機(jī)器視覺技術(shù)與應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)-金屬標(biāo)定塊平面度檢測(cè)應(yīng)用案例

機(jī)器視覺3D測(cè)量第一節(jié)什么是視覺測(cè)量？定義機(jī)器視覺檢測(cè)就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。應(yīng)用尺寸測(cè)量：主要通過2D（即二維）的測(cè)量方式。2D尺寸測(cè)量主要應(yīng)用于各種平面尺寸測(cè)量，如半徑、寬度、長(zhǎng)度、角度、輪廓度、位置度等。平面度測(cè)量：平面度測(cè)量主要通過3D（即三維）的測(cè)量方式。平面度測(cè)量是指被測(cè)實(shí)際表面對(duì)其理想平面的變動(dòng)量。將被測(cè)實(shí)際表面與理想平面進(jìn)行比較，兩者之間的線值距離即為平面度誤差值；或通過測(cè)量實(shí)際表面上若干點(diǎn)的相對(duì)高度差，再換算以線值表示的平面度誤差值。。應(yīng)用分類機(jī)器視覺測(cè)量主要應(yīng)用在品質(zhì)檢測(cè)階段，主要針對(duì)加工后的產(chǎn)品通過視覺測(cè)量的方法進(jìn)行全自動(dòng)化檢測(cè)，如尺寸、平面度測(cè)量（產(chǎn)品是否凹凸不平）是否合格。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例什么是平面度測(cè)量？平面度測(cè)量是指被測(cè)實(shí)際表面對(duì)其理想平面的變動(dòng)量。將被測(cè)實(shí)際表面與理想平面進(jìn)行比較，兩者之間的線值距離即為平面度誤差值；或通過測(cè)量實(shí)際表面上若干點(diǎn)的相對(duì)高度差，再換算以線值表示的平面度誤差值。案例背景：

屬標(biāo)定塊加工出來后，對(duì)于表面檢測(cè)的粗糙程度都會(huì)有不同的要求，最初的高度測(cè)量?jī)x是高度規(guī)的方式，通過一個(gè)觸點(diǎn)不斷的測(cè)試產(chǎn)品表面的高度，人工產(chǎn)品的平面度，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，效率低。測(cè)量方法平面度誤差測(cè)量的常用方法有如下幾種：①平晶干涉法②打表測(cè)量法

③液平面法④光束平面法

⑤激光平面度測(cè)量?jī)x⑥數(shù)據(jù)采集儀連接百分表測(cè)量方法①平晶干涉法用光學(xué)平晶的工作面體現(xiàn)理想平面，直接以干涉條紋的彎曲程度確定被測(cè)表面的平面度誤差值。主要用于測(cè)量小平面，如量規(guī)的工作面和千分尺測(cè)量面的平面度誤差。平面是由直線組成的，因此直線度測(cè)量中直尺法、光學(xué)準(zhǔn)直法、光學(xué)自準(zhǔn)直法、重力法等也適用于測(cè)量平面度誤差。測(cè)量平面度時(shí)，先測(cè)出若干截面的直線度，再把各測(cè)點(diǎn)的量值按平面度公差帶定義(見形位公差)利用圖解法或計(jì)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得出平面度誤差。也有利用光波干涉法和平板涂色法測(cè)量平面誤差的。光波干涉法常利用平晶進(jìn)行，圖為測(cè)量所得的不同干涉條紋。干涉條紋是直的，而且間距相等，只在周邊上稍有彎曲。這說明被檢驗(yàn)表面是平的，但與光學(xué)平晶不平行，而且在圓周部分有微小的偏差。干涉條紋彎曲而且間隔不相等，表明被檢驗(yàn)表面是球形的，平晶有微小傾斜。條紋彎曲度約為條紋間距的1.5倍，表示平面度誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。干涉條紋呈圓形，同樣表明被檢驗(yàn)表面是球形表面。將條紋數(shù)目乘以所用光束波長(zhǎng)的一半，即得所求的平面誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。干涉條紋成橢圓形排列，說明被檢驗(yàn)表面是桶形的。可以把干涉圖案作為被檢驗(yàn)表面的等高線，因此可以畫出該表面的形狀。這種方法僅適宜測(cè)量高光潔表面，測(cè)量面積也較小，但測(cè)量精確度很高。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例測(cè)量方法②打表測(cè)量法打表測(cè)量法是將被測(cè)零件和測(cè)微計(jì)放在標(biāo)準(zhǔn)平板上，以標(biāo)準(zhǔn)平板作為測(cè)量基準(zhǔn)面，用測(cè)微計(jì)沿實(shí)際表面逐點(diǎn)或沿幾條直線方向進(jìn)行測(cè)量。打表測(cè)量法按評(píng)定基準(zhǔn)面分為三點(diǎn)法和對(duì)角線法：三點(diǎn)法是用被測(cè)實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三點(diǎn)所決定的理想平面作為評(píng)定基準(zhǔn)面，實(shí)測(cè)時(shí)先將被測(cè)實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三點(diǎn)調(diào)整到與標(biāo)準(zhǔn)平板等高；對(duì)角線法實(shí)測(cè)時(shí)先將實(shí)際表面上的四個(gè)角點(diǎn)按對(duì)角線調(diào)整到兩兩等高。然后用測(cè)微計(jì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)微計(jì)在整個(gè)實(shí)際表面上測(cè)得的最大變動(dòng)量即為該實(shí)際表面的平面度誤差。③液平面法：液平面法是用液平面作為測(cè)量基準(zhǔn)面，液平面由“連通罐”內(nèi)的液面構(gòu)成，然后用傳感器進(jìn)行測(cè)量。此法主要用于測(cè)量大平面的平面度誤差。

④光束平面法：光束平面法是采用準(zhǔn)值望遠(yuǎn)鏡和瞄準(zhǔn)靶鏡進(jìn)行測(cè)量，選擇實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三個(gè)點(diǎn)形成的光束平面作為平面度誤差的測(cè)量基準(zhǔn)面。

⑤激光平面度測(cè)量?jī)x：激光平面度測(cè)量?jī)x用于測(cè)量大型平面的平面度誤差。⑥利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表測(cè)量平面度誤差的方法。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例3D檢測(cè)需求：(1)取樣范圍，去除弧邊區(qū)域取樣基準(zhǔn)面(2)視野范圍不小于20mm*25mm(3)安裝高度不超過100mm(4)平面度檢測(cè)精度≥0.03mm(5)檢測(cè)速度：1pcs/s視覺應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：（1）替代人工測(cè)量平面度耗時(shí)長(zhǎng)誤差大，視覺自動(dòng)定位，耗時(shí)短、誤判率低；（2）替代傳統(tǒng)接觸式機(jī)械測(cè)量校準(zhǔn)精度差的，3D測(cè)量精度高、速度快；（3）3D測(cè)量重復(fù)性高，并且可以以相同的方法一次一次的完成檢測(cè)工作而不會(huì)感到疲倦。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例硬件選型視覺器件的選擇，包括相機(jī)、鏡頭、光源和視覺控制器的選擇。

（1）視覺控制器的選擇：目前從需求應(yīng)用確認(rèn)，只需要一個(gè)相機(jī)，所以需要配備2個(gè)千兆網(wǎng)口，1個(gè)網(wǎng)口用來連接3D相機(jī)，另外1個(gè)網(wǎng)口用來與上位機(jī)進(jìn)行通訊。3D相機(jī)處理速度要求較快，所以視覺控制器選擇VDCPT-2,參數(shù)如第九章節(jié)表9.1所示。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例硬件選型

（2）3D傳感器的選擇：檢測(cè)精度0.03mm，目前視野范圍最小是20mm*25mm，則我們可以選擇檢測(cè)的實(shí)際視野范圍為30mm*30mm，檢測(cè)精度需要大于0.03mm，目前視覺龍公司的VD300-20傳感器檢測(cè)視野范圍X方向是32mm，Z方向檢測(cè)精度0.025，且安裝高度為60mm，滿足客戶檢測(cè)精度和安裝要求。（3）硬件選型對(duì)應(yīng)配置如下表。名稱說明數(shù)量備注3D傳感器VD300-201含電源線、IO線視覺控制器VDCPT-21龍睿智能相機(jī)DragonVision1第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（1）首先打開龍睿智能相機(jī)（Dragonvision）軟件如圖11.22采集3D高度偽彩圖。。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（2）打開軟件后添加軟件通訊工具：工具箱→文件通訊→TCP服務(wù)器→接收文本→條件執(zhí)行，如圖11.23所示。工具箱添加工具示意圖第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（3）TCP服務(wù)器設(shè)置：設(shè)置監(jiān)聽端口為54600（可以任意設(shè)置），設(shè)置訪問的IP地址為192.168.1.2（可以任意設(shè)置）；通訊未連接前一直監(jiān)聽，連接后則顯示為連接成功，如圖。TCP服務(wù)端工具設(shè)置第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（4）接收文本工具：通訊選擇→TCP服務(wù)端→讀取數(shù)據(jù)→設(shè)置保存→關(guān)閉。文本工具，主要是用來讀取網(wǎng)絡(luò)&串口里面接收到的文本數(shù)據(jù)，如圖所示。接收文本工具設(shè)置圖第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（5）條件執(zhí)行：判斷接收文本工具讀取到的接收數(shù)據(jù)=2時(shí)執(zhí)行任務(wù)2，如圖所示。條件執(zhí)行工具設(shè)置圖第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（6）任務(wù)2工具添加：圖像處理→圖像采集，位置定位→幾何定位，專用工具→平面度誤差，文件通訊→輸出文本。從工具箱添加工具到任務(wù)欄第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（7）圖像采集：設(shè)置左鍵雙擊打開圖像采集工具→仿真圖像→打開圖像→選擇.hig后綴→選擇11.hig圖→打開即可完成高度圖像采集，如圖11.28所示（備注：此時(shí)顯示圖像為標(biāo)定前圖像）。圖像采集離線圖片添加第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（8）圖像采集標(biāo)定前與標(biāo)定后圖像如圖11.29所示，（a）是標(biāo)定前的圖像，（b）是標(biāo)定后的圖像，從圖中可看出標(biāo)定前后圖像顯示有差異，但不影響實(shí)際測(cè)量。標(biāo)定前后圖像對(duì)比（a）（b）第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（9）如下圖11.30所示，設(shè)置顯示界面→單擊刷（刷新界面顯示）→選擇采集圖像，主界面設(shè)置顯示正常。任務(wù)2圖像界面顯示第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（10）設(shè)置顯示判斷測(cè)量狀態(tài)如下圖所示。檢測(cè)結(jié)果顯示選擇第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（11）幾何定位設(shè)置：幾何定位工具設(shè)置①區(qū)域設(shè)置：選擇輸入圖像→采集圖像→全圖搜索→啟用標(biāo)定圖像。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（11）幾何定位設(shè)置：幾何定位工具模板添加②模板設(shè)置：?jiǎn)螕裟０濉O(shè)置綠色ROI區(qū)域→添加模板。

第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度檢測(cè)應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（11）幾何定位設(shè)置：幾何定位工具模板輪廓設(shè)置③編輯模板：創(chuàng)建模板→選擇序號(hào)0→單擊中心→單擊裁剪→單擊確定，模板設(shè)置完成。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（11）幾何定位設(shè)置：幾何定位工具搜索參數(shù)設(shè)置④搜索參數(shù)編輯：縮放：常規(guī)設(shè)置為1：1的比例，如果檢測(cè)的產(chǎn)品尺寸有大小誤差且誤差值超過原有模板的2%時(shí)，才啟用最大最小值，不過也要實(shí)際情況實(shí)際分析；角度：角度范圍設(shè)置越大，定位時(shí)間越長(zhǎng)；查找極性：?jiǎn)⒂脙H用粗輪廓，目前產(chǎn)品單一，粗輪廓已經(jīng)很穩(wěn)定；排序：按質(zhì)量排序；匹配百分比：可以按匹配程度來放大縮小，目前設(shè)置為70；一致性公差：目前設(shè)置為小。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（11）幾何定位設(shè)置：幾何定位工具輸出參數(shù)設(shè)置⑤輸出參數(shù)設(shè)置：輸出結(jié)果有顯示產(chǎn)品中心坐標(biāo)位置（x、y、角度）→啟用顯示定位MARK→單擊確認(rèn)，模板工具設(shè)置完成，位置補(bǔ)正模板已經(jīng)建立，如圖所示。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（12）平面度誤差工具設(shè)置圖11.37平面度誤差工具定位跟隨①區(qū)域定位跟隨設(shè)置，平面度檢測(cè)區(qū)域中心跟隨幾何定位產(chǎn)品中心，設(shè)置位置補(bǔ)正變量，如圖所示。平面度誤差工具定位跟隨第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（12）平面度誤差工具設(shè)置圖11.38平面度誤差工具區(qū)域設(shè)置②平面度誤差檢測(cè)參數(shù)設(shè)置：移動(dòng)ROI區(qū)域后，設(shè)置9宮格平面布點(diǎn)間格，如圖11.38所示。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（12）平面度誤差工具設(shè)置平面度誤差工具輸出結(jié)果③直接查看輸出結(jié)果：平面度誤差0.0117mm，如圖所示。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

（12）平面度誤差工具設(shè)置④測(cè)試結(jié)果，如下圖所示，產(chǎn)品1的平面度誤差是0.0117mm、產(chǎn)品2的平面度誤差是0.0112mm，產(chǎn)品3的平面度誤差是0.00114mm、產(chǎn)品5的平面度誤差是0.0116mm，判斷良品與不良品的上下限區(qū)間可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況在軟件里面設(shè)置。產(chǎn)品1：0.0117mm

產(chǎn)品2：0.0112mm

第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例軟件應(yīng)用

產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果產(chǎn)品3：0.0114mm

產(chǎn)品4：0.0116mm

第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出

（1）輸出文本數(shù)據(jù)：通訊選擇→TCP服務(wù)端→發(fā)送內(nèi)容為平面度誤差的判定結(jié)果數(shù)據(jù)，OK發(fā)送1，NG發(fā)送0，如圖所示。輸出文本工具設(shè)置第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出

（2）顯示文本工具設(shè)置：顯示文本工具設(shè)置①工具箱→系統(tǒng)工具→顯示文本→輸入圖像→添加顯示內(nèi)容，如圖所示。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出

（2）顯示文本工具設(shè)置：顯示文本工具顯示參數(shù)設(shè)置②顯示內(nèi)容添加顯示文本和判定顯示顏色。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出

（2）顯示文本工具設(shè)置：平面度誤差顯示效果圖③顯示效果圖。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出

（2）顯示文本工具設(shè)置：平面度誤差顯示效果圖④自動(dòng)運(yùn)行顯示效果圖。第三節(jié)金屬標(biāo)定塊平面度3D測(cè)量應(yīng)用案例電池極耳折彎間隙測(cè)量案例了解其他案例請(qǐng)掃碼其他3D測(cè)量類