入门教程：轮廓测量仪（分体式）

本章将引导你完成从开箱检查到使用Mech-Eye Viewer采集图像的一系列操作。

1. 开箱检查

  1. 收到包装后，请确认包装完好无破损。

  2. 分体式轮廓测量仪包含控制器与感测头两部分。请分别找到包装内的《包装清单》，并参照该清单检查物品和配件，确认物品和配件无缺失或损坏。

以下列表仅供参考，请以包装内的实际《包装清单》为准。

1.1. 感测头

本章感测头图示以LNX-8030为例。

感测头

lnx 8030

感测头到控制器连接线

（简称连接线）

CBL-H2C-5M-LU

connection cable

使用说明书

user manual

配件袋

M5 × 8 螺钉 × 4

M5 × 70 螺钉 × 3

Φ5垫片 × 3

扎带 × 50

4mm 内六角扳手 × 1

screw m5 8

screw m5 70

washer

cable tie

hex wranch

1.2. 控制器

控制器

lnx 8000c

控制器DC电源线

CBL-CTRL-PWR-3M

dc cable

控制器网线

CBL-CTRL-ETH-3M

ethernet cable rj45

编码器线

CBL-CTRL-EN-3M

encoder cable

配件袋

M5 × 8 螺钉 × 4

一字螺丝刀 × 1

screw m5 8

screwdriver

2. 确认主要部件及指示灯说明

轮廓测量仪包含控制器与感测头两部分，以下将分别进行介绍。

2.1. 感测头

请对照以下图示及表格，确认感测头各部分的功能。

本章感测头图示以LNX-8030为例。图示仅供参考，请以实物为准。
head diagram
序号 名称 功能

①

激光发射器

发射激光线

②

感光单元

接收目标表面反射的激光线

③

控制器接口

用于连接控制器，接口说明见下文。

④

LINK 指示灯

熄灭：网络未连接

绿色闪烁：数据传输中（2.5Gbps）

黄色闪烁：数据传输中（10/100/1000Mbps）

⑤

LASER ON 指示灯

熄灭：激光未发射

常亮：激光发射中

⑥

POWER指示灯

熄灭：未接通电源

绿色常亮：电压正常

黄色常亮：电压异常

⑦

遮光装置安装孔

用于在感测头上安装遮光装置。请勿用于安装感测头。

2.1.1. 控制器接口

head explanation
序号 名称 功能 描述

1

GigE_MX1+

以太网信号线

2.5GigE

2

GigE_MX1-

以太网信号线

2.5GigE

3

GigE_MX2+

以太网信号线

2.5GigE

4

GigE_MX2-

以太网信号线

2.5GigE

5

GigE_MX3+

以太网信号线

2.5GigE

6

GigE_MX3-

以太网信号线

2.5GigE

7

GigE_MX4+

以太网信号线

2.5GigE

8

GigE_MX4-

以太网信号线

2.5GigE

9

DC_12V

12V 供电

最大额定电流 2A

10

DC_0V

12V 供电回线

最大额定电流 2A

11

Trigger

触发信号输入

低速

12

DIR

方向信号输入

低速

2.2. 控制器

请对照以下图片及表格，确认控制器各部分及指示灯的功能。

controller diagram
序号 名称 功能

①

感测头接口

用于连接感测头，接口说明见下文。

②

RUN指示灯

闪烁：采集图像中

熄灭：图像未采集

③

PWR指示灯

绿色常亮：电压正常

熄灭：电压异常或未接通电源

④

ERR指示灯

闪烁：发生错误

熄灭：工作正常

⑤

电源接口

24V：+24V直流输入

0V：0V直流输入

PE：接地

⑥

输入信号端口

详见输入端子说明。

⑦

输出信号端口

详见输出端子说明。

⑧

编码器信号端口

用于连接编码器。详见编码器端子说明。

⑨

网络指示灯

闪烁：数据传输中

熄灭：无数据传输

⑩

RJ45网口

用于连接网线的RJ45插头

2.2.1. 感测头接口

controller explanation
序号 名称 功能 描述

1

GigE_MX1+

以太网信号线

2.5GigE

2

GigE_MX1-

以太网信号线

2.5GigE

3

GigE_MX2+

以太网信号线

2.5GigE

4

GigE_MX2-

以太网信号线

2.5GigE

5

GigE_MX3+

以太网信号线

2.5GigE

6

GigE_MX3-

以太网信号线

2.5GigE

7

GigE_MX4+

以太网信号线

2.5GigE

8

GigE_MX4-

以太网信号线

2.5GigE

9

DC_12V

12V 供电

最大额定电流 2A

10

DC_0V

12V 供电回线

最大额定电流 2A

11

Trigger

触发信号输入

低速

12

DIR

方向信号输入

低速

3. 了解系统连接

安装与连接前，需了解整体的连接。

system connection

4. 安装与连接

本章感测头图示以LNX-8030为例。

4.1. 安装感测头

4.1.1. 安装注意事项

  1. 根据对象物体的形状，测量范围会产生死角。安装前需评估死角对检测的影响。本产品的激光基本呈平行状态，受死角影响较小。

    shadowed area represents blind spot 1

    measurement screen

    阴影表示死角范围

    测量画面

  2. 安装时，感光单元接收的线激光不可被遮挡。

    incorrect mounting

    correct mounting

    错误

    正确

  3. 激光反射到墙面上后，会变为杂散光。安装前需评估杂散光的测量的影响。

    reflected laser light 1

  4. 感测头温度过高时，可能导致烫伤。为保证感测头散热良好，请将感测头安装至金属板使用。

4.2. 安装

安装轮廓测量仪时，请根据轮廓测量仪的基准距离安装。

4.2.1. 方式一

如下图所示，放置4颗M5 × 8螺钉，使用4mm内六角扳手按顺序先预紧，再拧紧螺钉。

mounting 1
安装板过厚时，请自行准备符合要求的M5螺钉。

4.2.2. 方式二

如下图所示，依次放置Φ5垫片与M5 × 70螺钉，再使用开口扳手拧紧螺母。

mounting 2
请自行准备螺母与开口扳手。

4.3. 连接感测头与控制器

将连接线的弯头插入感测头的控制器接口中，直头插入控制器的感测头接口。

connect head and controller

  1. 将连接线航插头的凸起对准航插接口的豁口插入。

    insert plug

  2. 拧紧紧固螺母，推荐扭矩为0.7N·m。拧紧后，约有2mm间隙。

    tighten nut
注意：请妥善固定线缆，防止拉扯而损坏线缆或插头。

4.4. 安装控制器

4.4.1. 安装注意事项

  • 安装控制器时，请为其上侧与左右两侧预留至少50mm的空间。此外，连接面板正前方请预留至少90mm的空间。

    controller precautions 1

  • 并排放置控制器时，相邻控制器之间请预留至少50mm的空间，控制器上方请预留至少50mm的空间。

    controller precautions 2

4.4.2. 安装

如下图所示，放置4颗M5 × 8螺钉，再使用开口扳手拧紧螺母。

controller mounting
请自行准备螺母与开口扳手。

4.5. 连接控制器和工控机

将网线一端插入控制器的RJ45网口，一端插入工控机的RJ45网口。

connect controller and ipc

4.6. 连接控制器和导轨电源

connect controller and power supply

导轨电源连接时，电线需接入对应的输入/输出端子，如上图所示。

请自行准备AC电源线与导轨电源。

4.6.1. 将DC电源线一端接入控制器的电源接线孔

  1. 依次拧松接线孔上方的螺钉。

    connect dc cable 1

  2. 将线缆接入对应的接线孔。电压正插入24V接线孔，电压负插入0V接线孔，接地线插入接地接线孔（pe mark）。

    connect dc cable 2

  3. 依次拧紧接线孔上方的螺钉。

    connect dc cable 3

4.6.2. 将DC电源线另一端接入导轨电源的输出端子

  1. 拧松端子上的螺钉。

  2. 将电压正连接+V端子，电压负连接-V端子，接地线连接接地端子（pe mark）。

  3. 拧紧端子上的螺钉。

    connect power supply

4.6.3. 将AC电源线接入导轨电源的输入端子

  1. 拧松输入端子上的螺钉。

  2. 将火线连接L端子，零线连接N端子，接地线连接接地端子（pe mark）。

  3. 拧紧输入端子上的螺钉。

icon warning 警告

  • 导轨电源需放在配电箱中使用。

  • 导轨电源或连接导轨电源的导轨应可靠接地。如多台导轨电源安装在同一导轨时，各导轨电源应保持一定间距。

  • PE线的裸露部分（去绝缘层部分）需尽可能短。

  • 连接时，请最后接通电源。接通电源后，控制器的PWR指示灯绿色常亮，且感测头的POWER指示灯绿色常亮。否则，请联系梅卡曼德。

4.7. 编码器连接

使用编码器线连接轮廓测量仪与编码器，并将线缆接入对应的接口中。

A+、A-、B+、B-必须连接；Z+与Z-根据需要选择是否连接。

本节以单端编码器为例，进行说明。单端编码器使用的电源电压不同，所需要连接的端子也不相同，如下图所示。

电源电压 编码器接线端子连接示意

24V

single ended encoder 24

12V

single ended encoder 12

5V

single ended encoder 5

4.7.1. 接线端子的使用方式

  1. 选择需要插入编码器线的接线孔，使用一字螺丝刀按住接口上/下方的按钮。

    terminal block connection 1

  2. 将编码器线插入接线孔中，再移开一字螺丝刀。

    terminal block connection 2
    编码器线的裸漏部分约为1cm。如裸漏部分过短，可能导致接线失败。

  3. 轻轻拽动编码器线，编码器线未被拉出来，则连接完成。否则，请重新连接编码器线。

    拽动编码器线时，如用力过大，将直接拽出编码器线，且导致裸线部分断裂。

如需拔出编码器线，需使用一字螺丝刀按住接口上/下方的按钮，拔出即可。

5. 下载并安装Mech-Eye SDK

你可以从梅卡曼德在线社区下载Mech-Eye SDK安装文件。

双击exe格式的安装文件即可安装Mech-Eye SDK。

6. 设置IP地址

连接轮廓测量仪前，需确保以下两个IP地址唯一，且在同一网段。

  • 轮廓测量仪IP地址

  • 与轮廓测量仪相连的电脑网口的IP地址

设置IP地址：

轮廓测量仪出厂时的默认IP设置如下：

DHCP

禁用

IP地址

192.168.23.203

子网掩码

255.255.255.0

网关

0.0.0.0

7. 连接轮廓测量仪

打开Mech-Eye Viewer，选择待连接的轮廓测量仪，单击连接。

connected view

8. 获取数据并调节参数

轮廓测量仪通过一行行扫描获取数据，每行数据通过提取生成轮廓线。最后拼接多行轮廓线以生成强度图、深度图和点云。

调节轮廓测量仪的参数时，需先调节轮廓线的相关参数，以获取理想的轮廓线，再调节图像和点云的相关参数。

Mech-Eye Viewer提供两种模式：

  • 轮廓模式：调节轮廓线相关的参数，以获取理想的轮廓线。

  • 扫描模式：调节图像和点云相关的参数，以获取理想的图像与点云数据。

8.1. 示例场景

以下内容基于示例场景编写：

  • 轮廓测量仪由编码器触发扫描。

  • 运动平台为单向运动。

  • 目标物体为金属块，尺寸约为80 × 35 × 8mm。

8.2. 获取原始图像

在相机查看器界面中，单击single cap，采集一次原始图像。

单击continuous cap，轮廓测量仪将以固定时间间隔连续采集原始图像，再次单击停止采集。

单击采集按钮下方的数据类型，即可在原始图像与轮廓线之间进行切换。

  • 原始图像用于调节激光线的亮度。

  • 轮廓线用于查看所提取的轮廓线的深度值是否符合实际。

capture and data type

8.3. 调节原始图像

原始图像每列像素中提取一个点，即为提取点；提取点组成的线即为轮廓线。

为获取符合要求的轮廓线，需先获取原始图像并提升其质量。请在软件最右侧的参数区中调节相关参数，以提升原始图像的质量。

8.3.1. 判断原始图像质量

每次采集原始图像后，都需判断原始图像中的激光线是否符合要求，可参考下表进行判断。如原始图像质量不符合要求，请查看下文并调节参数。

过暗

exposure time 40

合适

exposure time 200

过曝

exposure time 1500
理想提取点的灰度值在200~255之间。在原始图像的右下角，可查看所选像素的灰度值。如原始图像右下角不可查看灰度值，请选择视图  图像信息框，勾选后即可查看。

8.3.2. 提升原始图像质量

金属块为单一材质的物体，因此拍摄设置下的曝光模式选择Timed。此时，调节曝光时间即可调节原始图像中激光线的亮度。

  1. 采集图像，查看原始图像中激光线的亮度。

  2. 根据激光线亮度，调节曝光时间。

    • 如激光线过暗，请将曝光时间调大。

    • 如激光线过曝，请将曝光时间调小。

  3. 重复步骤1和2，直至激光线亮度符合要求。

如被拍摄物体包含多种材质或多种颜色，可使用HDR曝光模式。更多信息请参考曝光模式。

8.3.3. 判断轮廓线质量

轮廓线清晰，无缺失，且深度与实际相符合。

合适

depth chart map good

不合适

depth chart map bad

单击采集按钮下方的轮廓线，可查看轮廓线。

如轮廓线不理想，请继续调节原始图像中激光线的亮度。

8.3.4. 提升轮廓测量仪采集速度

设置Z向感兴趣区域可以减少需要处理的数据量，有效提升轮廓测量仪的采集速度。

Z向感兴趣区域位于原始图像的中心。如下图所示，黑色区域代表感兴趣区域。

1 1/2 1/4

full image height

2 image height

4 image height

调节Z向感兴趣区域：

  1. 将拍摄设置下的Z向感兴趣区域设置为1/4。

  2. 单击single cap，再单击采集按钮下方的原始图像，查看原始图像。

    • 如数据丢失，请增加Z向感兴趣区域的范围；

    • 如激光线在原始图像中所占的比例仍旧较小，可继续减小感兴趣区域的范围。

  • 设置该参数时，需确保不丢失数据。

  • 如激光线不在原始图像的中间位置，可微调轮廓测量仪的实际高度。待激光线在原始图像的中间位置后，再调节Z向感兴趣区域，最大程度地减少Z方向的感兴趣区域。
被拍摄物体颜色类型多样或材质复杂，易产生多重反射时，需调节更多参数。参见轮廓模式下参数说明。

8.4. 获取图像/点云

轮廓模式获取的轮廓线是生成强度图、深度图或点云的前提。请再次确认轮廓线能满足需求后，再开始获取强度图、深度图或点云。

在相机查看器界面中，单击扫描模式按钮切换至扫描模式。单击single cap，轮廓测量仪根据设置的扫描行数采集，并生成一张图像。采集完成后停止。

单击continuous cap进行连续采集。根据设置的扫描行数采集，生成一张图像；然后再重新开始采集图像。再次单击该按钮，当前图像采集完成后停止采集。

单击采集按钮下方的数据类型，即可在强度图、深度图与点云之间进行切换。

capture and data type scan

更多关于采集数据和数据类型的信息，详见采集与查看数据。

8.5. 调节图像/点云

8.5.1. 判断数据质量

强度图、深度图和点云中，目标物体对应的数据完整。可参考下图判断数据质量。

强度图

深度图

点云

intensity image

depth map

point cloud

8.5.2. 调节参数

在由编码器触发扫描，且运动平台为顺时针单向运动的场景下，至少需调节以下参数。

  1. 轮廓测量仪与编码器一起使用时，请将触发模式下的行扫描触发源设置为编码器。

  2. 设置编码器相关参数。

    1. 由于运动平台顺时针单向运动，因此将编码器触发模式设置为PositionUp，触发方向设置为Channel A Leading。

    2. 触发信号计数模式使用默认值1×。

    3. 触发间隔使用6。

      触发间隔影响获取图像/点云的长宽比，此场景不考虑长宽比。如需保证图像/点云的长宽比与实际物体一致，请参考如何调节Y轴分辨率。

  3. 设置扫描行数，直至可扫描到完整金属块。以下示例仅供参考。

    1. 将扫描行数设置为2000，单击single cap，查看当前行数下的强度图。如下图所示，扫描到的金属块不完整。

      line 2000

    2. 由于扫描到的金属块不完整，需重新设置扫描行数。根据实际扫描到的金属块长度进行估算，将扫描行数设置为6000，并重新采集。如下图所示，扫描到的金属块完整。

      line 6000
被拍摄物体颜色类型多样或材质复杂，易产生多重反射时，需调节更多参数。参见扫描模式下参数说明。

9. 使用数据

通过Mech-Eye Viewer获取的强度图、深度图和点云，可直接保存至本地，也可使用Mech-Vision或第三方机器视觉软件进行后续的处理和计算。

  • 保存数据：单击数据采集区的 save，设置保存路径，勾选需要保存的数据类型，再单击保存。

  • 在Mech-Vision中使用数据：请参考 视觉系统教程，学习搭建包含Mech-Vision在内的整套视觉系统。

  • 在第三方机器视觉软件中使用数据：通过Mech-Eye API或GenICam接口，可将轮廓测量仪获取的数据传输至第三方软件。