标准规范下载简介
DB32／T 4047-2021 工业机器人用视觉模块通用技术条件.pdfICS25.040.30 cCS ~ J 28
B 32/T 40472021
General specification of thevisionmodel intheindustrial robot
本标准按照GB/T1.1一2020给出的规则起草。 本标准由江苏省机器人与机器人装备标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：常州威航信息科技有限公司、常州检验检测标准认证研究院、苏州视晓智能 科技有限公司、柯泰光芯（常州）测试技术有限公司、常州工程职业技术学院、江苏集萃智能制造技术 研究所有限公司。 本标准主要起草人：蒋威、赵长金、葛斌、刘文、黄浩艳、祝骅、周骏、卢钰、张华东、王直荣、 王振。
JTT1049.4-2016 道路运政管理信息系统 第4部分：跨省数据交换本标准按照GB/T1.1一2020给出的规则起草。 本标准由江苏省机器人与机器人装备标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：常州威航信息科技有限公司、常州检验检测标准认证研究院、苏州视晓智能 科技有限公司、柯泰光芯（常州）测试技术有限公司、常州工程职业技术学院、江苏集萃智能制造技术 研究所有限公司。 本标准主要起草人：蒋威、赵长金、葛斌、刘文、黄浩艳、祝骅、周骏、卢钰、张华东、王直荣、 王振。
机器人用视觉模块通用技术条件
本标准规定了工业机器人用视觉模块的术语、分类、组成、主要性能参数、技术要求、试验方法和 检验规则、标志及包装、存储及运输等。 本标准适用于工业机器人端，用于从事视觉检测、测量等应用的工业机器人用视觉模块
下列术语和定义适用于本文件。
3.1工业机器人用视觉模块 在工业机器人系统中使用的视觉模块，其作用主要是采用工业相机、工业镜头、光源及相关软件算 法实现机器视觉控制功能，以配合工业机器人实现某种视觉功能的模块
3.1工业机器人用视觉模块
视觉传感器是视觉模块的最主要单元，它利用光学元器件进行视觉信号的捕捉和处理，并输出 传感器，按照其微电子结构的不同，通常可以分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器。
3.3CCD图像传感器
CCD是指电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具 描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等 点，并可做成集成度非常高的组合件
5.2.1视觉传感单元
视觉相机类别如上述4.1章节，除了上述相机类型，彩色和灰度相机的选择也是比较关键，其输出 的图片分别是彩色和黑白。选型主要包括以下参数： a）分辨率要求。 在工业机器人的应用中，根据所使用的环境和功能不同，对分辨率进行选用，工业面阵相机分 辨率可选用130万、200万、500万、1200万等；对于线阵相机而言，分辨率就是传感器水平 方向上的像素数，可选用1K、2K、6K等。通常情况下，分辨率选择要求宜高于理论分辨率要 求10%。 传感器尺寸要求。传感器尺寸是以有效面积（宽x高）或以对角线大小（英寸）来表示，常用 工业视觉传感单元尺寸有1/3”，2/3”，1"等； b 像元尺寸要求。像元尺寸表示每个像素的面积。同等应用条件下，宜选用较小像元尺寸相机 单位面积内的像素数量多，利于对细小缺陷的检测和增大检测视场； 像素深度要求。像素深度是指每个像素用多少比特位表示，同等价格条件下，宜选用像素深度 大的相机，表达图像细节的能力强，这个像素的颜色值更加丰富、分的更细，颜色深度就更深。 常用像素深度可选用8位、10位、12位和16位： d 动态范围要求。动态范围是用来描述每个像素能够分辨出的灰度等级。它是饱和电压（最大的 输出电平）相机输出的噪声之比； 最大顺率要求。最大顺率表示的是面阵工业相机每秒能够采集并输出的最大数，宜选用大顺 率相机，可捕捉快速移动物体； 曝光方式要求。工业相机可选用帧曝光（globalshutter）和行曝光（rollingshutter）。 采集模式要求。根据使用方式，采集模式可选用连续采集、外触发采集和软触发采集三种； 选择对应光谱响应的相机
5.2.2工业镜头单元
镜头的选用主要包括以下参数： 焦距（FocalLength），记为f。根据光学成像工作距离及视场要求大小，选用合适焦距的镜头； b 光圈系数（Iris），F=f/D。根据进光量度需求选用合适的光圈大小镜头： 接口，根据相机镜头接口连接方式选用镜头接口形式，一般推荐选用有C/CS/F等： d 分辨率（Resolution），宜匹配像素分辨率使用，光学分辨率宜等于或略高于像素分辨率； 工作距离（Workingdistance，wD），根据镜头外延到被测物体的距离，根据机器人结构特性选 用； 视野范围（FieldofView，FOV），拍摄有效区域，与焦距、传感器尺寸配合计算； 后背焦（Flangedistance），根据相机接口平面到芯片的距离选用。在线扫描镜头或者大面阵 相机的镜头选型时，后背焦是 个非常重要的参数，它直接影响镜头的配置。
镜头的选用主要包括以下参数： 焦距（FocalLength），记为f。根据光学成像工作距离及视场要求大小，选用合适焦距的镜头； D 光圈系数（Iris），F=f/D。根据进光量度需求选用合适的光圈大小镜头； C 接口，根据相机镜头接口连接方式选用镜头接口形式，一般推荐选用有C/CS/F等： 分辨率（Resolution），宜匹配像素分辨率使用，光学分辨率宜等于或略高于像素分辨率； 工作距离（Workingdistance，wD），根据镜头外延到被测物体的距离，根据机器人结构特性选 用； 视野范围（FieldofView，FOV），拍摄有效区域，与焦距、传感器尺寸配合计算； 后背焦（Flangedistance），根据相机接口平面到芯片的距离选用。在线扫描镜头或者大面阵 相机的镜头选型时，后背焦是一个非常重要的参数，它直接影响镜头的配置。
光源是机器视觉系统中不可或缺的一个环节。光源选用应该以突出被测物体的特征、简化算法处理、 克服环境光干扰、提高视觉特征提取速度和稳定为目标。 光源颜色，不同工件和材料对不同光源颜色吸收程度不同，所以选用合理颜色的光源可以突出物体 特征。比如互补色，如果希望更加鲜明地突出某些颜色，则选择互补色进行照射。光源照射方式，不同 的光源照射方式可以突出不同的特征。 根据光源颜色和照射方式，光源类型主要有以下几种参考：
a 环形光源，测量和识别物体三维信息时，宜选用环形光源； b） 背光源，测量和识别物体的外形轮廓和边线特征，宜选用背光源； C 条形光源，测量和识别较大方形结构被测物，宜选用条形光源； d 同轴光源，对消除物体表面不平整引起的阴影，需减少干扰，宜选用同轴光源； e 球积分光源，需要高均匀化照明的物体特征识别，宜选用球积分光源； 线形光源，搭配线列相机用于各种流水线连续检测场合，宜选用线形光源； ）点光源，对于照明面积小，且强度要求高的场合，宜选用点光源。
5.2.4图像传输接口单元
工业相机的本质就是将光信号转换为电信号，这样就涉及到了电信号的转换与传输，转换与传输就 需要各种物理接口与传输协议来承担，如下为最常见的几种工业相机接口与协议： 1394接口选用。低速传统相机可以使用1394接口，单通道带宽800MbpS； USB2.0接口选用；分辨率较低，顿频要求较低，可使用USB供电的相机，可选用USB2.0接口， 传输速率480MbpS; c） USB3.0接口选用。分辨率高于1080P，帧频高于20fpS，使用USB供电的相机，宜选用USB3.C 接口，传输速率4GbpS； GigE千兆网接口选用。分辨率高于1080P，帧频高于20fps，采用网络布局集联的相机JG／T 422-2013标准下载，远距 离传输要求，宜选用GigE千兆网接口，传输速率1Gbps；； e） CameraLink接口选用。分辨率高于1080P，帧频高于50fps，或者高速相机、高光谱相机，宜 选用CameraLink，配合图像采集卡实现，传输速率2Gbps（Base）、4Gbps（MEDIUM）、5.44Gbps (FULL）; f CoaxPress接口选用。分辨率高于4K，顿频高于25fps，宜选用CoaxPress接口，传输速率 6.25GbpS
5.2.5图像算法单元
当采集到图像后，需要对图像进行特征分析，可以通过自行研究编写算法，也可选择开源通用算法 库，如下： a OpenCV。由一系列C函数和少量C++类构成，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用 算法，OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows 和MacOS操作系统上。 b） RAVL。RecognitionAndVisionLibrary（RAVL）是一个通用C++库，包含计算机视觉、模 式识别等模块。 CImg。CImg是一个用C++编写的开源数字图像处理库。。 FreeImage。FreeImage是一款免费的、开源的、跨平台的，支持20多种图像类型的图像处理 库。其最大优点就是采用插件驱动型架构，具有快速、灵活、简单易用的特点。
5.2.6人机交互软件单元
5.2.7设备通信接口单元
控制模块、机器人模块、人机接口模块和视觉模块之间的通信传输根据实际使用可选用下列 a）I/0，通过可编程I/0接口实现设备之间信息数据交换； b）TCP/IP协议，通过网络接口实现设备之间信息数据传输交换：
5.2.8视觉标定单元
视觉标定根据实际需求，推荐进行下列标定内容： 镜头畸变矫正。工业镜头畸变又称失真，指被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变 为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。镜头畸变包含三种类型：枕型畸变、桶型畸变、 线性畸变。可通过软件和硬件方式进行矫止： 平场校正。对于CCD和CMOS相机而言，各像素对相同的辐照度产生的灰度值并不相同GB／T 34647-2017标准下载，称为 探测器的响应非均匀性。采用软件校正法，采用暗场和明场两个不同能量等级的场景，获得每 个像素的校正参数：增益和偏置，实现平场校正； 空间坐标系变换。当需要用相机进行物理空间尺寸测量时，需要对相机像素坐标进行标定到物 理空间。
5. 2. 9 控制单元