FC-25A型3D工业视觉检测实训平台

一、面向专业和课程

面向专业：人工智能、电子、自动化、机电等专业

适用课程和知识点：数字图像处理、机器视觉、3D视觉、基于视觉的机器人应用

二、产品概述

3D工业视觉检测实训平台主要由3D智能相机、2D工业相机和协作机器人组成，搭配多种行业应用的真实工件和虚拟仿真应用场景，融合了3D视觉系统调试应用开发、2D视觉系统应用技术、图形化视觉处理技术、机器人离线编程与调试技术、深度学习等实训功能。实训平台提供配套完善的实训教材与培训视频，能满足视觉算法、软件、机械、电气以及机器人相关专业的教学，开展从机器人基础示教、离线编程，到复杂视觉应用开发等知识点的实验实训。

三、产品简要介绍如下：

1.满足数字图像处理、机器视觉、3D视觉、基于视觉的机器人应用等课程或知识点的教学；

2.标配AUBOi5机器人，并可兼容ABB、KUKA、FUNAC、YASKAWA、UR、AUBO、JAKA等多种机器人，可在学院现有机器人基础上进行升级改造；

3.3D智能相机可处理各类工件以及纸箱、麻袋、货品等典型物体，支持随意堆叠、无序放置、反光、暗色等复杂工况；

4.2D视觉软件包括缺陷检测、分类、实例分割等功能，可对物体快速进行识别、定位、缺陷检测等功能的开发；

5.机器人编程软件采用完全图形化的智能编程环境，支持数字孪生，且内置轨迹规划、碰撞检测、混码等智能算法；

6.配套提供多种来自于真实工业现场的案例和实训套件，可采用项目引导式的方式开展教学，真正提升学生解决实际问题的能力。

四、产品功能和特点

1.图形化编程环境

完全图形化的视觉软件，无需编写代码即可完成拆垛、无序工件上料等视觉应用，且内置3D视觉、深度学习等前沿算法模块，可满足复杂多样的应用需求。

2.提供深度学习自主训练工具

将深度学习模型训练的数据采集、筛选、导入、标注、模型训练、验证及部署应用的过程进行全流程整合，方便自主操作，提升训练效率，并全程保证数据安全性。

3.3D点云生成与分析

精度高，可对众多类型的物体产生完整、细致、精确、颜色准确的点云数据，且支持3D通用处理算法、3D特征处理、3D模型的创建和匹配等多种功能。

4.基于3D/2D视觉的机器人应用

提供机器人智能编程环境，采用可视化、无代码的编程界面，支持一键仿真。软件内置机器人轨迹规划、碰撞检测、抓取规划等智能算法，可快速实现机器人在3D/2D视觉系统引导下进行机械臂位姿的调整，姿态控制，并完成物体的抓取、分类、拆码垛等功能。

五、主要硬件参数

1.运算单元

采用工业级结构，体积小巧，外形紧凑，安装windows10系统，集成C++、OpenCV等运行环境，支持数字图像处理、2D视觉、3D视觉、机器人等硬件或应用的开发和学习。

主要技术参数和特点如下：

（1）处理器：酷睿i7；内存：16G工控内存；硬盘：256G固态硬盘+1T机械硬盘；显存：4G；网口：4个千兆网口;

（2）支持图形化交互界面，采用拖拽式操作快速搭建视觉方案，满足机器视觉应用领域中定位、测量、识别、检测等需求。

2.3D视觉系统

采用Mech-Eye工业级3D相机，该相机基于先进的视觉算法，可处理各类工件以及纸箱、麻袋、货品等典型物体，轻松应对随意堆叠、无序放置、一定程度反光、暗色等复杂工况。

3D视觉系统主要技术参数如下：

（1）分辨率：1920×1200；工作距离范围：500-1000mm；近端视场：物距为0.5m时，370×240mm；远端视场：物距为1m时，800×450mm；

（2）提供多语言、多平台的SDK选择，接口开放，部署简单；

（3）可选择搭配Mech-Vision、Mech-Viz使用，轻松、快速部署各类检测/量测应用。

3.2D视觉系统

机器视觉系统即一套标准工业级视觉系统，包括工业相机、镜头、LED光源、光源控制器等，通过视觉支架进行集成，为所有的静态目标检测、分析和处理提供实验的硬件环境。

视觉系统结构如下：

2D视觉系统主要技术参数如下：

序号	技术参数
1	（1）600万像素 1/1.8” CMOS 千兆以太网工业面阵相机； （2）分辨率：3072×2048； （3）帧率：17 fps； （4）动态范围：71.3dB； （5）增益：0dB～20dB； （6）曝光时间：27μs～2.5sec； （7）黑白/彩色：彩色； （8）接口：GiGE。
2	（1）固定焦距、手动光圈、六百万像素、FA镜头； （2）焦距：12mm； （3）F数：F2.8～F16； （4）接口类型：C-Mount； （5）视场角：1/1.8”。
3	（1）LED类型：贴片LED； （2）颜色：白色； （3）色温：6600K； （4）功率：14.4W； （5）输入电压：DC 24V max.； （6）外壳材质：铝合金（表面氧化发黑处理）；（7）使用温度和湿度：温度：0～40ºC，湿度：20～85%RH(非凝结)； （8）配套光源控制器。

4.协作机器人

采用遨博i5协作机器人，该型机器人专注末端负载为5kg以下的3C领域自动化作业，可应用于3C、金属加工、食品、医药、科研培训、物流等行业,实现上下料、装配、锁螺丝、喷涂、打磨、焊接等应用。

协作机器人主要技术参数如下：

序号	类别	技术参数
1	机械臂	(1)自由度：6 (2)臂展：1053.5mm (3)负载：5kg (4)重量：24kg (5)额定寿命：30000h (6)协同操作：根据ISO10218-1:2011进行协同操作，具备“安全适用的受监控停止”、“拖动示教”以及“功率与力限制”等协作机器人安全功能 (7)定位精度：±0.02mm (8)末端速度：≤2.8m/s (9)功耗：200W (10)材料：铝合金 (11)防护等级：IP54 (12)供电电源：48V
2	运动特性	(1)1轴：+175°~-175°，最大速度150°/s； (2)2轴：+175°~-175°，最大速度150°/s； (3)3轴：+175°~-175°，最大速度150°/s； (4)4轴：+175°~-175°，最大速度180°/s； (5)5轴：+175°~-175°，最大速度180°/s； (6)6轴：+175°~-175°，最大速度180°/s。

六、软件平台介绍

1.3D视觉软件平台

3D机器视觉软件采用梅卡曼德的Mech DLK平台，该平台为完全图形化的视觉软件，无需编写代码即可完成拆垛、无序工件上料等视觉应用。内置3D视觉、深度学习等前沿算法模块，可满足复杂多样的应用需求。

2.2D视觉软件平台

2D机器视觉软件采用海康威视Vision Master视觉软件，图形化交互界面，功能图标直观易懂，采用拖拽式操作，可快速搭建视觉方案，模块运行状态独立标识，实时显示。

主要技术参数和特点如下：

（1）包含近千个图像处理算子和多种交互式开发工具，包含130+个模块工具，支持多种操作系统和图像采集硬件设备；

（2）用户可以根据需求创建视觉方案，还可以自定义运行界面，满足个性化需求；

（3）兼容GigE Vision和USB3 Vision协议标准，可以接入多种品牌的相机，支持本地图像处理和相机数据图像处理；

（4）二次开发简单易上手，通过简化后的接口可以节省90%的代码量，新增的控件可一键导入Visual Studio中，可嵌QT，MFC，WPF和WinForm的界面开发中；

（5）支持用户自定义模块开发，用户可将自定义算法封装为VM模块后直接拖拽使用；

（6）支持TCP/IP，ModBus，串口，UDP，Ethernet/IP等常见工业通信协议，能兼容主流PLC型号的通讯。

七、实验项目

平台配备10多个实训项目的软硬件资源，包括工程、实训操作文档和培训视频等。

其中纸箱拆码垛、电机转子上料、钢筋打标计数等应用场景的简要情况如下：

1.纸箱拆码垛

该项目模拟实际工业场景的纸箱拆码垛。

2.电机转子上料

该项目模拟实际工业场景的电机转子上料。

3.钢筋打标计数

该项目模拟实际工业场景的钢筋打标计数。

八、实验课程

平台可支撑和构建的课程，涵盖《3D视觉实操与应用技巧》、《AI+机器视觉典型应用案例实践》等。

1.《3D视觉实操与应用技巧》实训任务清单

序号	类别	课程资源
1	安装3D视觉系统	（1）机械安装 （2）线缆安装 （3）软件安装
2	采集3D相机的图像数据	（1）连接相机 （2）配置相机参数 （3）保存数据
3	图像标注和深度学习模型训练	（1）新建DLK工程 （2）算法模块介绍 （3）导入图像数据 （4）数据集介绍 （5）图像标注和模型训练 （6）模型验证和模型应用
4	视觉主控烧录	（1）主控烧录准备 （2）主控烧录操作 （3）主控移动控制机器人
5	相机外参标定	（1）相机外参标定概述 （2）标定前准备 （3）采用多个随机标定板位姿方式的ETH标定 （4）采用多个随机标定板位姿方式的EIH标定 （5）采用TCP尖点触碰方式的ETH标定 （6）采用TCP尖点触碰方式的EIH标定
6	制作点云模板和添加抓取点	（1）点云模板和抓取点概述 （2）生成点云模板 （3）编辑点云模板 （4）添加抓取点 （5）保存点云模板和抓取点
7	搭建视觉工程	（1）Mech-Vision软件的基本操作 （2）常用步骤介绍 （3）步骤组合介绍 （4）工程实战—电机转子上料的Mech-Vision工程搭建
8	搭建机器人工程	（1）Mech-Viz软件的基本操作 （2）常用任务介绍 （3）工程实战—电机转子上料的Mech-Viz工程搭建
9	3D视觉进阶功能	（1）查看3D视觉软件版本 （2）Mech-Vision典型应用工程介绍 （3）Mech-Vision示例工程介绍 （4）相机主控其它品牌机器人通讯 （5）认识标准接口 （6）3D视觉随机手册查阅

2.《AI+机器视觉典型应用案例实践》实训任务清单

序号	类别	课程资源
1	学前准备	（1）项目式教学概述 （2）3D视觉典型应用工作站概述 （3）学习资源概述 （4）典型应用工作站的使用注意事项
2	2D视觉典型应用—零部件缺陷检测	（1）零部件缺陷检测工作站的功能需求 （2）零部件缺陷检测工作站的系统实现流程 （3）零部件缺陷检测工作站的DLK工程实现 （4）零部件缺陷检测工作站的视觉工程实现
3	2D视觉典型应用—零部件尺寸测量	（1）零部件尺寸测量工作站的功能需求 （2）零部件尺寸测量工作站的系统实现流程 （3）零部件尺寸测量工作站的视觉工程实现
4	3D视觉典型应用—纸箱拆码垛	（1）纸箱拆码垛工作站的功能需求 （2）纸箱拆码垛工作站的系统实现流程 （3）纸箱拆码垛工作站的视觉功能实现 （4）纸箱拆码垛工作站的运动规划功能实现 （5）纸箱拆码垛工作站的使用注意事项
5	3D视觉典型应用—金属上下料	（1）金属上下料工作站的功能需求 （2）金属上下料工作站的系统实现流程 （3）金属上下料工作站的视觉功能实现 （4）金属上下料工作站的运动规划功能实现 （5）金属上下料工作站的使用注意事项
6	3D视觉典型应用—钢筋打标计数	（1）钢筋打标计数工作站的功能需求 （2）钢筋打标计数工作站的系统实现流程 （3）钢筋打标计数工作站的视觉功能实现 （4）钢筋打标计数工作站的运动规划功能实现 （5）钢筋打标计数工作站的使用注意事项
7	3D视觉典型应用—商超分拣	（1）商超分拣工作站的功能需求 （2）商超分拣工作站的系统实现流程 （3）商超分拣工作站的视觉功能实现 （4）商超分拣工作站的运动规划功能实现 （5）商超分拣工作站的使用注意事项
8	3D视觉典型应用—钢板开坡口	（1）钢板开坡口工作站的功能需求 （2）钢板开坡口工作站的系统实现流程 （3）钢板开坡口工作站的视觉功能实现 （4）钢板开坡口工作站的运动规划功能实现 （5）钢板开坡口工作站的使用注意事项