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2023年全省职业院校技能大赛高职学生组-机器视觉系统应用赛项样卷-任务书A -物流包裹测量及分拣.pdf

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2023年全省职业院校技能大赛高职学生组-机器视觉系统应用赛项样卷-任务书A -物流包裹测量及分拣.pdf

上传人:书籍1243595614 2025/3/15 文件大小:1.23 MB

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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项


2023 年全省职业院校技能大赛
高职学生组装备制造类机器视觉系统应用赛项样题
物流包裹测量及分拣



(总时间:240 分钟)








场次号: 赛位号:


1 : .
2023 年甘肃省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 24 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,
掌握 C#软件编程及 OpenCV库的调用。
三、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。
四、不得擅自更改设备已有器件位置和线路。
五、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,扣 5 分。
六、所编的机器视觉程序必须保存到本机的“C:\甘肃省职业院校
技能大赛\Product\场次号-赛位号”文件夹下,赛位号以现场抽签为准。
七、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。
八、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、草稿纸等材料一并上交,不得带离赛场。

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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

请按要求在 4 个小时内完成以下工作任务:
一、根据本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,
完成选型并在合理的位置完成安装和接线。完成选型设计报告,并记
载安装结果。
二、根据现场环境调整 3D相机的曝光和增益。根据条码的尺寸
和检测区域要求完成视野调焦和镜头对焦。
三、在开始配置定位抓取及测量流程前创建配置文件名称:场次
号-赛位号
四、选择合理的手眼标定工具,完成图像坐标与运动坐标的统一,
并保存在配置文件中。
五、选择合适的视觉工具配置流程,并完成相关工具的参数设置。
六、物流包裹初始状态为无序杂乱状态,并定位物流包裹的 3D
坐标位置,测量包裹的尺寸数据。
七、测量内容:提供的产品有二维码,数据与编号对应,测量指
定的数据:包含边长、高度、面积、体积。
八、根据包裹的 3D位置,根据之前调试的2D相机的工作距离,
移动2D相机到该包裹上方合适的拍照距离,拍照读取二维码信息。
九、根据二维码信息,将该物流包裹放置到相应的位置。
十、完成数据分析生成测试数据报表,并通过网络通讯工具发送
给客户端,客户端收到测试数据后重新生成测试数据报表。
十一、在客户端完成指定的编程任务。
3 : .
2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

注 1: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。
注 2:考试过程中不允许带入 U 盘或其他可储存设备。
注 3:程序复杂的情况下每完成部分编程需要记得先保存配置。

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。
1、工控机
设备中包含一台工控机,另有一台用于接收通讯数据和视觉算法
代码编程的客户端计算机由承办单位提供,比赛所需的软件和驱动均
已经提前预装。
2、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(3D相机工作距离要求大于 370mm),具体参数见附录一。
依据被测 PCB 的大小、测量精度(在 4、竞赛任务描述中给出)
要求选择合适分辨率的相机。
2)镜头
4 : .
2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

镜头型号规格有:焦距 12cm,25cm,35cm 的定焦镜头和
的远心镜头,具体参数见附录一。
依据被测件实际尺寸、相机安装的位置配合,在满足工作距离,
视野,分辨率等要求下选择适合的镜头。
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
依据相机工作距离和视野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,可能需要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。
3、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)。
4、运动控制硬件
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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

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)。
二、软件功能及编程说明
在视觉编程软件中,请参赛选手采用图形化编程软件,需要选
手根据检测要求完成软件流程的设计。
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)。

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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

图 1 程序流程示意图
主要的工具列表:
类型 工具
服务器客户端通讯工具、串口工具、PLC 读写工具、机
系统类
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
仿射变换工具、斑点分析工具、找圆工具、找线工具、边
定位类
缘点查找工具、形状匹配工具、灰度匹配工具
圆卡尺工具、夹角工具、边缘卡尺工具、线交点工具、线
测量类 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
图像转换工具、通道分离工具、颜色提取工具、图像剪切
图像处理类
工具、图像处理工具、阈值化工具、轮廓提取工具
二维码工具、字符识别工具、条码检测工具、缺陷检测工
识别类

对位类 位移计算工具、坐标计算工具、对位平台工具
累加工具、分类工具、保存表格工具、格式转换工具、列
数据处理类
表工具、逻辑运算工具、字符串截取工具、用户变量工具
客户端电脑上提供以下编程工具和图像处理库:
1、Microsoft Visual Studio 2015 编程软件,使用 C#编程。
2、基于 C#的 OpenCV 图像处理库 OpenCvSharp。
3、客户端软件及《KImage 工具二次开发说明》文件,文件
中提供部分二次开发工程框构示例。工程框构示例中已做好二次开
发和 OpenCVSharp 的编译环境配置及相关功能函数声明,可供参
考。
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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项


图 2 C#代码编程界面参考

三、标定说明及运动位置校准


图 3 两类标定板

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。
四、竞赛任务描述------物流包裹测量与分拣
本次竞赛任务为,测量物流包裹的高度,并定位,根据其高度进
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2023 年甘肃省职业院校技能大赛高职组“机器视觉系统应用”赛项

行分拣。
(一)物流包裹分拣任务
尺寸大小不一的包裹 5 个,尺寸:20mm x 20mm 左右;摆放方