机器人视觉技术及应用

本书是浙江省高职院校“十四五”首批重点教材建设立项项目和国家“双高”A档职业院校高水平专业群建设成果教材。 本书是在行业、企业专家和课程开发专家的指导下，由“校企”双元联合开发的新形态融媒体教材、新型工作手册式教材。采用“项目引领、任务驱动”“基于工作过程”的编写理念，以企业典型生产项目、工作任务、案例为载体组织教学内容，共设计8个项目18个任务，内容涵盖机器视觉系统搭建、视觉标定与定位、视觉图像识别、视觉图像预处理、视觉图像检测、3D视觉技术应用、C#视觉程序开发、机器视觉综合应用，体现“岗课赛证”融通，注重思政融合和信息化资源配套。 本书可作为应用型本科、高职院校工业机器人技术专业的教学用书，也可供相关领域从业者参考。

项目1 机器视觉系统搭建1任务1.1 视觉系统关键部件选型2任务描述2任务目标2任务分析2知识准备21．工业相机32．镜头43．光源64．待选部件参数6任务实施71．工业相机选型72．镜头选型83．光源选型8实战演练91．实战任务92．实战操作9考核评价10大国智造11任务1.2　视觉系统的安装与调试11任务描述11任务目标11任务分析11知识准备111．工业相机与镜头的连接112．工业相机与工控机的连接123．待安装部件结构13任务实施141．机器视觉系统安装142．设备调试16实战演练191．实战任务192．实战操作19考核评价19大国精技20项目2 视觉标定与定位21任务2.1　相机二维标定22任务描述22任务目标22任务分析22知识准备221．工业相机成像原理222．标定方法233．相机成像原理、成像模型与畸变234．标定板特征25任务实施261．XY标定262．手眼标定27实战演练321．实战任务322．实战操作32考核评价32科学先锋33任务2.2　齿轮尺寸测量34任务描述34任务目标34任务分析34知识准备351．形状匹配仿射矩阵352．“形状匹配”工具的使用35任务实施371．设置拍照位372．特征匹配383．尺寸测量39实战演练461．实战任务462．实战操作47考核评价47劳动模范48 项目3 视觉图像识别49任务3.1　彩色手机壳识别分拣50任务描述50任务目标50任务分析50知识准备501．RGB颜色模型502．HSV颜色模型51任务实施511．视觉系统的选型安装512．构建项目流程图523．导入彩色手机壳图片534．提取图片颜色545．结果图像输出57实战演练591．实战任务592．实战操作59考核评价59行业先锋60任务3.2　条码与二维码识别61任务描述61任务目标61任务分析61知识准备621．条码和二维码622．灰度匹配62任务实施621．机器视觉系统的选型安装622．上位机与光源控制板建立通信623．构建项目流程图634．拍摄条码645．图像处理656．灰度匹配667．条码检测678．读取条码识别信息689．二维码识别68 实战演练701．实战任务702．实战操作71考核评价71大国工匠72项目4 视觉图像预处理73任务4.1　瓶盖密封性检测74任务描述74任务目标74任务分析74知识准备751．“找线”工具的ROI752．灰度753．滤波764．图像分割78任务实施791．机器视觉系统的选型安装802．图像采集及预处理803．测量线间距及线夹角844．根据测量结果判断产品是否合格86实战演练891．实战任务892．实战操作89考核评价90大国精技90任务4.2　大豆计数91任务描述91任务目标91任务分析91知识准备911．图像形态学912．腐蚀、膨胀、开运算、闭运算913．斑点分析100任务实施1001．机器视觉系统的选型安装1002．图像采集与图像形态学处理1003．使用斑点分析工具计算大豆个数101实战演练1031．实战任务1032．实战操作103考核评价104行业资讯104项目5 视觉图像检测105任务5.1　印刷品表面检测106任务描述106任务目标106任务分析106知识准备1061．模板匹配法1062．匹配技术1073．缺陷检测107任务实施1081．相机光源选型1082．相机光源参数设置1083．成像处理及形状匹配1124．缺陷检测113实战演练1141．实战任务1142．实战操作115考核评价115教育动态116任务5.2　瓶盖外观检测116任务描述116任务目标117任务分析117知识准备1171．连通区域1172．Blob分析118任务实施1191．硬件选型1192．图像采集1193．瓶盖特征识别1204．瓶盖外观检测121实战演练1221．实战任务1222．实战操作123考核评价123技能大师124项目6 3D视觉技术应用125任务6.1　3D相机标定126任务描述126任务目标126任务分析126知识准备1261．3D手眼标定1262．点云数据与表面拟合127任务实施1281．机器视觉系统的选型安装1282．3D图像采集1333．点云处理1344．平面拟合135实战演练1361．实战任务1362．实战操作137考核评价137杰出青年138任务6.2　3D物块分拣139任务描述139任务目标139任务分析139知识准备1391．3D相机知识原理1392．3D相机坐标系原理143任务实施1431．3D测量与搬运模块——物块一测量与搬运1432．3D测量与搬运模块——物块二测量与搬运146实战演练1481．实战任务1482．实战操作148考核评价149业界大师149 项目7 C#视觉程序开发151任务7.1　开发环境搭建152任务描述152任务目标152任务分析152知识准备1521．基类1522．继承1533．软件开发平台153任务实施1531．安装开发软件1532．生成KImage平台C#类库155实战演练1571．实战任务1572．实战操作157考核评价158工匠点滴158任务7.2　“找线”工具开发159任务描述159任务目标159任务分析159知识准备1591．Canny边缘检测1592．霍夫变换1603．最小二乘法拟合直线160任务实施1601．项目配置1602．添加属性1613．添加方法163实战演练1671．实战任务1672．实战操作167考核评价167工匠精神168任务7.3　矩形卡尺工具开发168任务描述168任务目标169任务分析169知识准备1691．卡尺1692．边缘点检测169任务实施1701．项目配置1702．添加属性1713．添加方法174实战演练1781．实战任务1782．实战操作178考核评价179大国工匠179项目8 机器视觉综合应用180任务8.1　机械零件尺寸测量与装配181任务描述181任务目标182任务分析182知识准备1821．硬件工具1822．软件工具182任务实施1831．机器视觉系统的选型安装1832．拍照位的设置与标定1833．3D零件的识别与分拣1834．机械零件尺寸测量1835．零件装配185考核评价186技术强国187任务8.2　IC芯片的测量与分拣187任务描述187任务目标188任务分析188知识准备1891．硬件工具1892．软件工具190任务实施1901．机器视觉系统的选型安装1902．拍照位的设置与标定1903．盒盖的抓取摆放1904．IC芯片的测量1905．良品、劣品分拣192考核评价197技术强国198任务8.3　印刷质量检测与印刷品分拣198任务描述198任务目标200任务分析200知识准备2011．硬件工具2012．软件工具201任务实施2011．机器视觉系统的选型安装2012．拍照位的设置与标定2013．印刷品拆垛2014．印刷质量检测2055．良品、劣品分拣207考核评价211大国精技212参考文献213