工業(yè)機器人視覺技術(shù)及行業(yè)應(yīng)用 蔣正炎 思考與練習(xí)題答案匯 第1-7章

第一章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）（智能制造）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。（2）（工業(yè)4.0）概念于2013年的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，以（智能制造）為主導(dǎo)，第一次提出將（資源）、（信息）、物品和人進(jìn)行互聯(lián)的思想，被譽為第（四）次工業(yè)革命。（3）（機器視覺）是與工業(yè)應(yīng)用結(jié)合最為緊密的人工智能技術(shù)，通過對圖像的智能分析，使工業(yè)裝備具有了基本的（識別）和分析能力。（4）在機器生產(chǎn)的眾多周邊技術(shù)中，機器視覺糅合了（光學(xué)）、（圖像處理）等眾多學(xué)科，是一種多學(xué)科交叉的綜合應(yīng)用技術(shù)。2.選擇題（1）A；（2）D；（3）C；（4）A；（5）D；3.簡答與分析題（1）答：降低生產(chǎn)和設(shè)備成本、減少停機時間和車間占用空間、控制庫存等降低成本的需求；降低廢品率、更嚴(yán)格的流程控制等提高質(zhì)量的需求；靈活性、提高生產(chǎn)率、優(yōu)勢集中等生產(chǎn)需求。（2）答：光源的是相同的，都表示正在發(fā)光的物體；鏡頭類比人眼的晶狀體；相機類比眼球中的介質(zhì)和視網(wǎng)膜；圖像采集卡類比于視神經(jīng)；圖像處理軟件類比于大腦；輸入輸出單元可類比于人類的神經(jīng)系統(tǒng)，接收大腦發(fā)出的指令。第2章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）機器視覺系統(tǒng)的主要工作由三部分組成：（圖像的獲?。?、（圖像的處理和分析）、輸出或顯示。（2）（光源）用于對待檢測的元件進(jìn)行照明，讓元件的關(guān)鍵特征能夠突顯出來，確保相機能夠清楚地看到這些特征。（鏡頭）用于采集圖像，并將圖像以光線的形式呈現(xiàn)給傳感器。（3）照明的目的是將（被測物體）與（背景）盡量明顯區(qū)分，以獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。（4）（入射光照明）是光源在相機和被檢測物之間，而（背光照明）使用從工件背面照射的照明方式，被檢測物在相機與光源之間。（5）與檢測目標(biāo)的距離恰當(dāng)時，（環(huán)形光源）可以突出顯示被測物體的（邊緣）和高度變化，突出原本難以看清的部分，適合用于邊緣檢測、金屬表面的刻字和損傷檢測。2.選擇題（1）D；（2）B；（3）B；（4）A；3.簡答與分析題（1）答：光圈是照相機上用來控制鏡頭孔徑大小的部件，用以控制景深、鏡頭成像質(zhì)量，同時可以和快門速度協(xié)同控制進(jìn)光量。在焦距不變的情況下，f值越小，光圈孔徑越大，進(jìn)光量越多，畫面比較亮，主體背景虛化越大；f值越大，光圈孔徑越小，進(jìn)光量越少，畫面比較暗，主體前后越清晰。（2）答：環(huán)形光源是指LED陣列成圓錐狀以斜角照射在被測物體表面，通過漫反射方式照亮一小片區(qū)域。與檢測目標(biāo)的距離恰當(dāng)時，環(huán)形光源可以突出顯示被測物體的邊緣和高度變化，突出原本難以看清的部分，適合用于邊緣檢測、金屬表面的刻字和損傷檢測，也可用于電子零件、塑膠成型零件上的文字檢查，可有效去除因小型工件表面的局部反射造成的影響。第3章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）圖像分為（靜態(tài)圖像）——如圖片、照片等，和（動態(tài)圖像）——如視頻等兩種。（2）（像素）是圖像顯示的基本單位，通常被視為圖像的最小完整取樣。（3）（分辨率）泛指圖像或顯示系統(tǒng)對細(xì)節(jié)的分辨能力。（4）（圖像處理），就是對圖像進(jìn)行分析、加工、和處理，使其滿足視覺以及其他要求的技術(shù)。（5）圖像分割指的是將數(shù)字圖像細(xì)分為多個（圖像子區(qū)域），并提取出感興趣目標(biāo)的過程。它是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟，其目的是簡化或改變圖像的（表示形式），使得圖像更容易理解和分析。2.選擇題（1）B；（2）C；（3）D；（4）A；（5）B；3.簡答與分析題（1）答：首先，光經(jīng)過鏡頭聚焦在圖像傳感器上，然后圖像傳感器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器完成數(shù)字化變換，最后由圖像采集卡輸出到圖像處理裝置。（2）答：人臉識別、表情識別、指紋識別、手寫識別、光學(xué)字符識別、醫(yī)學(xué)圖像分析、視頻對象提取等技術(shù)都屬于圖像分析的應(yīng)用領(lǐng)域。第4章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）工業(yè)機器人與視覺組成的伺服系統(tǒng)常常也被稱為機器人視覺系統(tǒng)或（手眼系統(tǒng)）。（2）Eye-in-Hand系統(tǒng)指相機安裝在機器人（手部末端），在機器人工作時跟隨機器人一起運動；而Eye-to-Hand系統(tǒng)的相機安裝在機器人（本體外的固定位置），在機器人工作過程中不隨機器人一起運動。（3）（伺服系統(tǒng)）是指經(jīng)由閉回路控制方式達(dá)到控制目標(biāo)的系統(tǒng)。（4）相機的（校準(zhǔn)）在很多文獻(xiàn)上又稱為相機標(biāo)定。（5）編碼器是利用光學(xué)或磁性或是機械接點的方式感測位置，并將位置轉(zhuǎn)換為（電子信號）后輸出，作為控制位置時的回授信號。2.選擇題（1）A；（2）B；（3）B；（4）A；3.簡答與分析題（1）答：校準(zhǔn)的最終目的是通過得到相機內(nèi)外參的值，來確定物體圖像像素坐標(biāo)系與物體實際物理坐標(biāo)系的映射關(guān)系，最后轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置（本章中特指機器人）的坐標(biāo)。（2）視覺伺服系統(tǒng)的組成見下圖。第5章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）在實際應(yīng)用中，視覺軟件安裝在（視覺系統(tǒng)）中，軟件界面通過（顯示屏）顯示交互，視覺系統(tǒng)通過相機采集的（圖像）作為檢測對象。（2）（視覺檢測軟件）可以模擬真實的視覺系統(tǒng)設(shè)計，完成與真實環(huán)境相同的檢測項目。（3）登錄在場景中的處理項目稱為（處理單元）。（4）使用視覺軟件設(shè)置視覺檢測流程時，使用（分支處理）操作，實現(xiàn)流水線上的分支控制。（5）進(jìn)行模型檢測時，當(dāng)希望檢測出圖像中的多個模型時，需要勾選（多點輸出）。2.選擇題（1）C；（2）D；（3）A；（4）B；（5）D；3.簡答與分析題（1）答：視覺控制器通過并行線外接到外部設(shè)備，并行線一端接視覺控制器PARALLEL端口，另一端接外部設(shè)備。（2）答：進(jìn)入“搜索”屬性設(shè)定界面，勾選“旋轉(zhuǎn)”屬性，再次登陸模型，執(zhí)行測量。第6章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1）典型的四軸并聯(lián)機器人，由（靜平臺）、動平臺、三個獨立的運動鏈以及（中間軸）構(gòu)成。（2）IRB360機器人負(fù)載為（3kg），工作半徑為（1130mm）。該機器人1kg負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時間最低可達(dá)（0.6s），每分鐘完成高達(dá)100個標(biāo)準(zhǔn)取放動作循環(huán)。（3）當(dāng)發(fā)生機械碰撞時，按動IRB360機器人（制動閘釋放）按鈕后可移動機器人運動鏈，使其與碰撞設(shè)備分開。（4）振料盤的工作原理是在（電磁振動器）作用下，料斗作（扭轉(zhuǎn)）式上下振動，使工件沿著螺旋軌道由低到高移動，并自動排列定向，直至上部出料口而進(jìn)入輸料槽，然后掉到輸料槽下方的平帶輸送機上。（5）輸送鏈跟蹤板DSQC377B上有三個接線端子排，其中（X3）作為電源供給用，（X5）是DeviceNet總線連接端，（X20）是與輸送鏈跟蹤相關(guān)的連接端。2.選擇題（1）B；（2）C；（3）A；3.簡答與分析題（1）答：PC的IP地址需要末位不同于控制器的IP地址，并且關(guān)閉PC上的防火墻或者設(shè)置為允許與相機通信。（2）答：輸送鏈每運行1米，機器人控制器實際采集到的脈沖信號（Count）個數(shù)。（3）答：編碼器正方向和CountsPerMeter。第7章思考與練習(xí)題答案1.填空題（1） 當(dāng)不再使用套接字連接時，使用（SocketClose）關(guān)閉套接字。（2）（SocketCreate）用于針對基于通信或非連接通信的連接，創(chuàng)建新的套接字。（3）視覺系統(tǒng)的校準(zhǔn)是將機器人實際的物理坐標(biāo)與視覺系統(tǒng)圖像中的（像素坐標(biāo)）關(guān)聯(lián)起來。（4）（圖像輸入FH）是FH視覺控制器專用的處理項目，設(shè)定從相機讀入圖像的條件以及存儲測量對象圖像的條件，測量時必須使用。（5）（補償）指的是應(yīng)用視覺系統(tǒng)測量出機器人抓取的零件與零件標(biāo)準(zhǔn)視覺模型的位置坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角度的差值，再將此差值體現(xiàn)在機器人運動指令中的（偏移量）里，以達(dá)到消除差值，精確定位的目的。2.選擇題（1）D；（2）D；（3）B；3.簡答與分析題（1）答：用網(wǎng)線將機器人控制柜和視覺控制器連接，網(wǎng)線一端插在機器人控制柜的WAN接口。網(wǎng)線另一端插在視覺控制器的網(wǎng)線接口。（2）答：點擊ABB主菜單，選擇“控制面板”。選擇“配置系統(tǒng)參