轮廓测量仪入门教程

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

如你从未使用过轮廓测量仪,请先阅读以下内容,学习轮廓测量仪相关的基础知识:

1. 开箱检查

  1. 收到包装后,请确认包装完好无破损。

  2. 找到包装内的《包装清单》,并参照该清单检查物品和配件无缺失或损坏。

本教程以感测头LNX-8030为例。以下列表仅供参考,请以包装内的《包装清单》为准。

1.1. 感测头

感测头

sensor 8030

感测头到控制器连接线

CBL-H2C-5M-LU

sensor head to controller cable

使用说明书

user manual

配件袋

M5 × 8螺钉,4颗

M5 × 70螺钉,3颗

Φ5垫片,3片

扎带,50条

4mm 内六角扳手,1个

m5 8 bolts

m5 70 bolts

washers

zip ties

hex key

1.2. 控制器

控制器

controller 8000c

控制器DC电源线

CBL-CTRL-PWR-3M

controller dc cable

控制器网线

CBL-CTRL-ETH-3M

controller ethernet cable

编码器线

CBL-CTRL-EN-3M

encoder cable

配件袋

M5 × 8螺钉,4颗

一字螺丝刀,1个

m5 8 bolts

flat screwdriver

2. 确认接口及指示灯

轮廓测量仪由感测头和控制器组成。以下小节分别介绍轮廓测量仪的感测头和控制器。

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。

functional diagram sensor
序号 名称 功能

激光发射器

发射激光线。

感光单元

接收目标表面反射的激光线。

控制器接口

用于连接控制器。

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)

LASER ON指示灯

熄灭:激光未发射

常亮:激光发射中

POWER指示灯

熄灭:未接通电源

绿色常亮:电压正常

遮光装置安装孔

用于在感测头上安装遮光装置。

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。

functional diagram controller
序号 名称 功能

感测头接口

用于连接感测头。

RUN指示灯

亮起:采集图像中

熄灭:图像未采集

PWR指示灯

绿色常亮:电压正常

熄灭:电压异常或未接通电源

ERR指示灯

闪烁:发生错误

熄灭:工作正常

电源接口

24V:+24V直流输入

0V:0V直流输入

PE:接地

输入信号端子

详见输入信号端子

输出信号端子

详见输出信号端子

编码器信号端子

用于连接编码器。详见编码器信号端子

网络指示灯

闪烁:数据传输中

熄灭:无数据传输

RJ45网口

用于连接网线的RJ45插头。

3. 安装与连接

system connection

3.1. 安装感测头

3.1.1. 安装注意事项

安装感测头前,请确认以下注意事项:

  • 目标物体的形状可能导致测量范围中产生死角。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。

    blind spot object

    blind spot profile

    阴影表示死角范围

    测量画面

  • 安装时,需保证目标物体反射的线激光不被遮挡。

    mounting incorrect

    mounting correct

  • 激光经墙面等周围物体反射后,会产生杂散光。安装前需评估杂散光对测量的影响。

    stray light
  • 为保证感测头散热良好,请将其安装在至少有一面面积达到200平方厘米的金属板上。

3.1.2. 安装

安装板过厚时,请自行准备符合要求的M5螺钉。请自行准备M5螺母与开口扳手。

安装轮廓测量仪时,请参照轮廓测量仪的基准距离

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。

mount sensor 1
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。

mount sensor 2

3.2. 安装控制器

3.2.1. 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 spacing 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 spacing 2

3.2.2. 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。

mount controller

3.3. 连接感测头与控制器

将感测头到控制器连接线的弯头插入感测头的控制器接口,直头插入控制器的感测头接口。

connect sensor and controller
  1. 将感测头到控制器连接线航插头的凸起对准航插接口的豁口插入。

    insert connector
  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

请妥善固定线缆,防止拉扯而损坏线缆或插头。

3.4. 连接控制器和工控机

将控制器网线一端插入控制器的RJ45网口,另一端插入工控机的RJ45网口。

connect controller and ipc
  • 请勿使用扩展坞。否则,可能导致网络不稳定,数据传输失败。

  • 请使用CAT5e或以上级别的屏蔽网线。

3.5. 连接控制器和导轨电源

本节的导轨电源为梅卡曼德提供的导轨电源。如您自行准备导轨电源,请查看对应的说明书进行连接。

connect controller and power
  • 请自行准备AC电源线。

  • AC电源插座应采用有保护接地线(PE线)的单相三线电源插座。

  • 不推荐使用30米以上的DC电源线,且单根电源线推荐使用15 AWG或更大线径的导线,以满足电流以及电压降。

3.5.1. 将DC电源线一端接入控制器的电源端子

  1. 使用一字螺丝刀拧松电源端子上方的螺钉。

    connect dc cable 1
  2. 将线缆接入对应的端子。电压正插入24V端子,电压负插入0V端子,接地线插入接地端子(pe mark)。

    connect dc cable 2
  3. 使用一字螺丝刀拧紧端子上方的螺钉。推荐扭矩为0.2N·m。

    connect dc cable 3

3.5.2. 将DC电源线另一端接入导轨电源的端子

  1. 使用一字螺丝刀拧松端子上的螺钉。

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

  3. 使用一字螺丝刀拧紧端子上的螺钉。

3.5.3. 将AC电源线接入导轨电源的输入端子

  1. 使用一字螺丝刀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,PE线连接接地端子(pe mark)。

  3. 使用一字螺丝刀拧紧输入端子上的螺钉。

din rail connection
  • 导轨电源须放在配电箱中使用。

  • 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指示灯应绿色常亮,且感测头的POWER指示灯应绿色常亮。否则,请联系梅卡曼德。

  • 接通电源后,如需移动或更换感测头,断开感测头与控制器的连接前需先断开电源。

3.6. 连接控制器和外部设备

可将PLC、编码器等外部设备连接至控制器的相应端子,为轮廓测量仪提供数据采集的触发信号,或为外部设备提供数据采集状态信号。

如需连接外部设备,请参考信号回路图信号端子说明,确认信号端子的相关参数和功能。

确认需连接的端子后,请执行以下步骤将线缆连接至控制器的相应端子:

  1. 选择需要插入线缆的端子,使用一字螺丝刀按住端子上/下方的按钮。

    terminal block 1
  2. 将线缆插入端子中,再移开一字螺丝刀。

    terminal block 2
    • 线缆的裸露部分应为约1cm长。如裸露部分过短,可能导致接线失败。

    • 线缆的裸露部分为散线时,请先将其拧为一股线,再进行连接。

  3. 轻轻拽动线缆,如线缆未被拉出来,则连接成功。否则,请重新连接线缆。

    拽动线缆时,应避免用力过大,否则将导致线缆被拽出,裸露部分断裂。

如需拔出线缆,请使用一字螺丝刀按住端子上/下方的按钮,然后拔出。


轮廓测量仪硬件的安装和连接已完成。接下来将介绍如何使用Mech-Eye Viewer连接轮廓测量仪,并控制轮廓测量仪采集图像。

4. 下载并安装Mech-Eye SDK

你可以从梅卡曼德下载中心下载Mech-Eye SDK安装包。

解压安装包后,双击安装文件即可安装Mech-Eye SDK。更多Mech-Eye SDK下载、安装、升级、卸载等信息可参考Mech-Eye SDK安装指南

5. 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。

  • 轮廓测量仪的IP地址

  • 与轮廓测量仪相连的电脑网口的IP地址

轮廓测量仪出厂时的默认IP设置如下:

IP地址分配方式

静态

IP地址

192.168.23.203

子网掩码

255.255.255.0

网关

0.0.0.0

请按照以下步骤设置轮廓测量仪的IP地址:

  1. 双击打开Mech-Eye Viewer。

  2. 选择待连接的轮廓测量仪,单击setting

  3. 设置轮廓测量仪IP地址

6. 连接轮廓测量仪

  1. 在Mech-Eye Viewer中找到待连接的轮廓测量仪,单击连接

connected view

软件或固件需要升级时,将显示升级按钮。请先单击该按钮升级,再连接轮廓测量仪。

7. 采集数据

轮廓测量仪通过逐行扫描物体获取数据。每扫描一行将采集一张原始图像。从原始图像的每列像素中提取一个点(提取点)组成轮廓线。最后,通过拼接多行轮廓线生成强度图、深度图和点云。

Mech-Eye Viewer提供两种数据采集模式:

  • 轮廓模式:调节轮廓线相关的参数,以获取符合要求的轮廓线。

  • 扫描模式:调节图像和点云相关的参数,以获取符合要求的强度图、深度图和点云。

7.1. 示例场景

以下内容基于该示例场景编写:

  • 由Mech-Eye Viewer触发数据采集。

  • 由编码器触发每一行的扫描。

  • 目标物体相对于轮廓测量仪单向运动。

  • 目标物体为金属块,尺寸约为80 × 35 × 8mm。

7.2. 获取轮廓线

请执行以下步骤获取符合要求的轮廓线:

  1. 单击single cap,采集一次原始图像。

  2. 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:用于查看轮廓线提取结果,如轮廓线的空缺情况。

  3. 判断原始图像中的激光线亮度是否符合要求:激光线中心的像素灰度值应在200~255的范围内。

    过暗

    exposure time 40

    合适

    exposure time 200

    过亮

    exposure time 1500

    在原始图像的右下角,可查看光标所在像素的灰度值。如不显示,请勾选视图菜单中的图像信息框

  4. 如激光线亮度不符合要求,请在右侧参数标签页中调节以下参数。

    金属块为单一材质的物体,因此,亮度设置分组下的曝光模式参数选择固定曝光即可。此时,调节曝光时间参数即可调节原始图像中激光线的亮度。

    1. 根据激光线亮度,调节曝光时间参数。

      • 如激光线过暗,请将曝光时间参数调大。

      • 如激光线过亮,请将曝光时间参数调小。

    2. 再次采集原始图像,查看激光线的亮度。如有需要,继续调节,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

  5. 单击采集按钮下方的轮廓线,检查轮廓线的质量。

    轮廓线应完整,基本无空缺。

    轮廓线完整

    profile complete

    轮廓线不完整

    profile incomplete

    如轮廓线不符合要求,请继续调节原始图像中激光线的亮度。


7.3. 获取强度图、深度图和点云

轮廓模式获取的轮廓线是生成强度图、深度图和点云的前提。

确认轮廓线能满足要求后,请执行以下步骤获取强度图、深度图或点云。

  1. 单击右上方的扫描模式按钮切换至扫描模式。

  2. 根据实际场景设置触发扫描相关的参数:

    • 由Mech-Eye Viewer触发数据采集时,将触发设置分组下的数据采集触发源参数设置为软触发

    • 由编码器触发每一行的扫描时,将触发设置分组下的行扫描触发源参数设置为编码器

    • 目标物体相对于轮廓测量仪单向运动时,根据编码器实际输出的信号设置触发方向参数为A相在前B相在前

  3. 单击single cap,轮廓测量仪根据扫描行数参数的设置值完成当前轮次的数据采集,并生成强度图、深度图和点云。

  4. 单击采集按钮下方的数据类型,查看强度图、深度图或点云。

    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
  5. 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

7.4. 调节参数

如获取的数据不完整,请参考以下示例调节扫描设置分组下的扫描行数参数:

  1. 扫描行数参数设置为2000,并重新采集。查看强度图。此时强度图中的金属块不完整。

    line 2000
  2. 根据实际扫描到的金属块长度进行估算,将扫描行数参数设置为6000,并重新采集。查看强度图,此时强度图中的金属块完整。

    line 6000

此场景不考虑扫描数据中目标物体的宽高比。如需保证扫描数据中目标物体的宽高比与实际物体一致,还需调节触发信号计数模式触发间隔

8. 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-MSR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-MSR中使用数据:请参考3D测量与检测教程,学习搭建包含Mech-MSR在内的整套3D测量与检测系统。

  • 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。

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