76职业院校技能大赛高职组《机器视觉系统应用》赛项样题3套全部.docx
《76职业院校技能大赛高职组《机器视觉系统应用》赛项样题3套全部.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《76职业院校技能大赛高职组《机器视觉系统应用》赛项样题3套全部.docx（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
工作任务书
2023年广西职业院校技能大赛
高职组《机器视觉系统应用》赛项
样题3
（总时间：
210分钟）
场次号：
工位号：
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
注意事项
一、本任务书共23页，包括附录七项（分别为视觉硬件及参数列表，相机的接线定义，分辨率及焦距计算公式，光源控制的接线说明，光源控制器通讯协议，旋转轴的安装及接线说明，相机、镜头、光源的选型计算报告）。
如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁
判示意，进行任务书的更换。
二、在比赛前务必对各机器视觉组件和图形化编程软件平台熟悉。
三、本次工作任务请在机器视觉应用设备上完成，比赛前要熟悉设备使用说明书和软件用户手册。
操作过程中，须遵守安全操作规程
和职业素养要求的相关规定。
四、在完成工作任务的全过程中，严格遵守光学或电气组件的相
关操作要求，接线前一定要看清引脚定义和电压要求。
五、不得擅自更改设备已有器件位置和线路。
六、为了防止发生碰撞，当吸盘距离物料1cm时，请将运动轴的
速度调整至20。
七、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，更换下的器件将由裁判组进行现场测试。
若器件经现场测试是功能齐全，且没有故障的情况下，每次扣参赛队1分。
若因人为操作
损坏器件，酌情扣5-10分，严重的经裁判组商议，中止选手比赛。
八、完成的机器视觉项目必须保存到本机的“C:
\广西职业院校技能大赛\KImage\Product\日期-场次号-赛位号（例：
20230328-1-
1）”文件夹下。
场次号、赛位号以现场抽签为准。
2/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
九、任务完成后选手请自行将视觉项目文件拷贝至U盘的“\广
西职业院校技能大赛\视觉项目\日期-场次号-赛位号（例：
20230328-1-1）”文件夹下。
请将生成的数据文件保存至U盘的“\广西职业院校技能大赛\
日期-场次-赛位号\检测数据.csv”。
请将相机配置标定的截图保存至U盘的“\广西职业院校技能大
赛\日期-场次-赛位号\配置标定.docx”。
以上文件详细要求请参照竞赛任务工作要求。
十、考试过程中不允许自带U盘或其他可储存设备，赛场统一配
备U盘。
十一、参赛选手需及时保存相关程序及数据，竞赛过程中因设备死机和意外情况需要重启而造成未保存数据丢失的，由选手自行承担。
大赛补时只补从关电到操作系统重启完成时间（不包括应用软件）。
参赛选手在程序复杂的情况下每完成部分编程需要记得先保存配置。
十二、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注
学校名称、选手姓名等信息，违反规定者取消比赛成绩。
十三、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、
资料、草稿纸、U盘等材料一并上交，不得带离赛场。
3/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
竞赛工作任务说明书
一、平台硬件、软件组成说明
竞赛任务平台的硬、软件说明详见平台技术说明书及视觉软件使用手册。
完成竞赛工作任务书所需的全部硬件，都包含在工作台所提供设备内，选手要使用的全部器件，只能在本工作台提供的设备内选
择。
（一）、工控机
设备中包含一台工控机，比赛所需的软件和驱动均已经提前预装。
（二）、视觉硬件
1、相机
可选择相机共四个，编号分别为相机A，相机B，相机C，3D相机，具体参数见附录一。
依据检测区域的实际大小、测量精度要求
（在竞赛任务描述中给出）选择好相机。
2、镜头
可选择镜头共四个，分别为：
定焦12mm镜头，定焦25mm镜头,定焦35mm镜头，放大倍率为0.3倍的远心镜头，具体参数见附录一。
依据被测物尺寸、相机安装位置，在满足工作距离，视野范围，分辨
率的要求下选择镜头。
3、光源
可选择光源共五个，编号分别为：
小号环形光源、中号环形光源、大号环形光源、同轴光源、背光光源。
注意，三个环形可以组合成AOI
光源。
具体参数见附录一。
依据任务书的需要，在安装方式和安装
4/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
空间位置允许的情况下，可根据实际需要，选择多个光源同时组合使
用。
4、标定板
依据相机视野范围选择合适尺寸的标定板，具体参数见附录一；依据检测需求选择标定方式，选择标定板；为满足检测要求，可以选
择多种标定方式和标定板组合使用，完成系统的标定要求。
（三）、线缆
相机线缆：
2D相机USB数据线一根、3D相机数据线一根、GigE电源线（含触发和输出信号）一根、千兆网相机通讯线一根（带锁）、网络通讯线一根（3米扁线）、光源延长线一根；（注意：
RS232通
讯线默认已经与PC连接）。
（四）、运动控制硬件
PLC：
控制运动平台运动，控制光源亮灭；
运动平台：
X轴、Y轴、Z轴、θ轴。
（注意：
旋转轴θ是扩展轴，放置在机器视觉工具箱中，需要选手按附录六：
旋转轴的安装及
接线说明完成平台的搭建）。
（五）、气动硬件
提供三种吸嘴，规格为：
SP-06、SP-08、SP-10，根据实验需求正
确选择吸嘴。
5/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
二、软件功能及编程说明
参赛选手将使用图形化编程软件，需根据检测要求，需提前完成
软件流程设计。
图形化编程首先需要根据需求完成工具的选择，基本的流程如下图所示，为了使配置的流程相对简洁采用了子模块、工具组模块多模块组合的配置方法，具体流程配置方法详见《视觉软件使用手册》（说明：
本流程示意图图1仅说明视觉软件的流程设计编程方式，与本任
务书描述的具体任务无直接关系）。
图1程序流程示意图
6/23
主要的工具列表：
类型
工具
系统类
服务器客户端通讯工具、串口工具、PLC读写工具、机器人控制工具、信号源工具
图像源类
图像源工具、相机工具、保存图片工具
定位类
仿射变换工具、斑点分析工具、找圆工具、找线工具、边缘点查找工具、形状匹配工具、灰度匹配工具；
测量类
圆卡尺工具、夹角工具、边缘卡尺工具、线交点工具、线间距工具、点间距工具、矩形卡尺工具、点线距离工具、坐标转换工具、标定工具；
图像处理类
图像转换工具、通道分离工具、颜色提取工具、图像剪切工具、图像处理工具、阈值化工具、轮廓提取工具；
识别类
二维码工具、字符识别工具、条码检测工具、缺陷检测工具；
对位类
位移计算工具、坐标计算工具、对位平台工具；
数据处理类
累加工具、分类工具、保存表格工具、格式转换工具、列表工具、逻辑运算工具、字符串截取工具、用户变量工具；
三、标定说明及运动位置校准
图2两类图像标定板
选择合适的标定工具，利用图像标定板使用多点标定方式，对相机进行标定，把图像坐标转成设备坐标系统，并得出像素当量；
选择合适的手眼标定工具，统一设备坐标系统与相机坐标系统。
7/23
四、样品说明
1、3D零件2个，大小形状如图3所示。
2、小圆块6个：
3个绿色，3个红色，直径10mm，高度为
5mm。
3、样品物料放置规则：
评分时裁判应保证小圆块、3D零件的放置不能重叠，放置范围不超出检测区域范围，并确保每个物料之
间有2mm以上的距离。
图3样品样例
8/23
五、模块化编程要求
程序可读性强。
所有的模块、工具组都需要根据它的作用重命名，离线标定模块要求放在最外层，标定模块里面可以包含多个标
定工具组。
六、竞赛任务工作要求
（一）各个拍照位的硬件选型要求
1、3D零件的分拣必须使用3D相机，要求测量零件的高度和定
位零件的位置信息，3D相机工作距离要求满足350mm以上；
2、2D相机视野要求：
65mmx50mm（视野范围允许一定正向偏
差，最大不得超过5mm），工作距离要求：
110mm±10mm。
（二）显示的要求
1、PCBA检测期间报警灯的显示要求：
XY平台从原点开始运动，按任务要求进行订单分拣，每个订单分拣完成后，如订单满足二维码分拣要求则报警灯亮绿灯，订单不
满足二维码分拣要求报警灯亮红灯；
2、界面分3个窗口显示：
窗口1：
显示订单分拣后订单1放置区域图像及订单二维码数
据，订单满足二维码分拣要求图像上显示OK，反之显示NG；
窗口2：
显示订单分拣后订单2放置区域图像及订单二维码数
据，订单满足二维码分拣要求图像上显示OK，反之显示NG；
窗口3：
显示订单分拣后订单3放置区域图像及订单二维码数
9/23
据，订单满足二维码分拣要求图像上显示OK，反之显示NG；
七、根据上述要求完成以下考核任务
工作任务1—选型计算报告
根据竞赛任务提供的视野大小要求、工作距离要求、被测物的检测要求，从设备提供的一组机器视觉相机、镜头和光源中选择型
号，完成相机、镜头、光源的选型计算报告（附录7）。
工作任务2—硬件及线路安装
相机、镜头、光源、治具等在合理位置安装，保证安装稳固，
3D相机要求在轴外安装，镜头与相机连接螺纹须拧紧；镜头调试好
之后，用顶丝锁紧对焦环及光圈环。
完成相机、光源、旋转轴、通讯网络等电路接线，完成气路的
连接，走线正确、规范、牢固，物理接口选择正确。
设备电气接线要求：
相机、光源接线要使用绑扎整齐合理，要求扎带间距60mm±5mm，间隔均匀，剪切后扎带长度≤1mm，接线端子压接要求稳固不松动，气管、相机电源线、千兆网线、光源延长
线走拖链。
设备上电前需完成电气检测并向裁判请求上电，经裁判同意后可进行设备上电，设备上电后不带电进行设备电路调整（进行电路
调整时需按下设备急停使设备断电）。
工作任务3—项目配置及标定
10/23
根据待检测样品的尺寸和初始状态的区域要求完成视野调焦和镜头对焦（对焦方式可以选择调节镜头的对焦环，也可以控制Z轴
完成整体工作距离的调节）。
在开始配置流程前，将创建的项目文件保存到本机的“C:
\广西
职业院校技能大赛\KImage\Product\日期-场次号-赛位号（例：
20230328-1-1）”文件夹下。
通过标定板，完成3D手眼标定、2D手眼标定、图像坐标与世界坐标的标定，完成图像坐标与运动坐标的统一，并保存在配置文件中（注意：
前期如果规划视野没有考虑标定板的尺寸，可能前期
的视野设置不合理需要重新调整视野大小）。
请将项目配置标定的截图（保存至U盘的“\广西职业院校技能
大赛\日期-场次-赛位号\配置标定.docx”。
项目配置标定截图包括以下内容，如图4、5、6所示，不限截
图数量（截图数据仅供参考）：
（1）项目配置名称；
（2）2D、3D标定模块名称；
（3）3D手眼标定模块的输出；
（4）2D手眼标定像素当量；
（5）XY标定像素当量；
注：
保存在U盘当中的数据将作为评分判定的依据。
11/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
图4
图5
12/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
图6
工作任务4—订单分拣任务
完成PLC控制运动平台运动测试，将任务书实验要求用程序实现，通过图像化编程软件完成流程配置并对每个工具合理化设置参
数。
本次配置的程序必须包含模板定位及建立坐标仿射跟随功能。
（1）扫描订单上方二维码，了解每个订单所需包裹种类及数量。
订单二维码数据包含3位数，每位数字代表每种包裹所需数量。
例如订单上方的二维码数据“1,2,3”代表订单需要1个A包
裹，2个B包裹，3个C包裹。
（2）在包裹分拣区搜索相关订单包裹，检测包裹高度后，将包
裹放入对应的订单放置区。
13/23
注1：
开始分拣前，包裹任意摆放在包裹分拣区域中（标签
面朝上）。
注2：
包裹上标注字母为A则包裹为A包裹。
注3：
要求订单放置区的包裹堆放整齐，在分拣过程中包裹
无掉落现象。
工作任务5—小圆块分拣
订单分拣完成后，如满足订单二维码分拣要求，则在订单上方位置放置上绿色小圆块，反之则放上红色小圆块。
要求小圆块居中放置在标出的圆形位置内，小圆块上表面的箭头统一朝向，如图7
所示。
14/23
图7
工作任务6—数据保存
请将订单中每个包裹的高度数据生成报表（高度单位为厘米cm），注：
csv文件中数值必须由软件直接测量后生成，不得手动
改写数据。
15/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
附录一、视觉硬件及参数列表
工业相机
类别
编号
分辨率
帧率FPS
曝光模式
颜色
芯片大小
像元尺寸
接口
2D相机
相机A
1280x960
>90
全局
黑白
1/2”
4.0μm
USB3.0
2D相机
相机B
2448x2048
>20
全局
黑白
2/3”
3.45μm
GigE
2D相机
相机C
2592x1944
>10
滚动
彩色
1/2.5”
2.2μm
GigE
3D相机
3D相机
1920x1080x2
>10
滚动
彩色
2/3”
1.4μm
USB3.0
工业镜头
类别
编号
支持分辨率（优于）
焦距/倍率
最大光圈
工作距离
支持芯片大小
工业镜头
12mm镜头
500万像素
12mm
F2.0
>100mm
1/1.8”
工业镜头
25mm镜头
500万像素
25mm
F2.0
>200mm
2/3”
工业镜头
35mm镜头
500万像素
35mm
F2.0
>200mm
2/3”
远心镜头
远心镜头
500万像素
0.3X
F5.4
110m
2/3”
镜头接圈
0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm、20mm、40mm一组
LED光源
类别
编号
主要参数
颜色
备注
环形光源
小号环形光源
直射环形，发光面外径80，内径40mm
RGB
三者可以合并成AOI光源
环形光源
中号环形光源
45度环形，发光面外径120，内径80mm
G
环形光源
大号环形光源
低角度环形，发光面外径160，内径120mm
B
同轴光源
同轴光源
发光面积60x60mm
RGB
背光源
背光源
发光面积169x145mm
W
注：
R=红色、G=绿色、B=蓝色、W=白色
标定板
类别
外框尺寸mm
圆/格间距mm
外圆环直径mm
内圆环直径mm
精度mm
标定板A（透明漫射）
100x100
20
5
3
±0.01
50x50
10
2.5
1.5
±0.01
20x20
4
1
0.6
±0.01
类别
外框尺寸mm
方格边长mm
方格数量
精度mm
标定板B（透明漫射）
180x120
15
11x7
±0.01
16/23
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
附录二、相机的接线定义
一、USB3.0相机（注意USB3.0通过USB线供电，不要另外插电源，否则会烧相机）
二、GigE相机
附录三、分辨率及焦距计算公式
简单视觉系统的计算，主要包括视场（FOV）、分辨率（Resolution）、工作距离（WD）和景深（DOF）等。
分辨率我们通常指的是像素分辨率，（默认选用的镜头分辨率高于相机的分辨率）。
因此分辨率就等于视野FOV/相机的像素数。
17/23
附录四、光源控制的接线说明
硬件触发：
用户可以通过PLC、相机的输出外部触发信号来控制每一路输出的开关。
需要外部触发功能时需将外部触发信号线连接到“REMO”端子上。
触发信号高电平时打开，低电平时关闭。
软件触发：
用户也可用软件实现触发功能，即使用串口对各输出通道进行控制，使各输出通道按照预先的设置打开或关闭其输出
18/23
附录五、光源控制器通讯协议
硬件规范
波特率：
9600bps
每帧字节数：
8字节
每帧数据格式
1字节
1字节
1字节
3字节
2字节
特征字
指令字
通道字
数据
异或和校验字
注:
所有通讯字节都采用ASCII码
²特征字＝$
²指令字＝1，2，3，4，分别定义为：
1：
打开对应通道电源
2：
关闭对应通道电源
3：
设置对应通道电源参数
4：
读出对应通道电源参数
当指令字为1，2，3时，如控制器接收指令成功，则返回特征字$；如控制器接收指令失败，则返回&。
当指令字为4时，如控制器接收指令成功，则返回对应通道的电源设置参数（返回格式跟发送格式相同）；如控制器接收指令失败，则返回&。
²通道字＝1，2，3，4。
分别代表4个通道。
²数据＝0XX（XX为00～FF内的任一数值），对应通道电源的设置参数，高位在前，低位在后。
²异或和校验字＝除校验字外的字节（包括：
特征字，指令字，通道字和数据）的异或校验和，校验和的高4位ASCII码在前，低4位ASCII码在后。
例：
将第2通道亮度设为56，则以ASCII码向下写“$320381E”
异或校验字运算过程如下：
19/23
字符串
ASCII码
ASCII码以十六进制表示
将高4位和低4位分别以8421码表示
特征字
$
36
24
00100100
指令字
3
51
33
00110011
通道字
2
50
32
00110010
数据
0
48
30
00110000
3
51
33
00110011
8
562
38
00111000
异或和
00011110
异或校验字
1E
注：
打开对应通道电源、关闭对应通道电源和读出对应通道电源参数3个功能的异或校验字的运算过程中，数据的3个字节的值对异或结果无影响，保证格式为0XX（XX=00～FF内的任一数值）即可。
以下为几组指令数据：
关闭2通道：
$220381F
字符串
ASCII码
ASCII码以十六进制表示
将高半字节和低半字节分别以8421码表示
特征字
$
36
24
00100100
指令字
2
50
32
00110010
通道字
2
50
32
00110010
数据
0
48
30
00110000
3
51
33
00110011
8
56
38
00111000
异或和
00011111
异或校验字
1f
打开2通道：
$120381C
字符
串
ASCII
字符串
ASCII
特征字
$
36
24
00100100
指令字
1
49
31
00110001
通道字
2
50
32
00110010
数据
0
48
30
00110000
3
51
33
00110011
8
56
38
00111000
异或和
00011100
异或校验字
1C
20/23
读取2通道电源参数：
$4200012
字符串
ASCII
码
ASCII码以十六进制表示
将高半字节和低半字节分别以8421码表示
特征字
$
36
24
00100100
附录六、旋转轴的安装及接线说明
θ轴如上图所示，共有四根线需要接入控制面板。
21/23
接线分别为A+A-B+B-，将对应接线端子接入到控制面板上。
22/23
附录七
相机、镜头、光源的选型计算报告
场次号赛位号
序号
内容
选择理由
得分
1
相机选型
1.所选相机编号：
;
2.选择理由如下（请描述选择每种型号的原因）：
样例如下：
选择相机编号A的原因为：
……；
2
镜头选型
1.所选镜头编号：
;
2.选择理由如下（请描述选择每种型号的原因,并根据附件内容写出计算过程）：
样例如下：
选择镜头编号A的原因为：
……；
计算过程如下：
……；
3
光源选型
1.所选光源编号：
;
2.选择理由如下（请描述选择每种型号的原因）：
样例如下：
选择光源编号A的原因为：
……；
得分小计
工作任务书
2023年广西职业院校技能大赛
高职组《机器视觉系统应用》赛项
样题1
（总时间：
210分钟）
场次号：
工位号：
2023年广西职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项
注意事项
一、本任务书共30页，包括附录七项（分别为视觉硬件及参数列表，相机的接线定义，分辨率及焦距计算公式，光源控制的接线说明，光源控制器通讯协议，旋转轴的安装及接线说明，相机、镜头、光源的选型计算报告）。
如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁
判示意，进行任务书
升级会员 