Cognex康耐視相機操作使用說明指導(dǎo)書

康耐視相機操作使用說明書文件狀態(tài)：■初稿□修改□定稿文檔密級□不保密■內(nèi)部□機密項目名稱版本號1.0描述康耐視相機操作使用說明書編寫人余國鷹編寫日期/9/10審核人審核日期

目錄一、 康耐視相機具體設(shè)置 31.1 軟件安裝 錯誤!未定義書簽。1.2 步驟編輯 31.3 Codesys通信注意事項 6二、 相機標定 72.1 相機校準 72.2 絕對坐標實現(xiàn) 92.3 相對坐標實現(xiàn) 10三、 示教器示例程序 113.1 絕對坐標實現(xiàn)范例 113.2 相對坐標實現(xiàn)范例 11四、 Codesys邏輯開發(fā) 134.1 Socket通信開發(fā) 134.2 外部點數(shù)據(jù)處理 14五、 細節(jié)說明 17

康耐視相機具體設(shè)置軟件安裝雙擊康耐視相機軟件Cognex_In-Sight_Software_4.8.1，根據(jù)步驟一步步安裝即可。步驟編輯1.設(shè)置電腦當(dāng)?shù)剡B接IPV4地址為192.168.39.12（設(shè)置為39段即可）。2.雙擊康耐視In-Sight瀏覽器軟件進入相機設(shè)置界面，軟件會自動搜索連接相機設(shè)備，以下圖1.1所表示。圖1.13.雙擊相機設(shè)備（紅色橢圓內(nèi)設(shè)備圖標），進入相機編輯界面，以下圖1.2所表示。圖1.24.在應(yīng)用程序步驟中，開始、設(shè)置工具、配置結(jié)果、完成這4個步驟形成一個完整相機操作步驟；開始單擊“開始”中“已連接”，以下圖1.3所表示，能夠進行連接設(shè)備、斷開設(shè)備、刷新、添加等操作。圖1.3單擊“開始”中“設(shè)置圖像”，以下圖1.4所表示。在“采集/加載圖像”對話框中，“觸發(fā)器”按鈕是進行拍照，“實況視頻”按鈕是實時顯示相機中圖像，“從PC加載圖像”按鈕是加載一張存在圖像。圖1.4在“編輯采集設(shè)置”對話框中，設(shè)置一系列相機參數(shù)，依據(jù)具體需要進行調(diào)整設(shè)置工具單擊“設(shè)置工具”中“定位部件”按鈕，對檢測模型進行定位，作為識別模型進行對比；單擊“設(shè)置工具”中“檢測部件”按鈕，對模型進行編輯操作。在“定位部件”設(shè)置對話框中，以下圖1.5所表示，合格閥值：每次拍照以后得分假如大于閥值，則拍照成功，不然失?。恍D(zhuǎn)公差：檢測部件能夠旋轉(zhuǎn)角度范圍，假如在范圍之類則會拍照成功，不然會失敗圖1.5配置結(jié)果單擊“配置結(jié)果”中“通信”按鈕，進行通訊設(shè)置操作，以下圖1.6所表示。新時達機器人視覺通信采取TCP/IP通訊方法，單擊“TCP/IP”，以下圖1.7所表示，在“TCP/IP設(shè)置”對話框中，“服務(wù)器主機名”設(shè)為192.168.39.220（機器人控制器IP地址），“端口”設(shè)置和CodeSys中相同，本例中設(shè)為9876，“超時時間”設(shè)為15000，“結(jié)束符”設(shè)為字符串（CR13）。單擊“格式化輸出字符串”，進行輸出操作，以下圖1.8所表示。勾選“使用分隔符”，表示在輸出之間用逗號分隔符進行隔開，方便進行數(shù)據(jù)處理操作；單擊“添加”按鈕，能夠輸出很多數(shù)據(jù)，這里只需要輸出4個數(shù)據(jù)，“失敗”、“定位器.X”、“定位器.Y”、“定位器.角度”；輸出數(shù)聽說明：均為7個字節(jié)寬度，除圖案.失敗是整形外，其它數(shù)據(jù)均為浮點型，小數(shù)點位數(shù)為2位。第一位圖案.失敗：判定符，為0表示采集到特征，拍照成功；為1則拍照失敗。第二位圖案.定位器.X：輸出用戶坐標系下X方向絕對值。第三位圖案.定位器.Y：輸出用戶坐標系下Y方向絕對值。4)第四位圖案.定位器.角度：輸出用戶坐標系下相對角度。圖1.6圖1.7圖1.8完成在“完成”中單擊“保留作業(yè)”，則保留目前作業(yè)任務(wù)中全部設(shè)置；在“完成”中單擊“運行作業(yè)”，則運行目前作業(yè)任務(wù)。注意，以上參數(shù)設(shè)定必需在脫機模式下才能夠設(shè)置，在聯(lián)機狀態(tài)下參數(shù)不能設(shè)置，和外界設(shè)備實時通訊必需在聯(lián)機模式下；物體旋轉(zhuǎn)一定角度拍照失敗，看檢測部件是否超出相機視野范圍和旋轉(zhuǎn)角度值設(shè)置是否合理。Codesys通信注意事項說明：設(shè)定PC端IP地址，IP地址必需192.168.39.XXX，這里設(shè)定為192.168.39.12，用網(wǎng)線和相機控制器相連；通信步驟包含：建立TCPIP服務(wù)器端并連接，給相機發(fā)送指令，從相機接收數(shù)據(jù)；圖1.7中假如把“字段分隔符”改為“停止”，則兩個數(shù)據(jù)之間就是無分隔符直接連接；假如選擇其它，則有對應(yīng)分隔符號；例：采取“消零”為“有”，“字段分隔符”為“停止”方法時，相機發(fā)送數(shù)據(jù)“-001.00”和“1010.02”時，實際上發(fā)送了“454848494648484948494846485013”(13是回車符ASIIC碼)；在下載工程成功時，查看通訊是否連接正常。當(dāng)client_congnex任務(wù)中step_cognex:=2和server_cognex中step_server：=2時，此時通訊成功，不然通訊不正常，需要查看設(shè)備是否連接好和In-Sight軟件是否處于聯(lián)機狀態(tài)。具體指令及其它形式通信可參考文檔《通信設(shè)定sdnb-cn5-714d_fh_fz5》。相機標定要實現(xiàn)將相機采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機器人坐標系下位姿數(shù)據(jù)，必需建立相機坐標系和機器人坐標系對應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系，該過程經(jīng)過相機標定來實現(xiàn)。相機也分平面相機和三維相機，前者只支持平面數(shù)據(jù)采集，后者則能夠獲取xyz空間值。以三維相機為例，要具體建立相機三維空間位置和機器人坐標系對應(yīng)關(guān)系，必需經(jīng)過嚴格手眼標定來實現(xiàn)。不一樣相機有手眼標定算法，經(jīng)過示教多個點來建立手眼轉(zhuǎn)換關(guān)系。這里不詳述。假如只做平面工件抓取，那只需要工件改變坐標值x、y和繞z軸轉(zhuǎn)動角度c，問題就簡單多，只需要進行平面簡單標定即可實現(xiàn)。以康耐視相機為例，格力等用戶只需要實現(xiàn)流水線來料抓取操作，標定平面坐標系即可，康耐視相機能夠提供移動后工件相對于移動前偏移位置量，或提供工件絕對移動位置。這里，我們提供這兩種工作方法實現(xiàn)過程。相機校準相機默認輸出坐標值是相機采集到像素值，并非實際工件位置尺寸，所以需要將物理坐標和像素值進行映射標定。設(shè)定校準后，可使測量結(jié)果像素值轉(zhuǎn)換為實際尺寸并輸出，康耐視提供了校準參數(shù)制作過程。1.單擊“設(shè)置圖像“，界面右下角出現(xiàn)下圖2.1所表示界面。校準類型中有很多個，依據(jù)實際需要選擇，這里選擇“網(wǎng)格”，然后單擊“校準”按鈕，出現(xiàn)下圖2.2所表示界面。圖2.12.打印校準網(wǎng)格紙張。在圖2.2中，單擊“打印網(wǎng)格”按鈕，然后將打印網(wǎng)格紙張放在相機視野正中間。3.在“設(shè)置”界面中，“網(wǎng)格類型”為方格圖案（帶基準），其它值均為默認。4.單擊“姿勢”，進入姿勢設(shè)置界面，圖2.3所表示，原點位置為默認，單擊“觸發(fā)器”按鈕，相機會自動拍照，最終單擊“校準”，校準工作就結(jié)束。5.單擊“結(jié)果”，能夠查看校準情況，圖2.4所表示。圖2.2圖2.3圖2.46.建立檢測模型。單擊“定位部件”，出現(xiàn)圖2.5所表示界面，單擊“位置工具”中“圖案”，然后單擊“添加”，單擊“OK”，接著單擊界面右下角“模型”，拖動綠色模型矩形框，使被檢測模型處于綠色矩形框中，最終單擊界面右下角“訓(xùn)練”，此時檢測模型已經(jīng)建立。圖2.57.查看模型建立是否成功。在界面右側(cè)選擇板中，能夠查看建立圖案情況，綠色圓點表示模型建立成功，同時會輸出檢測模型位置、角度、得分，圖2.6所表示。圖2.6 經(jīng)過以上7步即可完成相機校準過程。絕對坐標實現(xiàn) 絕對坐標實現(xiàn)必需借助機器人用戶坐標系，即機器人在用戶坐標系下走絕對位置運動。具體實現(xiàn)由以下多個步驟組成。首先，用step機器人三點法示教出一個固定用戶坐標系。用戶坐標系原點依據(jù)實際情況而定，通常選擇流水線上一個固定位置參考點，該參考點要方便相機進行坐標轉(zhuǎn)化標定。相關(guān)用戶坐標系標定，可參見新時達機器人操作使用說明書；其次，進行相機坐標和實際位置坐標標定轉(zhuǎn)換。在完成第一步中固定用戶坐標系標定后，在該坐標系下選擇工件上三點，計算出這三點在用戶坐標系X、Y值（該步驟可經(jīng)過機器人幫助示教取得在用戶坐標系下位姿值）。在圖像輸入“校準”模塊中，根據(jù)2.1中步驟完成相機坐標和實際位置坐標校準參數(shù)制作轉(zhuǎn)換；最終，機器人實現(xiàn)絕對位置運動。在完成第二步后，工件每偏移一點，相機均可計算出其在用戶坐標系下新位置值X、Y和繞Z軸theta角度值。這么，只需要在示教器程序中設(shè)置抓取運動點參考坐標系為用戶坐標系即可，即RefSys語句下走絕對cpe點。該cpe點是codesys里直接讀取相機返回值。相對坐標實現(xiàn) 相對坐標實現(xiàn)就比較簡單，只需要將相機坐標轉(zhuǎn)換為實際位置坐標即可。在工件上選擇三個特征點，用帶尖機器人示教出這三點在機器人基坐標系下坐標值（關(guān)鍵是X和Y）。根據(jù)2.1中校準步驟制作出校準參數(shù)。這么，工件偏移后，相機能夠直接計算出其新坐標X、Y和theta。 需要注意是，使用相對坐標運動時，相機輸出數(shù)據(jù)必需是相對量，即測量坐標和基準坐標之差，而不是絕對測量坐標。具體信息見后續(xù)章節(jié)。

示教器示例程序絕對坐標實現(xiàn)范例Tool(tool0);//若帶工具，則先加載好PTP(ap0);//走到一個安全位置點Lin(cp3);//走到標準抓取位置（工件處于標準位置時機器人抓取位姿，提前示教好）RefSys(ref1);//切到用戶坐標系下WaitTime(uint3);BOOLEXTSet(boolbasepos,TRUE);//端口號為2，發(fā)送信號到codesys，讀取目前位置作為標準抓取位置WaitTime(uint4);BOOLEXTSet(boolbasepos,FALSE);//關(guān)閉該端口/////以上為取得標準抓取位置需要步驟RefSys(WORLD);PTP(ap0);LP:int0;BOOLEXTSet(boolphoto,TRUE);//發(fā)送相機拍照命令，端口號0WaitTime(uint0);//等候PLC處理時間，提議在300ms以上bool0:=BOOLEXTRead(boolenableget);//讀取抓取標志位,為TRUE則能抓取BOOLEXTSet(boolphoto,FALSE);//關(guān)閉該端口，確保下次為高電平觸發(fā)IF(bool0=0)THEN//為true則可抓取，不然重新發(fā)送拍照命令WaitTime(uint1);GOTO(int0);END_IFRefSys(ref1);//切到用戶坐標系下Lin(rcpe0);//走到codesys里輸出絕對位置（外部點形式，端口號0）BOOLEXTSet(boolfinishget,TRUE);//發(fā)送抓取完成標志W(wǎng)aitTime(uint2);BOOLEXTSet(boolfinishget,FALSE);//關(guān)閉抓取完成標志PTP(ap1);GOTO(int1);//回到循環(huán)開始，等候下一個工件相對坐標實現(xiàn)范例Tool(tool0);//若帶工具，則先加載好PTP(ap0);//走到一個安全位置點Lin(cp3);//走到標準抓取位置（工件處于標準位置時機器人抓取位姿，提前示教好）WaitTime(uint3);BOOLEXTSet(boolbasepos,TRUE);//端口號為2，讀取目前位置作為標準抓取位置WaitTime(uint4);BOOLEXTSet(boolbasepos,FALSE);//關(guān)閉該端口/////以上為取得標準抓取位置需要步驟PTP(ap0);//回到安全點LP:int0;BOOLEXTSet(boolphoto,TRUE);//發(fā)送相機拍照命令，端口號0WaitTime(uint0);//等候PLC處理時間，提議在300ms以上bool0:=BOOLEXTRead(boolenableget);//讀取抓取標志位,為TRUE則能抓取BOOLEXTSet(boolphoto,FALSE);//關(guān)閉該端口，確保下次為高電平觸發(fā)IF(bool0=0)THEN//為true則可抓取，不然重新發(fā)送拍照命令WaitTime(uint1);GOTO(int0);END_IFLin(rcpe1);//走到codesys里輸出絕對位置（外部點形式，該位置是機器人目前位置加上相對偏移，端口號1）BOOLEXTSet(boolfinishget,TRUE);//發(fā)送抓取完成標志W(wǎng)aitTime(uint2);BOOLEXTSet(boolfinishget,FALSE);//關(guān)閉抓取完成標志PTP(ap1);GOTO(int1);//回到循環(huán)開始，等候下一個工件

Codesys邏輯開發(fā)Socket通信開發(fā)首先，要在codesys上完成socket通訊開發(fā)。通訊開發(fā)關(guān)鍵點包含協(xié)議類型、協(xié)議數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)收發(fā)、邏輯判定等。通常相機全部是支持TCP/IP協(xié)議，我們也多是采取該協(xié)議完成step控制器和各類相機通訊連接及數(shù)據(jù)交互。通常來說，機器人控制器作為主機server（服務(wù)器），相機處理器作為從機client（用戶端）。控制器作為主機好處于于，控制器“知道”自己什么時候需要拍照、需要數(shù)據(jù)，此時給相機發(fā)送命令即可。相機作為用戶端一直處于監(jiān)聽狀態(tài)。主機控制器IP地址為192.168.39.220，端口號任意，如取為9876，用網(wǎng)線和相機控制器相連，在完成相機和控制器通信數(shù)據(jù)格式設(shè)定后，接下來就是codesys端編程實現(xiàn)。通信示例說明：CASEstepOF0: SAddr.sAddr:='192.168.39.120';//服務(wù)器地址 server(xEnable:=TRUE,ipAddr:=SAddr,uiPort:=9876);//建立服務(wù)器 IF(server.xBusy=TRUE)THEN connect(xEnable:=server.xBusy,hServer:=server.hServer);//連接 IF(connect.xActive=TRUE)THEN//連接成功 step:=1;//實施接收數(shù)據(jù) END_IF IF(connect.xError=TRUE)THEN//連接報錯 step:=3;//復(fù)位 END_IF END_IF IF(server.xError=TRUE)THEN step:=3; END_IF///////////////////////從相機傳過來數(shù)據(jù)以ASCII碼形式存放到recvokcr數(shù)組,數(shù)組第一位存放是串行數(shù)據(jù)輸出中設(shè)定首位///////////////////////比如設(shè)定整數(shù)位為1，小數(shù)位為1，當(dāng)相機發(fā)送一個1.0時，用BYTE型recvokcr數(shù)組“1.0回車（CR）”對應(yīng)ASCII碼“49“，”62“，”48“，”13“ 1: size1:=SIZEOF(recvokcr);//數(shù)組長度 precv:=ADR(recvokcr);//數(shù)組地址recv(xEnable:=TRUE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size1,pData:=precv);//接收數(shù)據(jù) IF(recv.szCount>7)THEN//判定是否收到數(shù)據(jù)輸出，這里數(shù)字應(yīng)小于數(shù)據(jù)總長度 step:=5;//數(shù)據(jù)處理 END_IF IFrecv.xErrorTHEN//接收數(shù)據(jù)報錯 step:=3; END_IF///////////////////////以ASCII碼形式從senddata數(shù)組傳給相機，給相機發(fā)送“M回車（CR）”命令能夠采集一張圖片 2: size2:=SIZEOF(senddata);//數(shù)組長度 senddata[0]:=16#4D;//MASCII碼，16進制表示，是單次測量指令。 senddata[1]:=16#0D;//回車（CR）ASCII碼，16進制表示（歐姆龍相機用MCR來發(fā)送數(shù)據(jù)） psend:=ADR(senddata);//指令地址send(xExecute:=TRUE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size2,pData:=psend,udiTimeOut:=1000000); IF(send.xDone=TRUE)THEN//發(fā)送成功 send(xExecute:=FALSE);//函數(shù)復(fù)位 step:=1; END_IF IF(send.xError=TRUE)THEN//發(fā)送報錯 send(xExecute:=FALSE); step:=3; END_IF 5：//數(shù)據(jù)處理程序………..3://復(fù)位后返回 connect(xEnable:=FALSE); server(xEnable:=FALSE); recv(xEnable:=FALSE,hConnection:=connect.hConnection,szSize:=size,pData:=precv); step:=99;99: step:=0;END_CASE 注意，多數(shù)socket函數(shù)全部是上升沿實施，所以在調(diào)用后，應(yīng)在適宜地方將其關(guān)閉（給下降沿），這么下一周期實施時才會繼續(xù)生效。不然可能造成函數(shù)實施無效，程序死循環(huán)卡死在某一步、或報錯處理。外部點數(shù)據(jù)處理在步驟1.1經(jīng)過socket實現(xiàn)控制器和相機通信連接及數(shù)據(jù)收發(fā)處理后，本步驟關(guān)鍵完成和HMI命令收發(fā)處理和外部cpe點位置計算和返回。完整步驟邏輯以下：//獲取示教器輸入GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=0,Data=>ReqGet); //獲取拍照命令GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=1,Data=>FinishGet); //獲取完成抓取命令GetHMIBOOL(Enable:=TRUE,PortNumber:=2,Data=>BasePosGet);//獲取標準抓取位置命令//(**獲取標準抓取位置（目前經(jīng)過IO語句發(fā)送命令實現(xiàn)，端口號為2）***)IF(BasePosGet=TRUEAND(BasePosCount=0))THEN BasePosCount:=1; ReadRefSys(Enable:=TRUE,RefSys=>RefSys_qz); //注意，ReadRefSys讀出來目前坐標系A(chǔ)BC為弧度，需要轉(zhuǎn)換為角度 RefSys_qz.a:=RefSys_qz.a*R2D; RefSys_qz.b:=RefSys_qz.b*R2D; RefSys_qz.c:=RefSys_qz.c*R2D; ReadTCPData(Enable:=TRUE,RefSys:=RefSys_qz,CartPos=>BasePos);//注意，目前讀取用戶坐標系下位置值END_IFIFBasePosGet=FALSETHEN BasePosCount:=0;END_IF//(**請求相機數(shù)據(jù)并計算抓取外部點{和通訊部分分開使用，經(jīng)過標志符確定是否獲取數(shù)據(jù)成功}***)rtrig(CLK:=TakePhoPLC);IFrtrig.Q=TRUETHEN TakePhoPLC:=FALSE; //baseTCP為標準抓取位置 baseTCP.x:=BasePos.x; baseTCP.y:=BasePos.y; baseTCP.z:=BasePos.z; baseTCP.a:=BasePos.a*D2R; baseTCP.b:=BasePos.b*D2R; baseTCP.c:=BasePos.c*D2R; //Tpos為相機輸出數(shù)據(jù) Tpos.x:=server.Pos_x; Tpos.y:=server.Pos_y; Tpos.z:=0; Tpos.a:=0; Tpos.b:=0; Tpos.c:=server.Pos_c*D2R; //以下過程為坐標變換，將相機坐標系下角度theta轉(zhuǎn)換到用戶坐標系下 FB_Cartpos2Homomatrix_0(SR_RefSys_0:=baseTCP); baseTCP_homomatrix:=FB_Cartpos2Homomatrix_0.Ref_Homomatrix; FB_Cartpos2Homomatrix_1(SR_RefSys_0:=Tpos); basecamera_homomatrix:=FB_Cartpos2Homomatrix_1.Ref_Homomatrix; FB_MulHomomatrix_0(homomatrix_1:=basecamera_homomatrix,homomatrix_2:=baseTCP_homomatrix); T0TCP:=FB_MulHomomatrix_0.homomatrix_out; (*changetoxyzabc*) FB_Homomatrix2Cartpos_0(Ref_Homomatrix:=T0TCP,SR_RefSys_0=>SR_test); FB_Homomatrix2Cartpos_0(Ref_Homomatrix:=T0TCP,SR_RefSys_0=>SR_RefSys_0); SR_RefSys_0.a:=SR_RefSys_0.a*R2D; SR_RefSys_0.b:=SR_RefSys_0.b*R2D; SR_RefSys_0.c:=SR_RefSys_0.c*R2D; //絕對坐標輸出，端口號0 EXTPos.x:=server.Pos_x;//x和y值用相機輸出數(shù)據(jù) EXTPos.y:=server.Pos_y; EXTPos.z:=BasePos.z;//z、a、b用標準抓取位置值 EXTPos.a:=BasePos.a; EXTPos.b:=BasePos.b; EXTPos.c:=SR_RefSys_0.c; //theta用轉(zhuǎn)換過角度 SetCartPos(Enable:=TRUE,PortNumber:=0,RobotCartPos:=EXTPos); //相對坐標輸出，端口號1 EXTPos_1.x:=BasePos.x+server.Pos_x; EXTPos_1.y:=BasePos.y+