机器视觉操作手册讲课教案.docx
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机器视觉操作手册讲课教案
服饰□学习用品□食品□休闲娱乐□小饰品□
2、传统文化对大学生饰品消费的影响
§8-2购物环境与消费行为2004年3月20日
（4）牌子响
（二）创业优势分析
民族性手工艺品。
在饰品店里，墙上挂满了各式各样的小饰品，有最普通的玉制项链、珍珠手链，也有特别一点如景泰蓝的手机挂坠、中国结的耳坠，甚至还有具有浓郁的异域风情的藏族饰品。
中式饰品风格的饰品绝对不拒绝采用金属，而且珠子的种类也更加多样。
五光十色的水晶珠、仿古雅致的嵌丝珐琅珠、充满贵族气息的景泰蓝珠、粗糙前卫的金属字母珠片的材质也多种多样。
月生活费人数（频率）百分比
图1-5购物是对消费环境的要求分布
世界上的每一个国家和民族都有自己的饰品文化，将这些饰品汇集到一起再进行新的组合，便可以无穷繁衍下去，满足每一个人不同的个性需求。
CCD操作手册
科大视觉
SCI
第一章CCD基本操作
1.CCD主界面操作
CCD启动后主界面如图1.1所示
图1.1CCD主界面
红色按钮停止程序，或者点击退出停止程序。
点击箭头可启动程序。
选择相应工序后，在点击【设置界面】就可以进入该工序的设置界面。
【系统参数】中是相机的一些基本参数，机子已经调好之后不需要进行修改。
主界面中有6个显示框，列向排序，第一列从上到下，对应1、2相机，第二列对应3、4相机，第三列对应5、6相机。
移动鼠标到显示框上单击显示框可以全屏显示改显示框，每个显示框左侧有拍照、采集、切换、触发功能键
【1比1】：
将图片窗口恢复到原始大小
【拍照】：
触发相机采图，不进行处理
【切换】：
在同一相机的几个工序之间来回切换，选择【触发】时触发的处理程序。
【触发】：
切换到所需的工序时，点击触发相机会采集图像，程序会对图像进行处理。
2.系统参数
系统参数设置界面如图1.2所示
MIC2总共6个相机，选择相机相应相机采集通道即可对相应的相机的参数进行修改。
相机精度是每台相机实际距离和图像坐标距离相互转化的系数，每次调机都会对每一台相机进行标定，得出准确无误的相机精度后填入对应的相机参数中。
相机标定方法：
相机精度=单位实际长度（mm为单位，即为1mm）/移动1mm后图像中同一点的坐标距离。
备用参数数组中存有一些常用常数，如水平像素、垂直像素、系统和方案密码等。
系统和方案密码可以设定和修改，以保证系统安全。
图1.2系统参数设置界面
3.设置界面
选择某一工序，这里作为例子就选择一个空白的工序，点击【设置界面】进入界面，如图1.2所示。
主要按钮有【运行一次】、【退出】、【参数保存】、【修改参数】和【图片更新】。
图1.3空白工序设置界面
添加新算子的步骤：
输入名称，选择相应的算子，点击修改参数的那个椭圆形按钮，进入该算子设置界面进行详细设置。
CCD中的所有算子名称以及功能如下：
a.找边在ROI（搜索区域）中以设定好的方式，寻找满足参数设定条件的边。
b.找圆在ROI中以设定好的方式，寻找满足参数设定条件的圆。
c.斑点在ROI中寻找满足条件的斑点。
d.几何计算进行常见的几何运算，有计算距离、夹角等等
e.设定坐标系以所选原点、角度和坐标形式，建立相应的坐标。
f.图像预处理
g.获取图像选择相机通道，取得图片。
h.绘图根据参数绘制相关图片，还可以进行一些运算处理。
i.发送命令图片分析最后一个步骤，对图片抓取的数据进行处理、判断以及显示。
至于各算子里面参数的设置方法这里不多叙述，在本文的第二章中会做详细讲解。
第二章各算子设置界面操作
1.算子“找边”
（1）算子功能：
在ROI（搜索区域）中以设定好的方式，寻找满足参数设定条件的边。
图2.1找边参数设置界面
（2）找边常用参数说明：
·SearchDirection（搜索方向）下框中有如下几个选项
BottomtoTop（从下到上）
ToptoBottom（上到下）
LefttoRight（左到右）
RighttoLeft（右到左）
·EdgePolarity下拉菜单中有如下几个选项
FallingEdge（下降沿：
从亮到暗）
RisingEdge（上升沿：
从暗到亮）
AllEdge（包含下降沿和上升沿）
SearchDirection和EdgePolarity设定了找边的方向以及所找边的基本特征；
·Type边的类型
FirstEdgeRake第一条找到的边
BestEdgeRake找到的最好的一条边
·KernelSize滤波值
·Width宽度
·MinimumEdgeStrength最小域值
上面3个数值变动可以对找出的边进行微调，让找到的边更稳定、准确；
·ShowSearchArea显示ROI（搜索区域）
·ShowResult显示结果
·Stepsize初始值一般为7，Stepsize代表取点两点间的最小距离，注意该参数不能小于2。
1.3实现方法：
（1）划定ROI搜索区域，要找的边最好在ROI中间，在不包含弧边的前提下，搜索区域长一点找的边会更稳定。
（2）找边参数界面中设定好找边的参数
（3）启用坐标系
勾选需要启动的坐标系，点击激活按钮，按钮亮说明启用了坐标系。
如图2.2所示，若选项板中有两个坐标系，选择启用第二个坐标系。
（4）参数保存与退出
图2.2启用坐标系
2.算子“找圆”
（1）算子功能：
在ROI中以设定好的方式，寻找满足参数设定条件的圆。
（2）找圆常用参数说明：
·SearchDirection找圆方向，下框中有两个选项
InsidetoOutside从里到外找
OutsidetoInside从外到里找
·EdgePolarity触发沿
RisingEdges上升沿
FallingEdges下降沿
AllEdges上升和下降沿
·KernelSize滤波值
·Width宽度
·MinimumEdgeStrength最小域值
·ShowSearchArea显示ROI（搜索区域）
·优化找圆按照优化找圆参数设置中的设置参数进行找圆
·双圆弧拟合圆找到两条圆弧，根据两条圆弧拟合出一个圆
·ShowResult显示找到的圆
图2.3找圆参数设置界面
（3）实现方法：
·划定环形ROI搜索区域，将内圆尽可能缩小，外圆适当但不能小于要找的圆。
·找圆参数界面中设定好找边的参数
·启用坐标系
勾选需要启动的坐标系，点击激活按钮，按钮亮说明启用了坐标系。
如图2.3所示，若选项板中有两个坐标系，选择启用第二个坐标系。
·参数保存与退出
3.算子“斑点”
（1）算子功能：
在ROI（搜索区域）中寻找满足条件的斑点。
（2）找斑点常用参数说明：
·Threshold灰度值选择一个合适的范围，这个参数是决定颜色是黑色还是白色的界线。
所有小于该值的像素点看做黑色，大于该值的像素点看做白色；
·IgnoreobjectstouchingImage忽略与边框接触的斑点；
·FillHoleswithinObjects自动填充所选斑点，列：
若斑点颜色选择黑斑，搜索出来的黑斑中有白斑，勾选后会将黑斑之中的白斑也算入该黑斑的面积之中；
·MinimumObjects能搜索到的斑点面积的最小值；
·MaxinumObjects能搜索到的斑点面积的最大值；
·ShowSearchArea显示ROI（搜索区域）；
·使用BoudingBox中心坐标显示出斑点中心坐标，红色线条；
·ShowBoundingBox显示搜索到的斑点，以红框显示。
（3）实现方法：
·先画一个矩形搜索区域，搜索区域一般要大于所搜索的斑点；
·在Objects下框中选择斑点颜色，Dark（黑色）或者Write（白色）；
·调整Threshole值
·勾选要使用的功能，若勾选了斑点最小面积和最大面积，则需填写好相应的数值
·完成找斑点参数设置，参数保存退出
图2.4搜索斑点
4.算子“几何计算”
（1）算子功能：
进行常见的几何运算，有计算距离、夹角等等。
（2）常用几何运算类型
·GeometricFeature
Distance计算两点间的距离
MidPoint找出中点
PerpendicularProjection垂线
LinesIntersection找两条边的交点
AnglefromHorizontal与水平方向的夹角
AnglefromVertical与垂直方向的夹角
AngleDefinedby3points点1、2和点2、3两条边的夹角
AngleDefinedby4points点1、2和点3、4两条边的夹角
BisectingLine角平分线
MidLine中线
CenterofMass中心点
Area求面积
LineFit拟合线
CircleFit拟合圆
EllipseFit拟合椭圆
图2.5几何运算设置界面
（3）实现方法：
·选择几何运算的类型。
列如：
求1、2两个点所确定的直线与垂直方向的夹角。
点击GeometricFeature右边的小框，选择第2横排第二个图形。
·选择测量点。
注意要根据前一步选择的几何运算确定选择点的个数，有些几何运算对测量点的选择还有先后之分，一定要根据几何运算的小图和自己需要计算出的内容确定测量点的选择顺序。
列：
计算点1、2确定的直线到点2、3确定的直线的角度，那么选择点时要注意2点。
第一，交点点2要在中间；第二，先选择第一条的点，即点1所对应的点。
5.算子“设定坐标系”
（1）算子功能：
以所选原点、角度，建立选定类型的坐标系。
（2）常用参数以及选项说明：
CoordSysType
·HorizontalMotiononly建立水平坐标系
·VerticalMotiononly建立垂直坐标系
·HorizontalandVerticalMotion建立正交坐标系
·Horizontal,VerticalandAngular以一定角度建立正交坐标系
（3）实现方法
·选择建立坐标系的类型，选择界面如图2.6所示：
图2.6建立坐标系参数设置
·选择坐标原点和角度
选择坐标原点的界面如图2.7所示，坐标原点选择斑点中心、圆中心、或是两条稳定边的交点。
图2.7坐标原点以及坐标角度选择界面
·参数保存、退出
6.算子“图像预处理”
算子功能：
主要对图像执行翻转功能。
设置方法：
处理类型选择GetImage；转换类型选择IMAQSymetry。
实现对图像经行Y轴对称翻转处理。
如图2.8所示
图2.8图像预处理
7.算子“获取图像”
算子功能：
获取待处理图片
实现方法：
选择相机通道，将相应光源打开，点击执行取得图片。
如图2.9所示
图2.9获取图片操作界面
还可以在打开图片子菜单中激活打开图片功能，在电脑中选择一张图片，点击执行获取图片。
打开图片功能尽量少用，注意用此功能最后退出设置的时候一定要关闭打开图片按钮，点击执行；不关闭就退出会导致图像不刷新。
图2.10打开图片后的效果图
8.算子“绘图”
算子功能：
根据参数绘制线条、圆，还可以进行一些运算处理。
算子设置说明：
绘图界面如图2.所示，当参数5未设置时，画圆；当5为其他值时，画线；其他的参照图2.中间的说明。
下面对画圆和画线两种功能进行详细说明。
·画圆：
参数1和参数2分别是圆心的x、y坐标，参数3是绘制圆的半径大小。
图2.11绘制圆
·绘制边：
参数1、2和参数3、4分别是两个点的x、y坐标。
参数5必须设置一个数值，说明此次是绘制边。
图2.12绘制边
9.算子“发送命令”
算子功能：
图片处理最后一个步骤，对图片抓取的数据进行处理、判断、结果显示以及参数传递。
操作界面如图2.所示。
最右边选择测量点中所找到的点、角度等数据，左边是参数设置相关选项。
图2.13发送命令参数设置
参数添加：
可以在参数1、2、3...等这些数据框中添加参数。
勾选待添加参数，点击要添加到的数据框前的数字按钮，或者是点击鼠标右键复制，粘贴到要添加的数据框中。
一般添加到这里的参数都是对图像处理后得到评定图像特征的关键参数。
这些参数中有些参数是图像合不合格的判断指标，这些指标有一定的范围限制的，某一项超出范围说明图像对应的哪一方面不符合标准。
而异常分析的时候都是根据这些超出范围的参数以及图像的实际效果来找到出现异常的原因的。
参数显示：
·在中间的那个小按钮中点击上下选择不同参数，为0时选中的是第1个参数，为1时选中的是第2个参数，以此类推。
选中要显示的参数后，勾上显示数据后面的小框。
·选择颜色，NGColor选择红色，其他的颜色不需要修改
·输入选中参数要显示的名称，可以和参数名字不一样
·输入要显示的数据的X、Y坐标
·如果有些参数有范围限制，则在判断区域中，选择NG变色和判断大小，输入判断的上下限。
最后在Function中选择判断的逻辑，有小于、小于等于、大于、大于等于、在范围内、等于和不等于。
列：
2工位housing定位中防呆S的判断与显示。
图2.14参数防呆S判断及显示
·将防呆面积添加到第4参数中，中间按钮调到3选中该参数，勾选显示数据
·选择NGColor为红色
·输入文本名称：
防呆S
·文本坐标X输入80
·文本坐标Y输入500
·勾选NG变色和判断大小
·输入Value18
·输入Value225
·逻辑判断选择InRange（在范围内）
单步计算
在这里可以对图像中抓取到的数据进行计算和处理，得到我们需要的参数。
图2.15单步计算操作界面
计算法则有加减乘除、Tan（比较两个数值，得到绝对值小的数值）、Acttan（比较两个数值，得到绝对值大的数值）、Sin（将像素值大小转化成实际大小，单位为毫米mm）、Cos（将毫米mm值转化成像素值大小）、Squr（开方）、平方。
第三章工站2
1.相机1VHB吸料定位T1,00
1.1步骤名称“VHB吸料”选择算子“获取图像”，界面如下，相机采集通道选择cam0。
其他参数不需要调节。
图3.1获取图像
1.2步骤名称“边斑点”选择算子“斑点”打开界面如图1.2所示：
<1>Objects下面选Dark（黑斑）
<2>Threshold下面选190—230之间，就是说小于所选数值统一看成黑斑，这里输入200;
<3>IgnoreobjectstouchingImage忽略与边框接触的斑点；
<4>FillHoleswithinObjects自动填充所选斑点（现在所选是黑斑中心有白斑，勾选后白斑也算成黑斑）；
<5>MinimumObjects能搜索到的斑点面积的最小值，一般设置成斑点面积的2/3这里VHB面积一般为400000左右，所以这里最小面积设为250000
<6>MaxinumObjects能搜索到的斑点面积的最大值，这里不设置
<7>ShowSearchArea显示ROI（搜索区域）
<8>使用BoudingBox中心坐标显示出斑点中心坐标，勾选
<9>ShowBoundingBox显示搜索到的斑点，以红框显示，勾选
图3.2斑点
1.3步骤名称“边坐标”算子选择“设定坐标系”
参数设置CoordSysType下面勾选第三个HorizontalandVerticalMotion
设定坐标系参考点选斑点中心参考角度不勾选
图3.3设定坐标参数设置
图3.4选定斑点中心作为坐标原点
1.4步骤名称“左边”算子选择“找边”
SearchDirection（搜索方向）下拉菜单中选择BottomtoTop（从下到上）
EdgePolarity下拉菜单中选择FallingEdge（下降沿：
从亮到暗）
KernelSize、Width、MinimumEdgeStrength适当调一下，这里KernelSize：
27，Width：
11，MinimumEdgeStrength20
ShowSearchArea显示ROI（搜索区域）不勾选
ShowSearchLines不勾选
ShowEdgeFound不勾选
ShowResult勾选
右边的Stepsize：
3
其他的参数不动
图3.左边参数设置
勾选边坐标，坐标系，点亮启用坐标系。
1.5步骤名称“右边”算子选择“找边”
操作方法同上
1.6步骤名称“左”算子选择“几何运算”
GeometricFeature右侧选择几何运算“边与垂直像素的夹角”，切换到测量点勾选左边左点和左边右点，计算结果名称为“左，垂直角度”。
在发送命令里面会用到该数据。
图3.选择几何运算
图3.勾选测量点
1.7步骤名称“右”算子选择“几何运算”
选择测量点时选择右边左点和右边右点，具体操作流程同上。
1.8步骤名称“发送命令”算子选择“发送命令”
·首先在单步计算中，将斑点中心的像素坐标转化成mm坐标。
图像中抓取的是像素点的坐标，而为了直观我们通常需要的是以mm为单位的坐标和距离，所以要对得出的坐标进行转换。
像素坐标水平方向是从左到右递增，竖直方向是从上到下递增，坐标原点在左上角。
而我们的常用的坐标系的竖直方向（y轴）是从下往上递增的，水平方向（x轴）和像素点递增的方向相同，坐标原点是定位在图像的正中心。
这个转化分两步，第一步是将点在图像中坐标（x，y）转化成中心为原点y轴从下到上递增的坐标系中的坐标（x1，y1），x1=x-水平像素，y1=-（y-垂直像素）。
“水平像素”通俗一点可以称之为中间竖线，“垂直像素”即中间横线。
第二步将坐标的单位进行转换，用名称为Sin的计算将坐标（x1，y1）转化成（Xmm，Ymm）。
斑点坐标的转化操作如图3.所示，对应前四个单步计算。
·然后在单步计算中将几何运算中得到的“左，垂直角度”和“右，垂直角度”进行比较，取绝对值小的角度结果命名为“左右角度”。
比较用到的是tan计算，对应第五步单步计算。
·将计算出来的Xmm，Ymm，左右角度添加到到参数设置中，每个参数都勾选显示数据，并将输出名称分别命名为X，Y，T。
图3.VHB吸料定位发送命令
2.相机1Housing定位T1,01
图3.VHBhousing定位所有步骤
·步骤名称“VHBHSG”选择算子“获取图像”
·步骤名称“水平基准”选择算子“找边”
具体操作参照第二章中算子找边设置方法中，这条边不需要启用坐标系。
水平基准
·步骤名称“斑点”选择算子“斑点”
详细设置参照第二章中算子“斑点”设置方法，参数设置如图
斑点
·步骤名称“斑点左边系”选择算子“设定坐标”
以斑点中心设定无角度的正交坐标系
·步骤名称“基准圆孔”选择算子“找圆”
参数设置如图设置好参数后要记得启用坐标系（勾选斑点坐标系，坐标系，点亮启用坐标系按钮）
找圆
·步骤名称“命令输出”选择算子“发送命令”
这里也是将基准圆孔坐标转化，同VHB吸料定位中发送命令步骤中的说明，和那个是一个意思，只是选择转换的点不同。
Housing定位发送命令
这些参数的添加和显示以及加判断的具体操作这里就不多做叙述，只是简单的罗列一下这些显示的参数有：
housing的x、y坐标，housing下边的角度以及housing圆孔的面积/1000。
要注意的是，这里housing定位结果共享中传递了一些重要参数：
有基准圆孔的坐标、基准圆孔的半径、水平基准的角度、斑点中心的坐标。
以供后面的VHB定位以及VHB复检两个工序使用。
图3.共享参数
3.相机1VHB复检T1,02
·步骤名称“VHB复检”算子选择“获取图像”
·步骤名称“绘图”算子选择“绘图”
绘图
·步骤名称“斑点坐标系”算子选择“设定坐标”
勾选斑点中心，选择启用无角度的正交坐标系（坐标类型第三项）。
选择斑点中心建立坐标系
·步骤名称“水平基准”算子选择“找边”
设定找边参数如图，设定坐标系中启用斑点中心坐标系。
找边水平基准参数设置
·步骤名称“基准圆”算子选择“找圆”
找圆参数设置如图3.所示，启用坐标系。
找圆
·步骤名称“VHB圆”算子选择“找圆”
同上
·步骤名称“VHB圆1”算子选择“找圆”
同上
·步骤名称“VHB边”算子选择“找边”
找VHB边
·步骤名称“VHB边1”算子选择“找边”
这两次都是找得VHB的下边
·步骤名称“VHB边左”算子选择“找边”
找VHB左边
·步骤名称“VHB边右”算子选择“找边”
找VHB右边
·步骤名称“VHB边上”算子选择“找边”
找VHB上边
·步骤名称“比较”算子选择“绘图”
这里对找的VHB的五条边进行多边优选，绘制出一条经过计算的蓝色下边。
·步骤名称“显示圆”算子选择“绘图”
按顺序依次输入圆心的x、y坐标，以及圆的半径。
如图3.所示
绘图显示圆
·步骤名称“防呆左上”算子选择“斑点”
划定ROI，ROI大小为180*100左右，放置到VHB左上角，这里Threshold（二值化）统一设置为253，记得启用坐标。
具体参数设置如图3.所示
防呆左上
·步骤名称“防呆右上”算子选择“斑点”
将ROI放到VHB右上角，操作同上。
·步骤名称“命令”算子选择“发送命令”
发送命令参数如下图。
其中T2补正输出名称“T”范围为（-1,+1）；同心度输出名称“C”范围（0,0.2）；防呆左、防呆右范围为（3000，50000）。
发送命令参数设置
根据复检中前面步骤抓取的VHB的边进行比较分析，得出一条优化后的边以蓝线画出，与基准边比较得出角度差。
防呆面积是为了防止VHB撕离，设定面积小于3000就会NG。
4.相机2VHB定位T2，00
4.1VHB定位获取图像
4.2翻转图像预处理
下相机的图片都是要经过翻转处理的，要不拍出来的都是反的。
4.3找斑点斑点
勾选IgnoreObjectstouchingImage、FillHoleswithinObjects、使用BoudingBox中心坐标、showBoundingBox
MininumObject设置为：
250000
4.4初坐标设定坐标
启用斑点坐标系
4.5上定位边找边
4.6步骤名称“精坐标”选择算子“设定坐标”
坐标类型选择第四个，带角度的正交坐标系。
就是要一个点建立水平、竖直的2条线，加一个角度建立一个精坐标系。
角度选择【上定位边，角度】
下面的找边、找圆和几何运算都可参考第二章中的。
后面的这些都是为了得到数据，转化成要输出的T、d
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