机器人视觉对位系课件9.8
合集下载
机器人视觉技术及应用教学课件(共8章)第1章 机器视觉技术概述
为工业增智 为教育赋能
14
机器视觉技术概述
2
机器视觉系统概念
2.1
机器视觉系统概念
15
2.1 机器视觉系统概念
机器视觉系统概念
• 机器视觉系统是通过机器视觉产品（即图像摄取装置）将被摄取目标转换成图像信号，传 送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布的亮度、颜色等信息， 转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别 的结果来控制现场的设备动作。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
镜头焦距f
视 野
工作距离d
相 机
范
靶
围
面
W
m
f=m*d/W
为工业增智 为教育赋能
25
3.3 CCD摄像机
CCD摄像机
• 目前CCD摄像机以其小巧、 可靠、清晰度高等特点在 商用与工业领域都得到了 广泛地使用。CCD摄像机 按照其使用的CCD器件可 以分为线阵式（卷帘快门） 和面阵式（全局快门）两 大类。
研究小组，于1977年提出了不同于“积木世界”分析方法的计算视觉理论； • 20世纪80年代到20世纪90年代中期，机器视觉获得蓬勃的发展，新概念，新方法，
1.1 机器视觉的起源与发展
• 在中国，视觉技术的应用开始于20世纪90年代，但在各行业的应用几乎一片空白。到21世 纪，视觉技术开始在自动化行业成熟应用
为工业增智 为教育赋能
19
3.1 机器视觉系统
• 此外，还有以智能相机为中心的机器视觉系统形态，将照明、成像、处理内置于相机内部， 一台相机即可完成机器视觉系统的全部功能。
为工业增智 为教育赋能
20
3.2 光源照明技术与光学镜头
机器人视觉应用PPT课件
第20页/共42页
3. 锐化 与平滑处理相反，为了突出图像中的高频成分，使轮廓增强可以采用锐
化处理
第21页/共42页
二、图像的分离 1. 图像的边沿检测
边沿检测作为各种物体检测算法的最初预处理步骤，在机器人视觉中具有 重要的作用。
（1）基本公式 从原理上看，绝大多数边沿检测方法的主导思想是局部微分算子的计
第8页/共42页
第9页/共42页
一、机器人视觉系统的硬件系统 机器人视觉系统的硬件组成： （1）景物和距离传感器：常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器 和结构光设备等。 （2）视频信号数字化设备。 （3）视频信号快速处理器：如DSP系统。 （4）计算机及其外设。 （5）机器人及其控制器。
第24页/共42页
（3）阈值化 图像阈值是工业机器人视觉系统进行物体检测的主要技术之一，尤其
是对于高数据吞吐量的应用，阈值化更为有效。
可分割的强度直方图 (a)利用单一阈值分割；(b)多阈值分割
第25页/共42页
2. 图像的边沿连接和边界检测 在理想情况下，检测强度不连续性的方法给出的应当只是那些位于物体
第37页/共42页
另一种视觉导引的应用也是起始于汽车工业，即焊接机器人的视觉导 引——焊缝跟踪。汽车工业使用的机器人大约一半是用于焊接。
第38页/共42页
另一典型的应用是荷兰Oldelft公司研制Seampilot视觉系统。该系统 已被许多机器人公司用于组成视觉导引焊接机器人。
第39页/共42页
第15页/共42页
第节 视觉信息的处理
第16页/共42页
视觉处理过程及方法
视觉信息的处理如图所示，包括预处理、分割、特征抽取和识别四个模块。
第17页/共42页
3. 锐化 与平滑处理相反，为了突出图像中的高频成分，使轮廓增强可以采用锐
化处理
第21页/共42页
二、图像的分离 1. 图像的边沿检测
边沿检测作为各种物体检测算法的最初预处理步骤，在机器人视觉中具有 重要的作用。
（1）基本公式 从原理上看，绝大多数边沿检测方法的主导思想是局部微分算子的计
第8页/共42页
第9页/共42页
一、机器人视觉系统的硬件系统 机器人视觉系统的硬件组成： （1）景物和距离传感器：常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器 和结构光设备等。 （2）视频信号数字化设备。 （3）视频信号快速处理器：如DSP系统。 （4）计算机及其外设。 （5）机器人及其控制器。
第24页/共42页
（3）阈值化 图像阈值是工业机器人视觉系统进行物体检测的主要技术之一，尤其
是对于高数据吞吐量的应用，阈值化更为有效。
可分割的强度直方图 (a)利用单一阈值分割；(b)多阈值分割
第25页/共42页
2. 图像的边沿连接和边界检测 在理想情况下，检测强度不连续性的方法给出的应当只是那些位于物体
第37页/共42页
另一种视觉导引的应用也是起始于汽车工业，即焊接机器人的视觉导 引——焊缝跟踪。汽车工业使用的机器人大约一半是用于焊接。
第38页/共42页
另一典型的应用是荷兰Oldelft公司研制Seampilot视觉系统。该系统 已被许多机器人公司用于组成视觉导引焊接机器人。
第39页/共42页
第15页/共42页
第节 视觉信息的处理
第16页/共42页
视觉处理过程及方法
视觉信息的处理如图所示，包括预处理、分割、特征抽取和识别四个模块。
第17页/共42页
工业机器人视觉系统组成及介绍模板PPT课件
2.工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往 比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器 视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光 谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质 量较差，不利于分析处理。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
F接口镜头是尼康镜头的接口标准，所以又称尼康口，也是工业摄 像机中常用的类型，一般摄像机靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准， 一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面大小
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
4.工业相机与普通相机的区别
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接 口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系， 只是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 机不能用CS口的镜头。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
F接口镜头是尼康镜头的接口标准，所以又称尼康口，也是工业摄 像机中常用的类型，一般摄像机靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准， 一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面大小
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
4.工业相机与普通相机的区别
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接 口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系， 只是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 机不能用CS口的镜头。
EPSON机器人视觉培训讲座教学PPT课件
EPSON机器人视觉应用领域
工业制造
在自动化生产线中，EPSON机器人视觉系统可用于零部 件的自动识别和定位、产品质量的自动检测等，提高生产 效率和产品质量。
物流仓储
在智能仓储系统中，EPSON机器人视觉技术可实现货物 的自动识别和分类、库位的自动规划和优化等，提高物流 效率和准确性。
医疗卫生
EPSON机器人视觉系统可用于医疗影像的自动分析和诊 断、手术机器人的自动导航和定位等，提高医疗水平和效 率。
运动控制。
视觉传感器
如相机、镜头、光源等 ，用于捕捉图像信息。
图像采集卡
将视觉传感器捕捉的图 像信息转换为数字信号
，供计算机处理。
计算机
用于运行图像处理软件 ，对图像进行分析和处
理。
软件组成
01
02
03
图像处理软件
对采集的图像进行预处理 、特征提取、目标识别等 操作。
机器人控制软件
根据图像处理结果，生成 机器人运动控制指令。
系统集成的原理
基于开放性和模块化设计思想，通过 统一的标准和规范，实现各子系统之 间的互联互通和协同工作，提高整体 系统的性能和效率。
常见系统集成方法及应用场景
硬件集成
将不同厂商的硬件设备通过接口转换、协议转换等方式进 行连接和通信，实现设备间的协同工作。应用场景如工业 自动化生产线、智能家居等。
定位。
常见识别与定位方法及应用场景
基于形状特征的识别与定位
基于颜色特征的识别与定位
通过提取目标物体的形状特征（如边缘、 角点等）进行识别和定位，适用于形状规 则且特征明显的物体。
利用目标物体的颜色信息进行识别和定位 ，适用于颜色鲜明且与背景颜色差异较大 的物体。
机器人视觉PPT课件
More You Know, The More Powerful You Will Be
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
空间滤波
图像增强 均值滤波
中值滤波
11
边缘检测
人眼视觉系统认识目标：
1. 把图像边缘与背景分离出来 2. 感知图像细节，并辨认出图像的轮廓
数字图像的边缘检测
边缘检测算法： 1. 滤波(滤波器在降低噪声的同
时也导致了边缘强度的损失)
2. 增强（边缘增强一般通过计
算梯度幅值来完成）
3. 检测（确定那些点是梯度幅
在图像处理中，不同阶次的矩是常 用的描述图像信息的统计特征，且具有 一定的平移、旋转和尺度不变性。
常用的三阶Hu不变矩阵具有较好的 匹配适应能力，基于Hu不变矩阵对图像 良好的描述特性，采用不变矩阵来描述 图像之间的相似度，并且不受几何失真 影响。
基于不变矩阵的匹配算法流程图
15
图像特征提取与匹配
分类方式 是否要标定参照物 所用模型不同 摄像机个数 求解参数的结果
解题方法 标定块的不同 定标步骤 内部参数是否可变 摄像机运动方式
标定方法 传统的摄像机标定、摄像机自标定 线性（小孔模型）和非线性 单摄像机、多摄像机 显式（设置具有物理意义参数）、隐式（转换矩阵元 素为定标参数） 解析法、神经网络、遗传算法 立体、平面 两步法、三步法、四步法 可变内部参数的标定、不可变内部参数的标定 非限定运动方式摄像机标定、限定运动方式摄像机标 定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
空间滤波
图像增强 均值滤波
中值滤波
11
边缘检测
人眼视觉系统认识目标：
1. 把图像边缘与背景分离出来 2. 感知图像细节，并辨认出图像的轮廓
数字图像的边缘检测
边缘检测算法： 1. 滤波(滤波器在降低噪声的同
时也导致了边缘强度的损失)
2. 增强（边缘增强一般通过计
算梯度幅值来完成）
3. 检测（确定那些点是梯度幅
在图像处理中，不同阶次的矩是常 用的描述图像信息的统计特征，且具有 一定的平移、旋转和尺度不变性。
常用的三阶Hu不变矩阵具有较好的 匹配适应能力，基于Hu不变矩阵对图像 良好的描述特性，采用不变矩阵来描述 图像之间的相似度，并且不受几何失真 影响。
基于不变矩阵的匹配算法流程图
15
图像特征提取与匹配
分类方式 是否要标定参照物 所用模型不同 摄像机个数 求解参数的结果
解题方法 标定块的不同 定标步骤 内部参数是否可变 摄像机运动方式
标定方法 传统的摄像机标定、摄像机自标定 线性（小孔模型）和非线性 单摄像机、多摄像机 显式（设置具有物理意义参数）、隐式（转换矩阵元 素为定标参数） 解析法、神经网络、遗传算法 立体、平面 两步法、三步法、四步法 可变内部参数的标定、不可变内部参数的标定 非限定运动方式摄像机标定、限定运动方式摄像机标 定
工业机器人视觉系统组成及介绍 PPT
（3）扫描方式 隔行扫描相机、逐行扫描相机
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
3.电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将 电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
1.镜面反射 2.漫反射 3.定向投射 4.漫投射 5.背反射 6.吸收
实际的物体要比 上述简单模型复杂得多。因此，为实物找一个合适的光源常常
需要大量的实验。
3.相机的主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
3.电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将 电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
1.镜面反射 2.漫反射 3.定向投射 4.漫投射 5.背反射 6.吸收
实际的物体要比 上述简单模型复杂得多。因此，为实物找一个合适的光源常常
需要大量的实验。
3.相机的主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
第6章 机器人视觉PPT课件
第一部分 响应机器
第六章 机器人视觉
概念一
•
“机器人视觉(computer vision)”这个学
科所研究的问题领域十分广阔，不仅包括通用技
术，而且也包括为数众多的专用技术——如字符
识别、相片解释、脸谱识别、指纹识别和机器人
控制等等。
• 机器人视觉的困难主要来源于难以控制的照明、 影像和复杂而难以描述的物体，如那些室外场景 中的物体、非刚性物体或啮合其他物体的物体。 其中有些困难在人造环境中（如建筑物的室内景 观）可得以减轻，而且在这种环境中研究计算机 视觉往往更成功。
有很多把场景特性与线条画的元素相结合的策略。这 样的结合称为“解释(interpreting)”线条画。
一种解释线条画的策略
在这种策略中，已知场景仅包含平面，从而使相交于一 点的平面不超过三个(这种平面组合体称为“三面体顶点多 面体(trihedral vertex polyhedral)”)。
典型例子：它是一个由边界墙、地板、 天花板和一地板上的正方体组成的室 内场景。在这样的场景中，由两个相 交平面组成的场景的边缘只有三种。 一种边缘的两个相交平面的其中一个 遮住了另一个(即在场景中只能看见 其中的一个平面)，这种边缘称为 “occlude”。箭头沿边缘的指向使 得遮住另一个平面的平面位于箭头的 右边。另两种边缘的两个相交平面在 场景中均可见。其中形成的凸边称为 “刀刃(blade)”，图中的标记为加 号(十)；形成的凹边称为“折痕 (fold)”，图中的标记为减号(—)。
1)一个区域由类似的成分组成。常用的同质特性 (homogeneity property)如下：
(a)在这个区域中，像素的亮度值之间的差别不超过某 个ε。
(b)k次多项式(k的值比较低且事先指定)的表面可与此 区域内像素的亮度值以小于ε的最大误差(即表面与区域亮 度值之间的误差)拟合。
第六章 机器人视觉
概念一
•
“机器人视觉(computer vision)”这个学
科所研究的问题领域十分广阔，不仅包括通用技
术，而且也包括为数众多的专用技术——如字符
识别、相片解释、脸谱识别、指纹识别和机器人
控制等等。
• 机器人视觉的困难主要来源于难以控制的照明、 影像和复杂而难以描述的物体，如那些室外场景 中的物体、非刚性物体或啮合其他物体的物体。 其中有些困难在人造环境中（如建筑物的室内景 观）可得以减轻，而且在这种环境中研究计算机 视觉往往更成功。
有很多把场景特性与线条画的元素相结合的策略。这 样的结合称为“解释(interpreting)”线条画。
一种解释线条画的策略
在这种策略中，已知场景仅包含平面，从而使相交于一 点的平面不超过三个(这种平面组合体称为“三面体顶点多 面体(trihedral vertex polyhedral)”)。
典型例子：它是一个由边界墙、地板、 天花板和一地板上的正方体组成的室 内场景。在这样的场景中，由两个相 交平面组成的场景的边缘只有三种。 一种边缘的两个相交平面的其中一个 遮住了另一个(即在场景中只能看见 其中的一个平面)，这种边缘称为 “occlude”。箭头沿边缘的指向使 得遮住另一个平面的平面位于箭头的 右边。另两种边缘的两个相交平面在 场景中均可见。其中形成的凸边称为 “刀刃(blade)”，图中的标记为加 号(十)；形成的凹边称为“折痕 (fold)”，图中的标记为减号(—)。
1)一个区域由类似的成分组成。常用的同质特性 (homogeneity property)如下：
(a)在这个区域中，像素的亮度值之间的差别不超过某 个ε。
(b)k次多项式(k的值比较低且事先指定)的表面可与此 区域内像素的亮度值以小于ε的最大误差(即表面与区域亮 度值之间的误差)拟合。
20190808视觉自动对位系统应用1-PPT课件
名称
型号
数量
备注
1
IPC
－－
1
控制方式需与外部通讯
2
CCTV镜头
C5028-M
2
可调焦、调光圈
3
CCD相机
STC-E43A
2
静态隔行扫描相机
4
CCD相机电缆线
12W02
2
12针相机延长线(带电源)
5
CCD视频延长线
BNC同轴线
2
6
光源
TZ-D24-X-24V
2
7
光源控制器
DY-DC24V-CH2
1
8
STC-E43A/42A
二.视觉自动对位系统选型
特别注意：如果使用Sentech公司的STC-E43A或STC-E42A则需要另外配电缆线，电缆线的相关参数如下所示 ：
红色虚线为需要另外增加
二.视觉自动对位系统选型
对位用USB相机 ：
视觉对位系统可根据客户的应用选型不同接口的相机，分辨率可以支持200万像素甚至更大分辨率相机.
Sentech公司 STC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USB
选型要点: 根据客户机台结构,可选择USB数据接口
200万像素CCD帧率为15fps(高速), 7.5fps(中速),3.5fps(低速),需根据客户要求选型
二.视觉自动对位系统选型
(2) 视觉对位系统图像采集卡选型I
祥凌科技的优势： 产品线丰富，致力于Total Solution
PC-Based视觉对位系统的特点分析
谢谢!
模板
3.2 玻璃贴合机
－ 流 程 － 1.将玻璃面板Ⅱ上的标志移动到相机视野内 2.检出并登录目标位置 3.将玻璃面板Ⅰ移动至平台 4.检出玻璃面板Ⅰ上的标志并进行定位 5.粘合玻璃面板ⅠⅡ 6.排出玻璃面板
机器人ppt(共21张PPT)
后果十分严重。瓦斯和冲击地压在形成突发事 故之前都会表现出种种迹象，如岩石破裂等。 采用带有专用新型传感器的移动式机器人连 续监视采矿状态，可以及早发现突发事故的 先兆，采取相应的预防措施。
此外，在食品工业、核工业等行业中也已 经开始广泛使用机器人来代替一些手工作业。
机器人
(a) 搬运机器人；(b) 涂料机器人；(c) 焊接机器人
工业机器人的组成 工业机器人一般由执行机构、控制系统、
驱动系统以及位置检测机构等几个局部组成。
工业机器人的分类
这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻孔过程用微机控制，
(2) 通用机器人：
具有独立控制系统，通过改变控制程序能完 成多种作业的机器人。其结构复杂，工作范 围大，定位精度高，通用性强，适用于不断 变换生产品种的柔性示教操作后，能
按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复 重现示教作业。 ▪ (4) 智能机器人： ▪ 采用计算机控制，具有视觉、听觉、触觉等 多种感觉功能和识别功能机器人，通过比较 和识别，能自主作出决策和规划，自动进行 信息反响，完成预定的动作。
送给操作人员。 (2) 凿岩机器人。这种机器人可以利用传感器 来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷 道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻 孔过程用微机控制，随时根据岩石硬度调整 钻头的转速、力的大小以及钻孔的形状，这 样可以大大提高生产率，人只要在平安的地 方监视整个作业过程就行了。
(3) 井下喷浆机器人。井下喷浆作业是一项繁 重且危害人体健康的作业，目前这种作业主 要由人操作机械装置来完成，缺陷很多。采 用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量，也可 以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来。 (4) 瓦斯、地压检测机器人。瓦斯和冲击地压 是井下作业中的两个不平安的自然因素，一 旦发生突然事故，那么相当危险，
机器人视觉技术及应用教学课件
高速度：机器人视 觉技术将不断优化 算法和硬件结构， 提高处理速度和响 应速度，实现更快 速、更高效的工作 流程。
高稳定性：未来机 器人视觉技术将更 加注重稳定性和可 靠性，提高机器人 的适应性和抗干扰 能力，保证机器人 在各种复杂环境下 的稳定运行。
多模态融合发展
视觉与听觉融合：通过多模态传感器融合技术，提高机器人对环境的感知和理解能力 视觉与触觉融合：结合机器人触觉传感器，实现对物体的精确识别和操作 视觉与嗅觉融合：通过引入嗅觉传感器，机器人能够感知气味并应用于特定场景 多模态自主学习：机器人能够通过多模态融合技术实现自主学习和适应不同环境
02 机器人视觉系统的组成
图像采集设备
相机：用于捕捉目标图像，转 换为数字信号
镜头：控制相机的光线，影响 图像的清晰度和亮度
光源：提供合适的光线，提高 图像的对比度和清晰度
图像采集卡：将相机捕捉的图 像转换为计算机可识别的数字 信号
图像处理设备
图像传输设备：将采集到的 图像传输到计算机或其他设 备
机器人视觉技术的发展趋势：随着计算机视觉技术的不断发展，机器人视觉技术也在不断 进步和完善，未来将更加注重实时性、自主性和智能化。
机器人视觉技术的发展历程
机器人视觉技术的起源 机器人视觉技术的发展阶段 机器人视觉用领域
工业自动化：机器人视觉技术用于检测、 识别和定位物体，提高生产效率和产品 质量
组成：控制系统通常由控制器、传感器、执行器等组成，其中控制器是控制系统的核心部 件，负责接收和处理来自视觉系统的图像信息，并控制机器人的运动轨迹和操作。
应用：控制系统在机器人视觉技术中有着广泛的应用，如工业自动化、医疗诊断、军事侦 察等领域。
03 机器人视觉的关键技术
机器视觉应用学习ppt课件
通过单相机的视觉系统对目标 对象进行图像分析，给出位置 坐标。机器人通过位置坐标修 正当前动作姿态，调整抓取位 置。
ViTEX视觉控制器
相机
定位对象
通用机器人
机器人应用介绍
视觉＋机器人常见应用
ViTEX视觉控制器
双相机粗＋精定位
通过一个相机做大视野的粗定 位，让机器人能够正确的抓取 起物体。通过另一个相机对小 视野的局部特征进行精定位
• 精度与视野的矛盾
• 受制于相机感光芯片的分辨率的限制，越是大的视野，分辨的精度越低。 在这种情况下，对于大的物体，无法实现高精度的检测。
机器人应用介绍
为什么视觉系统需要机器人
机器人对视觉系统应用的帮助
• 多姿态的可能性
• 通过把视觉系统安装在机器人的关节上，可以使用机器人来调整相机或者 光源的位置，来实现各种不同姿态的检测需求，从而实现对多规格、复杂 产品的检测应用。
采用了最新的扁平化UI设计，更贴合现 代的软件UI风格和操作习惯，提供简洁 美观的使用体验。
ProSight Designer画面
视觉软件介绍
视觉软件主要功能
ProSight 提 供 多 相 机 支 持 ， 多 个 相 机 可 以 同时运行完成，完成不同的检测任务。
ProSight集成了相机接口、IO接口、通讯接 口、数据报表、图像保存等等通用接口。 可以简单的配置即可快速的集成到工业 现场的应用中。
长度
宽度
镜头视场角查询（度）
视觉系统选型
视觉系统镜头选型
工作距离估算
工作距离估算＝（视野宽度／２）／ｔａｎ（视场角／２）
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 相机感光芯片：１／１.８“ 镜头：１６ｍｍ 视场角：１８.６８度 工作距离估算：（６０／２）／ｔａｎ（１８.６８／２）＝１８２.４ｍｍ
ViTEX视觉控制器
相机
定位对象
通用机器人
机器人应用介绍
视觉＋机器人常见应用
ViTEX视觉控制器
双相机粗＋精定位
通过一个相机做大视野的粗定 位，让机器人能够正确的抓取 起物体。通过另一个相机对小 视野的局部特征进行精定位
• 精度与视野的矛盾
• 受制于相机感光芯片的分辨率的限制，越是大的视野，分辨的精度越低。 在这种情况下，对于大的物体，无法实现高精度的检测。
机器人应用介绍
为什么视觉系统需要机器人
机器人对视觉系统应用的帮助
• 多姿态的可能性
• 通过把视觉系统安装在机器人的关节上，可以使用机器人来调整相机或者 光源的位置，来实现各种不同姿态的检测需求，从而实现对多规格、复杂 产品的检测应用。
采用了最新的扁平化UI设计，更贴合现 代的软件UI风格和操作习惯，提供简洁 美观的使用体验。
ProSight Designer画面
视觉软件介绍
视觉软件主要功能
ProSight 提 供 多 相 机 支 持 ， 多 个 相 机 可 以 同时运行完成，完成不同的检测任务。
ProSight集成了相机接口、IO接口、通讯接 口、数据报表、图像保存等等通用接口。 可以简单的配置即可快速的集成到工业 现场的应用中。
长度
宽度
镜头视场角查询（度）
视觉系统选型
视觉系统镜头选型
工作距离估算
工作距离估算＝（视野宽度／２）／ｔａｎ（视场角／２）
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 相机感光芯片：１／１.８“ 镜头：１６ｍｍ 视场角：１８.６８度 工作距离估算：（６０／２）／ｔａｎ（１８.６８／２）＝１８２.４ｍｍ
机器人位置运动学(上课用)110页PPT
我们可以这样来表示
P= ax ∧i+ by ∧j+ cz k∧
其中ax,by,cz是参考坐标系中表示 该点的坐标。显然，也可以用其他 坐标来表示空间点的位置。
9
§2.3.2 空间向量的表示
向量可用三个起始和终止的坐标来表示。如果一 个向量起始于A，终止于B，那么它可以表示为
PAB=（Bx-Ax)∧i+(By-Ay)∧j+(Bz-Az)∧k
Fobject
ny
nz
oy oz
ay az
p
y
pz
0 0 0 1
16
在上式中，前三个向量是w=0的方向向量，表示该坐标系三 个单位向量n, o, a的方向，而第四个w=1的向量表示该坐标 系原点相对于参考坐标系的位置。与单位向量不同，向量P 的长度十分重要，因而使用比例因子为1。 想一想，右图中的F坐标系该怎样 表示呢？（它位于参考坐标系的3， 6，7的位置。n轴与x轴平行，o 轴相对于y轴角度45°，a轴相对于 z轴角度45 ° ）
7
该怎样弥补开环机器人的缺陷呢？
➢通过运动学分析，调高控制准确度； ➢借助摄像机等装置来构成闭环系统; ➢增加连杆和关节强度来减少偏移。
8
§2.3 机器人运动学的矩阵表示
矩阵表示的范围：点、向量、坐标系、平移、旋转以及其他变换， 还可以表示坐标系中的物体和其他运动元件。
§2.3.1 空间点的表示
当空间的一个坐标系（一个向量、一个物体或一个运动坐标 系）相对于固定的参考坐标系运动时，这一运动可以用类似于表 示坐标系的方式来表示。这是因为变换本身就是坐标系状态的变 化（表示坐标系位姿的变化），因此变换可以用坐标系来表示。
变换常为如下几种形式中的一种： 1.纯平移 2.绕一个轴的纯旋转 3.平移与旋转的结合
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
产品设置界 面选项
获取设备坐标
④获取完成后点击<调整设备位置>进入设备控制界面关闭伺服，移动机械 手使标定纸位于相机图像中心后开启伺服，调整相机焦距和光圈使标定纸 可以清晰显示在图像中后固定焦距和光圈.
查看图象效果
⑤退出设备控制界面点击进入模板设置界面设置模板，设置模板完成点击确定.
⑥设置标定参数如粗标定移动距离，精标定点个数等都完成后点<执行标定>进 行自动标定.
搜索点位界 面 对象点产品 设置参数
搜索点位界 面 目标点产品 设置参数
3进入点位搜索界面后先点击<抓取图像>来显示实时图像，选择合适 的点位获取方式，搜索方式，精度等；点击<设置模板>选择合适的 模板范围后点击<点位搜索>自动搜索模板，搜索成功后取消勾选的 全图像搜索圈定合适的搜索范围，OK后点击确定则设置完成。 3点位搜索 4 取消全图象搜索 对象点产品设置图示：
环境设置 中的设备 参数界面
雅马哈参数读取界面
4.在软件《通讯参数》界面中点击使用串口通信，选择所 使用的端口即与YAMAHA控制器连接的COM口，保证通 信正常。 环境设置中的通讯参
数设定界面
COM口 选择
㈡进行标定步骤：
3标定固定相机:
①选定标定方法后在右侧选择标定相机，标定方式，点击<执行标定 >进入标定界面. ②点击<调整设备位置> 进入机械手调试界面，调整机械手位置和 固定相机焦距与光圈使吸头上的物料清晰的显示在界面右上角图像的 中央，保存机械手当前位置为固定相机拍照点，保存后退出界面. ③进入模板设置界面建立合适的模板,完成后点击确定保存退出. ④设置标定参数如X方向平移距离，Y方向平移距离等. ⑤设置完成后点击<开始自动标定>进行标定，第一次标定完成后记 录标定出的角度值，然后再次 点击 <开始自动标定>进行第二次标定 并记录标定出的角度值，与第一次的值进行比较如果差值小于1.0则 标定OK. ⑥点击关闭进入标定初始界面所选标定最后一行显示<标定有效>， 点击界面右下角确定标定完成. ⑦如果差值过大则需要重新标定。
①选定标定方法后在右侧选择标定相机，标定方式，点击<执行标定>进入标定 界面.
标定前提选项设定
点击执行标定
②点击<调整设备位置> 进入机械手调试界面，调整机械手位置和固定相机焦距 与光圈使吸头上的物料清晰的显示在界面右上角图像的中央，保存机械手当前位 置为固定相机拍照点，保存后退出界面.
产品设置界 面选项
设置标定 参数
②点击<调整设备位置> 进入机械手调试界面，调整机械手位置和固定 相机焦距与光圈使吸头上的物料清晰的显示在界面右上角图像的中央，保 存机械手当前位置为固定相机拍照点，保存后退出界面.
查看图象效果
③进入模板设置界面建立合适的模板,完成后点击确定保存退出.
④设置标定参数如X方向平移距离，Y方向平移距离等. ⑤设置完成后点击<开始自动标定>进行标定，第一次标定完成后记录标定出的角 度值，然后再次 点击 <开始自动标定>进行第二次标定并记录标定出的角度值， 与第一次的值进行比较如果差值小于1.0则标定OK.
1.确定相机是否可以正常连接并可显示图像，如不能则需 检查相机通讯线电源等是否正确连接和光源是否打开。
确定图象
2.在软件《相机参数》界面中设置1,2号相机基本参数如： 向上拍照或向下拍照，固定安装安装或安装在第二手臂上 等。
相机参数设置
3.在软件《设备参数》界面中设置机械手品牌，控制器型号，坐标方 式，设备类型，坐标系方向，机械手轴长，手臂轴一周脉冲数，手臂 脉冲偏移数，以上参数需要在设备控制器中读取，设置完成后保存。
1双击系统图标后显示进入系统界面，注意观察系统各初始化信息是 否正常，正常为绿色，异常为红色，如有异常则系统不能正常运行， 需根据异常项查找原因排除异常。
2正常进入系统前要先确定机械手处于自动运行状态，如果不是则需 点击<停止运行>停止系统，点击 界面左上角产品管理来登录系统， 登录后点击<设备控制>进入设备控制界面来切换到自动模式，完成 后退出点击开始运行正常运行系统。
设置标定 参数
点击自动标定
⑥点击关闭进入标定初始界面所选标定最后一行显示<标定有效>，点击界面 右下角确定标定完成. ⑦如果差值过大则需要重新标定。
标定有效
点击确 定完成
1 产品设置分为对象点设置与目标点设置，对象点是 固定相机拍照点即机械手所吸物料的拍照点；目标点 是移动相机拍照点即机械手贴装产品的拍照点。 2在进行产品设置时要先选择相机及相对应的标定， 将机械手移动到合适位置后取消<询问拍照位置>的 勾选，点击<设备读取>来获得拍照位置。 3进入点位搜索界面后先点击<抓取图像>来显示实时 图像，选择合适的点位获取方式，搜索方式，精度等； 点击<设置模板>选择合适的模板范围后点击<点位 搜索>自动搜索模板，搜索成功后取消勾选的全图像 搜索圈定合适的搜索范围，OK后点击确定则设置完 成。
㈡进行标定步骤：
1在软件<相机标定>界面添加新标定，选择标定方法如，移动相机多点标定(局部 标定)，固定相机旋转平移标定(三 点平移)。 2先标定移动相机: ①选定标定方法后在右侧选择标定相机，标定方式，机器人手系，点击确定. ②将标定纸贴在治具合适位置处，卸下机械手吸头法兰后退出软件进入YAMAHA 软件，在实用界面断开机器人伺服电机并释放Z轴，移动机械手使Z轴与标定纸相 吻合后伺服上电. ③进入视觉对位软件,<相机标定>界面选择标定后点击执行标定，点击<探针对 准标记后获取设备坐标>来获得坐标. ④获取完成后点击<调整设备位置>进入设备控制界面关闭伺服，移动机械手使 标定纸位于相机图像中心后开启伺服，调整相机焦距和光圈使标定纸可以清晰显 示在图像中后固定焦距和光圈. ⑤退出设备控制界面点击进入模板设置界面设置模板，设置模板完成点击确定. ⑥设置标定参数如粗标定移动距离，精标定点个数等都完成后点<执行标定>进 行自动标定. ⑦完成后确认标定精度OK则标定完成，点击关闭进入标定初始界面所选标定最后 一行显示<标定有效>，点击界面右下角确定标定完成，将法兰吸头装回。
停止运行
2正常进入系统前要先确定机械手处于自动运行状态，如果不是则需 点击<停止运行>停止系统，点击 界面左上角产品管理来登录系统， 登录后点击<设备控制>进入设备控制界面来切换到自动模式，完成 后退出点击开始运行正常运行系统。
系统 登陆
2正常进入系统前要先确定机械手处于自动运行状态，如果不是则需 点击<停止运行>停止系统，点击 界面左上角产品管理来登录系统， 登录后点击<设备控制>进入设备控制界面来切换到自动模式，完成 后退出点击开始运行正常运行系统。
1抓取图象
2设置模板
5建立合适的 搜索范围 首先进行 搜索参数 设置
目标点产品设置图示：
1产品管理内有产品管理和产品切换及系统登陆、 退出系统四个选项。 2产品切换是对现有的产品进行切换以达到可以 识别装贴不同物料的目的。 3产品管理是可以新建产品设置，复制原有的产 品，删除无用的产品及对产品进行序号名称的修 改和重新编写。
ROBOT-ALIGNER CCD
一 . 系统操作。 二 . 相机标定。 三 . 产品设置。 四 . 产品管理。
1双击系统图标后显示进入系统界面，注意观察系统各初 始化信息是否正常，正常为绿色，异常为红色，如有异常 则系统不能正常运行，需根据异常项查找原因排除异常。 2正常进入系统前要先确定机械手处于自动运行状态，如 果不是则需点击<停止运行>停止系统，点击 界面左上角 产品管理来登录系统，登录后点击<设备控制>进入设备 控制界面来切换到自动模式，完成后退出点击开始运行正 常运行系统。 3系统左下角有<信息列表><指令列表><坐标列表>< 目标补偿><平台补偿><CAD偏移列表>等，可供查询和 调整。
设置标定 参数
点击自动标定
⑦完成后确认标定精度OK则标定完成，点击关闭进入标定初始界面所选标定最后 一行显示<标定有效>，点击界面右下角确定标定完成，将法兰吸头装回。
标定有效
点击确 定完成
3标定固定相机: ①选定标定方法后在右侧选择标定相机，标定方式，点击<执 行标定>进入标定界面. ②点击<调整设备位置> 进入机械手调试界面，调整机械手 位置和固定相机焦距与光圈使吸头上的物料清晰的显示在界面 右上角图像的中央，保存机械手当前位置为固定相机拍照点， 保存后退出界面. ③进入模板设置界面建立合适的模板,完成后点击确定保存退出. ④设置标定参数如X方向平移距离，Y方向平移距离等. ⑤设置完成后点击<开始自动标定>进行标定，第一次标定完 成后记录标定出的角度值，然后再次 点击 <开始自动标定>进 行第二次标定并记录标定出的角度值，与第一次的值进行比较 如果差值小于1.0则标定OK. ⑥点击关闭进入标定初始界面所选标定最后一行显示<标定有 效>，点击界面右下角确定标定完成. ⑦如果差值过大则需要重新标定。
1 产品设置分为对象点设置与目标点设置，对象点是固定相机拍照点即机械手 所吸物料的拍照点；目标点是移动相机拍照点即机械手贴装产品的拍照点。
对象点 的产品 设置