方案部署

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本节将介绍如何进行小型钣金件方案部署，总体流程如下图所示。

视觉系统硬件搭建

视觉系统硬件搭建是将硬件设备（相机和工控机）集成到实际工作环境中，以支持视觉系统的正常运行。

在该阶段，你需要完成视觉系统硬件的安装与连接。详细信息请参考视觉系统硬件搭建。

机器人通信配置

机器人通信配置前，需先获取方案。请单击此处查看方案获取方法。

打开Mech-Vision软件。
在Mech-Vision欢迎页中单击从案例库新建按钮，打开案例库。
进入案例库中的典型案例分类，单击右上角的图标以获取更多资源，并在弹出的窗口中单击确定按钮。
获取案例资源后，选择无序工件拣选分类下的小型钣金件，在下方填写方案名称和路径，最后单击创建按钮，并在弹出的窗口中单击确定按钮下载小型钣金件方案。

下载完成后，在Mech-Vision中将自动打开该方案。

在配置视觉工程前，需要完成梅卡曼德视觉系统与机器人侧（机器人、PLC 或上位机）的通信对接。

小型钣金件方案使用标准接口通信，具体操作方法请参考标准接口通信配置。

手眼标定

手眼标定是指建立相机坐标系与机器人坐标系对应关系的过程，将视觉系统确定的物体位姿转换为机器人坐标系下的位姿，从而引导机器人精准完成抓取任务。

请参考机器人手眼标定操作指南完成手眼标定。

每次安装相机后，或标定后相机与机器人的相对位置发生变化时，都需要重新进行手眼标定。

视觉工程配置

完成通信配置和手眼标定后，即可使用Mech-Vision进行视觉工程配置。

视觉工程配置的流程如下图所示。

连接相机并采集图像

连接相机。

打开Mech-Eye Viewer，找到待连接的相机，单击连接按钮。
调节相机参数。

为确保相机采集到的2D图像清晰，点云无缺失，需调节相机参数。参数调节方法请参考PRO S相机参数参考指南。
采集图像。

相机连接成功且设置参数组后，即可开始采集工件图像。单击界面上方的按钮，进行单次图像采集，此时即可查看采集到的工件2D图像和点云，确保2D图像清晰，点云无缺失且边缘清晰。合格的工件2D图像和点云分别如下图中左图、右图所示。
在Mech-Vision中连接相机。

单击从相机获取图像步骤，在界面右下角步骤参数中关闭虚拟模式，然后单击选择相机按钮。

在弹出的窗口中单击某相机编号右侧的图标，该图标变为后，代表相机连接成功。相机连接成功后，单击右侧的参数组下拉框选择标定的参数组，如下图所示。

以上设置完成后即已连接真实相机，无需调节其他参数。单击从相机获取图像步骤右侧的图标运行该步骤，如无报错即表示相机连接成功，并可正确采集图像。

3D工件识别

小型钣金件方案使用3D工件识别步骤识别工件。单击3D工件识别步骤界面的配置向导按钮，打开3D工件识别工具进行相关配置。总体配置流程如下图所示。

vision 3d target object recognition overall

点云预处理

在点云预处理阶段，需调整各参数对数据进行预处理，使原始点云更加清晰，从而提高识别的准确度和效率。

设置识别区。

设置有效的识别区，将干扰因素屏蔽在区域外，提升识别效率。
调节参数。

设置边缘提取效果、噪声抑制级别、点过滤参数，滤除杂点。

点云预处理完成后，单击运行步骤按钮，预处理效果如下图所示。

识别工件

点云预处理完成后，需从工件库中制作工件的点云模板，然后在3D工件识别工具中设置匹配相关参数，用于匹配点云模板。

制作工件模板。
- 制作点云模板并添加抓取点。单击打开工件库按钮，打开工件库，通过导入STL文件生成工件点云模板，并手动配置抓取点。
设置识别相关参数。
- 开启识别工件右侧的高级模式开关。
- 匹配模式：开启自动设置匹配模式开关。开启后，该步骤将自动调节粗匹配设置和精匹配设置参数。
- 粗匹配设置：为减少匹配耗时，需将粗匹配运行方式设置为自定义，将期望的模板点云点数设置为300。
- 置信度设置：将置信度策略设置为自动，将置信度阈值设置为0.5，用于去除错误的匹配结果。
- 输出-最大结果输出个数：在满足路径规划需求的前提下，尽量减少输出个数，减少匹配耗时。本方案中将最大输出结果个数设置为20。
- 去除重叠物体位姿、去除压叠物体位姿：为了去除重叠、压叠的识别结果，打开启用去重叠功能和启用去压叠功能开关，并将各自的阈值设置为30%和20%。

上述参数设置完成后，单击运行步骤按钮，匹配效果如下图所示。

配置步骤端口

完成工件识别后，需配置步骤端口，为Mech-Viz提供视觉结果和点云，用于路径规划和碰撞检测。

由于后续步骤中需要对抓取点进行相关处理，在选择端口下勾选抓取点相关端口选项。为识别和定位料筐，需勾选预处理后的点云选项。最后单击保存按钮。设置完成后3D工件识别步骤新增了对应的输出端口，如下图所示。

定位料筐

由于料筐形状近似为矩形，可直接使用案例库教学示例中3D定位分组下的标准料筐定位步骤组合对料筐进行定位，无需制作点云模板。

字符串列表：即料筐在Mech-Viz中的名称，用于更新料筐位置。
移动距离：将料筐位姿从料筐上表面向下移动至料筐中心，此方案中应将移动距离设置为-57.5mm。

移动距离值 = -1 × 1/2 料筐高度
运行该步骤组合，定位料筐并将料筐位姿发送到Mech-Viz，并更新料筐位置。

调整位姿

获取工件位姿后，需使用调整位姿V2步骤对位姿进行调整。单击调整位姿V2步骤界面的配置向导按钮，打开位姿调整工具进行位姿调整相关配置。总体配置流程如下图所示。

位姿转换。

为了输出工件在机器人坐标系下的位姿，需勾选将位姿转换至机器人坐标系，将工件位姿从相机坐标系转换至机器人坐标系。
位姿排序。

将排序类型设置为按位姿的XYZ值排序，将位姿的指定量设置为Z值，并以降序方式对位姿进行排序。
角度过滤。

为了减少后续路径规划耗时，需根据位姿Z轴和参考方向之间的夹角过滤明显不可抓取的工件。本教程中，需把最大角度差设置为70°
过滤感兴趣区域之外的位姿。

根据实际情况设置3D ROI，以过滤不在3D ROI内的错误的工件位姿。
通用设置。

将设置新增端口数量设置为1，该步骤将新增输入和输出端口各一个，连接3D工件识别步骤输出的抓取点信息，并将其输出到输出步骤。

输出工件信息

使用输出步骤，将抓取点、抓取点信息、预处理后的点云、料筐名称、料筐位姿等信息输出到Mech-Viz，用于进行路径规划。

路径规划

完成工件识别后，即可使用Mech-Viz进行路径规划，然后编写机器人程序用于抓取工件。

路径规划的配置流程如下图所示。

配置场景物体

配置场景物体的目的是还原真实现场场景，以此来辅助用户规划机器人运动路径。具体操作方法请参考配置场景物体。

在确保抓取可行性的基础上，应在严格还原真实作业环境的前提下配置场景物体。本方案中场景物体配置情况如下图所示：

配置末端工具

配置末端工具的目的是在三维仿真空间中显示末端工具的模型，并用于碰撞检测。具体操作方法请参考配置末端工具。

为了减少制作末端工具碰撞模型所需的操作时间，在创建凸包时无需完全复原模型，可根据模型的实际情况有选择地忽略部分细节。
制作夹指部分时应当力求精细，确保其形态能高度还原实物，以保证碰撞检测的准确性。对于距离抓取点（工件）部分较远的机械结构，可以简化处理，使用长方体凸包来替代复杂的结构设计，以提高效率。下图中左图为原始模型，右图为简化后模型。

调整工作流程

工作流程指的是在Mech-Viz中以流程图形式搭建的机器人运动控制程序。场景物体和末端工具配置完成后，即可根据实际需求调整工程的工作流程。抓取工件时的逻辑处理流程图如下图所示。

使用标准接口通信时，工程的具体工作流程如下图所示。

其中，工作流程中起始和结束的两个定点移动步骤为示教点，不需要对外发送。其他移动步骤会对外发送路径点，每个筐内智能路径步骤对应两个路径点，合计共发送5个路径点。

仿真与测试

单击工具栏中的仿真按钮，即可对搭建完成的Mech-Viz工程进行仿真，以测试视觉系统是否已成功搭建。

将工件随机摆放在料筐内，然后单击Mech-Viz工具栏的仿真按钮模拟抓取工件。每次抓取成功后需重新布置工件，循环仿真抓取10次。若10次仿真抓取均能顺利进行，即可判定视觉系统可正常工作。

若仿真过程中出现异常，请参考方案部署常见问题解决问题。

机器人抓放

机器人程序编写

若仿真效果满足预期，即可编写FANUC机器人抓放程序。

FANUC机器人样例程序MM_S10_Viz_Subtask可以基本满足本典型案例所需要的功能。你可以在样例程序基础上进行修改。关于MM_S10_Viz_Subtask程序的解释详细，请参考样例程序解读。

修改说明

本样例由两个程序组成，其中子任务负责触发Mech-Viz工程运行并获取规划路径；主任务负责根据规划路径移动机器人，且在机器人离开抓取区域时触发子任务运行，从而提前规划下一轮路径，以缩短节拍。基于样例程序，请参考如下步骤修改程序文件：

子任务

添加转存规划路径指令，将所有返回的路径点转存到本地变量中。

Mech-Viz返回的规划路径包含五个路径点：入筐点、抓取接近点、抓取点、抓取离开点、出筐点。样例程序只转存了三个路径点，因此需要添加转存规划路径指令。

修改前	修改后（示例）
22: CALL MM_GET_JPS(1,60,70,80) ; 23: CALL MM_GET_JPS(2,61,71,81) ; 24: CALL MM_GET_JPS(3,62,72,82) ;	22: CALL MM_GET_JPS(1,60,70,80) ; 23: CALL MM_GET_JPS(2,61,71,81) ; 24: CALL MM_GET_JPS(3,62,72,82) ; 25: CALL MM_GET_JPS(4,63,73,83) ; 26: CALL MM_GET_JPS(5,64,74,84) ;

修改前

修改后（示例）

  22:  CALL MM_GET_JPS(1,60,70,80) ;
  23:  CALL MM_GET_JPS(2,61,71,81) ;
  24:  CALL MM_GET_JPS(3,62,72,82) ;

  22:  CALL MM_GET_JPS(1,60,70,80) ;
  23:  CALL MM_GET_JPS(2,61,71,81) ;
  24:  CALL MM_GET_JPS(3,62,72,82) ;
  25:  CALL MM_GET_JPS(4,63,73,83) ;
  26:  CALL MM_GET_JPS(5,64,74,84) ;

主任务

设置工具坐标系。确认机器人示教器上的TCP与Mech-Viz软件中的TCP数据一致。将当前所选的工具坐标系号码设置为实际使用的夹爪所在的坐标系。
修改前修改后（示例）
11: !set current tool NO. to 1 ; 12: UTOOL_NUM=1 ;
11: !set current tool NO. to 3 ; 12: UTOOL_NUM=3 ;
请将数字替换实际使用工具的编号，此处“3”仅作示例。
指定工控机IP地址和端口号。将CALL MM_INIT_SKT指令中的IP地址和端口号修改为工控机实际IP地址和端口号，确保与视觉系统中的设置一致。
修改前修改后（示例）
16: CALL MM_INIT_SKT('8','127.0.0.1',50000,5) ;
16: CALL MM_INIT_SKT('8','127.1.1.2',50000,6) ;

修改前	修改后（示例）
11: !set current tool NO. to 1 ; 12: UTOOL_NUM=1 ;	11: !set current tool NO. to 3 ; 12: UTOOL_NUM=3 ;

修改前	修改后（示例）
16: CALL MM_INIT_SKT('8','127.0.0.1',50000,5) ;	16: CALL MM_INIT_SKT('8','127.1.1.2',50000,6) ;

配置入筐点、抓取接近点和抓取点的位置寄存器编号。

修改前	修改后
32: !move to approach waypoint ; 33: !of picking ; 34:J PR[60] 50% FINE ; 35: !move to picking waypoint ; 36:J PR[61] 10% FINE ; ... 40: !move to departure waypoint ; 41: !of picking ; 42:J PR[62] 50% FINE ;	32: !move to approach waypoint ; 33: !of picking ; 34:J PR[60] 50% FINE ; 35:J PR[61] 50% FINE ; 36: !move to picking waypoint ; 37:J PR[62] 10% FINE ; ... 42: !move to departure waypoint ; 43: !of picking ; 44:J PR[63] 50% FINE ; 45:J PR[64] 50% FINE ;

修改前

修改后

  32:  !move to approach waypoint ;
  33:  !of picking ;
  34:J PR[60] 50% FINE    ;
  35:  !move to picking waypoint ;
  36:J PR[61] 10% FINE    ;
  ...
  40:  !move to departure waypoint ;
  41:  !of picking ;
  42:J PR[62] 50% FINE    ;

  32:  !move to approach waypoint ;
  33:  !of picking ;
  34:J PR[60] 50% FINE    ;
  35:J PR[61] 50% FINE    ;
  36:  !move to picking waypoint ;
  37:J PR[62] 10% FINE    ;
  ...
  42:  !move to departure waypoint ;
  43:  !of picking ;
  44:J PR[63] 50% FINE    ;
  45:J PR[64] 50% FINE    ;

在修改后的样例程序中，PR[60]为入筐点，PR[61]为抓取接近点，PR[62]为抓取点，PR[63]为抓取离开点，PR[64]为出筐点。

设置DO端口执行抓取的信号，以闭合夹具抓取工件。注意，DO指令应根据现场实际使用的DO端口号设置。

修改前	修改后（示例）
37: !add object grasping logic here, ; 38: !such as "DO[1]=ON" ; 39: PAUSE ;	38: !add object grasping logic here, ; 39: !such as "DO[1]=ON" ; 40: PAUSE ; 41: DO[1]=ON ;

修改前

修改后（示例）

  37:  !add object grasping logic here, ;
  38:  !such as "DO[1]=ON" ;
  39:  PAUSE ;

  38:  !add object grasping logic here, ;
  39:  !such as "DO[1]=ON" ;
  40:  PAUSE ;
  41:  DO[1]=ON ;

设置DO端口执行放置的信号，以放置工件。注意，DO指令应根据现场实际使用的DO端口号设置。

修改前	修改后（示例）
53: !add object releasing logic here, ; 54: !such as "DO[1]=OFF" ; 55: PAUSE ;	56: !add object releasing logic here, ; 57: !such as "DO[0]=OFF" ; 58: PAUSE ; 59: DO[0]=OFF ;

修改前

修改后（示例）

  53:  !add object releasing logic here, ;
  54:  !such as "DO[1]=OFF" ;
  55:  PAUSE ;

  56:  !add object releasing logic here, ;
  57:  !such as "DO[0]=OFF" ;
  58:  PAUSE ;
  59:  DO[0]=OFF ;

参考：修改后的样例程序

子任务

   1:  !-------------------------------- ;
   2:  !FUNCTION: run Mech-Viz project ;
   3:  !and get planned path in subtask ;
   4:  !(run together with ;
   5:  !MM_S10_Viz_Subtask) ;
   6:  !Mech-Mind, 2023-12-25 ;
   7:  !-------------------------------- ;
   8:   ;
   9:  F[11]=(ON) ;
  10:  !trigger Mech-Viz project ;
  11:  CALL MM_START_VIZ(2,10) ;
  12:  !get planned path, 1st argument ;
  13:  !(1) means getting pose in JPs ;
  14:  CALL MM_GET_VIZ(1,51,52,53) ;
  15:  !check whether planned path has ;
  16:  !been got from Mech-Viz ;
  17:  !successfully ;
  18:  IF (R[53]=2100) THEN ;
  19:  !save waypoints of the planned ;
  20:  !path to local variables one ;
  21:  !by one ;
  22:  CALL MM_GET_JPS(1,60,70,80) ;
  23:  CALL MM_GET_JPS(2,61,71,81) ;
  24:  CALL MM_GET_JPS(3,62,72,82) ;
  25:  CALL MM_GET_JPS(4,63,73,83) ;
  26:  CALL MM_GET_JPS(5,64,74,84) ;
  27:  ENDIF ;
  28:  F[11]=(OFF) ;

主任务

   1:  !-------------------------------- ;
   2:  !FUNCTION: run Mech-Viz project ;
   3:  !and get planned path in subtask ;
   4:  !(run together with ;
   5:  !MM_S10_Sub) ;
   6:  !Mech-Mind, 2023-12-25 ;
   7:  !-------------------------------- ;
   8:   ;
   9:  !set current uframe NO. to 0 ;
  10:  UFRAME_NUM=0 ;
  11:  !set current tool NO. to 3 ;
  12:  UTOOL_NUM=3 ;
  13:  !initialize communication ;
  14:  !parameters(initialization is ;
  15:  !required only once) ;
  16:  CALL MM_INIT_SKT('8','127.1.1.2',50000,6) ;
  17:  !move to robot home position ;
  18:J P[1] 100% FINE    ;
  19:  RUN MM_S10_SUB ;
  20:  LBL[1:LOOP] ;
  21:  !move to wait position for ;
  22:  !picking ;
  23:L P[2] 1000mm/sec FINE    ;
  24:  !wait until subtask program ;
  25:  !finished ;
  26:  WAIT (F[11]=OFF)    ;
  27:  !check whether planned path has ;
  28:  !been got from Mech-Viz ;
  29:  !successfully ;
  30:  IF R[53]<>2100,JMP LBL[99] ;
  31:  !follow the planned path to pick ;
  32:  !move to approach waypoint ;
  33:  !of picking ;
  34:J PR[60] 50% FINE    ;
  35:J PR[61] 50% FINE    ;
  36:  !move to picking waypoint ;
  37:J PR[62] 10% FINE    ;
  38:  !add object grasping logic here, ;
  39:  !such as "DO[1]=ON" ;
  40:  PAUSE ;
  41:  DO[1]=ON ;
  42:  !move to departure waypoint ;
  43:  !of picking ;
  44:J PR[63] 50% FINE    ;
  45:J PR[64] 50% FINE    ;
  46:  !move to intermediate waypoint ;
  47:  !of placing, and trigger Mech-Viz ;
  48:  !project and get planned path in ;
  49:  !advance ;
  50:J P[3] 50% CNT100 DB   10.0mm,CALL MM_S10_SUB    ;
  51:  !move to approach waypoint ;
  52:  !of placing ;
  53:L P[4] 1000mm/sec FINE Tool_Offset,PR[2]    ;
  54:  !move to placing waypoint ;
  55:L P[4] 300mm/sec FINE    ;
  56:  !add object releasing logic here, ;
  57:  !such as "DO[0]=OFF" ;
  58:  PAUSE ;
  59:  DO[0]=OFF ;
  60:  !move to departure waypoint ;
  61:  !of placing ;
  62:L P[4] 1000mm/sec FINE Tool_Offset,PR[2]    ;
  63:  !move back to robot home position ;
  64:J P[1] 100% FINE    ;
  65:  JMP LBL[1] ;
  66:  END ;
  67:   ;
  68:  LBL[99:vision error] ;
  69:  !add error handling logic here ;
  70:  !according to different ;
  71:  !error codes ;
  72:  !e.g.: status=2038 means no ;
  73:  !point cloud in ROI ;
  74:  PAUSE ;

抓取测试

为保证实际生产的稳定运行，需要运行修改后的样例程序，引导机器人测试抓取工件。具体方法请参考测试标准接口通信的操作。

进行抓取测试前，请先示教如下点位。

名称	变量	解析
Home点	P[1]	示教的初始位。初始位应远离待抓取物体及周边设备，且不遮挡相机视野。
拍照点	P[2]	示教的相机拍照位。拍照位指相机采集图像时机器人所在的位置。在此位置，机器人手臂应不遮挡相机视野。
放置的过渡点	P[3]	过渡点用于保证机器人平滑移动，同时避免一些不必要的碰撞。
放置点	P[4]	放置工件的目标点。

名称

变量

解析

Home点

P[1]

示教的初始位。初始位应远离待抓取物体及周边设备，且不遮挡相机视野。

拍照点

P[2]

示教的相机拍照位。拍照位指相机采集图像时机器人所在的位置。在此位置，机器人手臂应不遮挡相机视野。

放置的过渡点

P[3]

过渡点用于保证机器人平滑移动，同时避免一些不必要的碰撞。

放置点

P[4]

放置工件的目标点。

完成示教后，将工件摆放在下表所列场景中，依次使用机器人测试低速抓取。

抓取测试分为以下三个阶段：

第一阶段：单工件抓取测试

工件摆放状态

图示

工件正面朝上，摆放在料筐中间

picking test 1

工件反面朝上，摆放在料筐中间

picking test 2

工件侧面朝上，摆放在料筐中间

picking test 3

工件摆放在料筐角落

picking test 4

picking test 5

第二阶段：相邻工件干扰测试

工件摆放状态

图示

工件相互勾连

picking test 6

工件相互压叠

picking test 7

第三阶段：真实场景抓取测试

工件摆放状态

图示

参考真实场景，工件乱序摆放

picking test 8

若在上述抓取测试场景中，机器人均可成功抓取工件，即可判定已成功部署视觉系统。

方案部署

视觉系统硬件搭建

机器人通信配置

手眼标定

视觉工程配置

连接相机并采集图像

3D工件识别

点云预处理

识别工件

配置步骤端口

定位料筐

调整位姿

输出工件信息

路径规划

配置场景物体

配置末端工具

调整工作流程

仿真与测试

机器人抓放

机器人程序编写

修改说明

参考：修改后的样例程序

抓取测试

第一阶段：单工件抓取测试

第二阶段：相邻工件干扰测试

第三阶段：真实场景抓取测试

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