基于3D相机量测Pin针高度和位置度收藏

项目需求检测控制器外壳Pin针的高度以及平面位置度，Pin针数量较多且分布范围略大，需进行多次检测。本项目中DSMax将进行3次扫描并分别处理。下图1为样品图片，标注位置为需要检测的pin针位置。

图1硬件配置和介绍硬件：DSMax（下图2）DSMax 是市面上速度快、分辨率高的激光束 3D 位移传感器，用于以三维形式采集图像和检测产品此款传感器可提供以下功能：在全测量范围实现高度率扫描，达到18KHZ。

图像分辨率高值（2000个轮廓点）加速高动态曝光（HDR）图像DSMax 将 2000 个轮廓点集中到 31-mm 的视野 (FOV) 中遍布视野中的轮廓点数量越多，越能详细揭示该部分的细节并提高三维图像的精度，使三维检测更加准确。

DSMax配备远心镜头，可以减少阴影并得到高对比度图像其通过将激光束直接引导至物体，减少从镜头反射的光，增加反射回至成像仪的光来实现这一点远心光学件配置适合高精度测量，其准确性、可重复性和吞吐量都是应用所必需的。

DSMax采用HDR技术采集图像，减少了图像中的噪点，并提高了准确度。 HDR会防止DSMax受到某一部分明亮或高度反光特征的影响，为机器视觉检测提供有品质的图像。

图2软件配置和介绍软件：VisionPro 9.2和Designer 2.7DSMax配备VisionPro视觉软件和 Designer图形用户界面此功能较强的软件包可以加快构建和部署的视觉应用，同时可以访问完整的VisionPro工具库。

VisionPro是个人电脑视觉软件，适用于 Microsoft® Visual Studio® .NET 编程环境它主要用于设置、部署二维和三维视觉应用 - 无论是使用相机还是图像采集卡Cognex Designer 是拥有集成 HMI 的图形化流程图编程环境，可以将应用决策细分为可管理的任务，以便使用特殊功能轻松开发用户界面。

Designer软件具有开发周期短，维护简单，无需复杂编程的特点在本项目中，我们使用Designer进行软件开发，DSMax进行扫描取图，VisionPro进行图像和数据分析Designer软件界面下图3展示了Designer开发界面，其中包括“项目探索器”，“工具箱”，“编写界面”，“报警信息”，“工具属性”这几个部分。

项目探索器：项目运行所必备的组成部分，包括HMI界面设置，运行任务设置，标签管理等工具箱：包含图像采集，通讯模块，VisionPro工具模块，脚本等，单击工具拖拽到编写界面即可编写界面：采用模块化的功能工具，运行顺序为从左至右依次运行，各个模块的上下位置与运行顺序无关。

工具属性：可对每个工具进行属性设置。

图3Designer运行流程按照从左至右的运行顺序，可分为下图4所示的12个部分

图41：DSMax的曝光设置，根据PLC发送的数据进行不同曝光值切换2：DSMax扫描取图3：引用本地图片4：DSMax取的图像打包成文件夹5：根据界面上的选择框判断实际选用DSMax的实时图片或本地图片。

6：根据PLC发送的数据以及手动选择程序号使用不同的程序7：显示软件当前处理的图片8：每个模块说明一个程序此处设定三个程序是同时处理的，但实际每次只会启用一个程序，另外两个程序会被屏蔽9：分析处理结果10：格式化待输出的数据。

11：DSMax扫描次数累计。12：保存图片。Pin针检测原理Pin针高度检测的原理是检测Pin针至高点到高度基准面（图像右上角的圆环）的平均距离，如下图5

图5Pin针位置度检测的原理是检测Pin针顶点到水平基准点（高度基准面下方的圆环的中心点）的距离，如下图6。

图6Pin针高度检测结果取其平均值，如下图7，由计算工具直接输出并根据“Cam3-data”中设定的高度标准值和公差进行判断产品是否合格。

图7另一方面，在对Pin针进行定位时会得到Pin针尖顶的像素坐标，并不是实际坐标，因此需要在脚本中进一步进行计算计算方式为（水平基准点坐标-Pin针坐标）*系数，得到实际值，系数为调试DSMax时的参数。

如下图8得到的offset值再去和“cam3-data”中设定的标准值和公差进行对比，判断是否合格，如下图9水平方向和高度方向的判断结果整合到一起输出给PLC

图8

图9附上DSMax第二次扫描和第三次扫描的取像效果，下图10和图11。检测原理和初次扫描检测一致，以下不在赘述。

图10

图11VisionPro检测工具Designer软件中包含了VisionPro模块，DSMax完成扫描后将在此模块中进行处理并输出结果点击“ToolsSettingPage”可进行处理工具修改进入“ToolsSettingPage”后选择相机为“cam3”，选择程序号为“job1”，点击“加载程序”，此时软件将调用所选取的程序，对应的是DSMax初次扫描。

勾选“加载本地图像”并输入图像路径，选择图像完成后如下图12所示

图12在程序界面上左侧为工具栏，可进行各个工具的设置和链接；右侧为DSMax扫描得到的图片，从图像上可以清晰看到Pin针的位置HMI操作界面主界面下图13是HMI主界面，包含了主页，登录界面，存图设置，数据设置，工具设置等功能。

其中DSMax对应的是Cam3

图13登录界面点击“Login”进入登陆界面，下图14包含三种权限，从高到低分别对应“Admin”，“Engineer”，“Operator”。权限越高可操作的范围越大

图14数据显示点击“cam3-data”可查看DSMax的检测结果，如下图15。data-1表示初次扫描的处理结果，点击“next page”可显示第二次和第三次的检测结果。

图15此页面还会显示DSMax当前检测的产品型号，扫描位置，扫描图品，Pin针高度和水平方向位置度，以及标准值和公差范围。Admin权限可在此手动输入标注值和公差范围。

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