

23、伺服驱动器

数量：1台

产品类型：脉冲型

负载：不小于100W

载波频率：不低于12KHz

电流环采样：不低于625KHz

位置环采样：不低于8KHZ

速度环采样：不低于16KHz

回零模式最小同步周期：≤125us

轮廓位置模式同步周期：≤125us

24、伺服驱动器

数量：3台

负载：不小于400W

产品类型：脉冲型

载波频率：不低于12KHz

电流环采样：不低于625KHz

位置环采样：不低于8KHZ

速度环采样：不低于16KHz

回零模式最小同步周期：≤125us

轮廓位置模式同步周期：≤125us