机器视觉28

1.CPK（制程能力指数）用于衡量生产过程的稳定性和能力，评估产品规格的一致性。

2.CPK的值是根据具体的产品规格、生产过程数据以及统计分析得出。

3.CPK的值越高，表示制程能力越强，产品规格的一致性越好。

CPK与不良率（PPM 百万分之一即每百万件产品中的不良品数）的对照关系

CPK 值	不良率（PPM）
0.67	非常高
1.00	较高
1.33	中等
1.67	较低
2.00	非常低

当CPK值达到1.33或更高时，通常认为制程能力良好，不良率相对较低

具体的CPK值根据产品特性、客户需求和行业标准而异。

关键参数

$USL$（Upper Specification Limit）：规格上限，即产品规格允许的最大值。
$LSL$（Lower Specification Limit）：规格下限，即产品规格允许的最小值。
$\mu$（Mean）：制程数据的平均值
$\sigma$（Sigma）：制程数据的标准差
“\frac{}{}”是数学中表示分数的一种标准方式。具体来说，“\frac{a}{b}”表示a除以b的分数形式，其中a是分子，b是分母

计算与规格上限的偏差公式： [ \frac{USL - \mu}{3*sigma} = [规格上限减去平均值] 除以[3乘标准差]
计算与规格下限的偏差公式： [ \frac{\mu - LSL}{3*sigma} = [平均值减去规格上限] 除以[3乘标准差]

案例

某家汽车制造厂商生产汽车发动机缸套，其长度规格要求为98-102毫米（即LSL=98毫米，USL=102毫米）。估该生产过程的稳定性和能力，厂商从生产线上随机抽取了20个发动机缸套样本进行测量，并计算了样本的平均值和标准偏差。

测量数据

样本数量：20个
样本平均值（μ）：99.5毫米
样本标准偏差（σ）：0.5毫米

计算与规格上限的偏差： \frac{102 - 99.5}{3*0.5} = \frac{2.5}{1.5} = 1.67
计算与规格下限的偏差： \frac{99.5 - 98}{3*0.5} = \frac{1.5}{1.5} = 1.00

取两者中的最小值作为CPK： 1.00

MiniTab软件计算CPK

1.打开minitab，把测试获得的数据复制到minitab软件内，数据放在同一列中填入（尺寸）

数据越多越能真实反映加工能力的水平

2. 计算CPK

(1)找到并点击“选择统计”菜单栏，在其下找到“质量工具”选项，并依次选择能力分析、正态选项

填入对用数据列和USL 和LSL

cpk 0.26 说明产品不良率高需要改进生产过程的稳定性和能力

扩展：mintab计算数据标准差和平均值

3.根据上图标准差和平均数计算 USL 和LSL

计算与规格上限的偏差USL：[规格上限减去平均值] 除以[3乘标准差]
计算与规格下限的偏差LSL： [规格下限减去平均值] 除以[3乘标准差]

MiniTab软件计算GRR

打开minitab软件，分别录入3组数据：

①10个零部件的编号

②3个操作员名字/编号

③每次测量数据，注意数据一定要录入正确

4.扩展如果有多行数据可以通过（在“数据”菜单下的下拉列表中，选择“堆叠”——“列”选项）把数据合并

依次打开统计→质量工具→量具研究→量具R&R研究（交叉）

在部件号位置选择“部件”；

操作员位置选择“操作员”；

测量数据位置选择“测量”，

分析方法勾选“方差分析”

点击“量具信息”，在对话框中录入相关量具信息，研究时间等，点击“确定”回到上一对话框。

GRR结果图

标准差的大小反映了测量结果的稳定性，标准差越大，说明数据点与平均值的偏离程度越大，即数据的离散程度越高；反之，标准差越小，说明数据点越接近平均值，数据的离散程度越低

CogCalibNPointToNPointTool N点校正工具

作用：

计算将图像坐标映射到世界坐标的二维转换

一组点为像素坐标点，另一组点是的物理坐标点（机械手坐标）

此工具用这两组点计算一个最佳的2D转换，并将此2D转换保存工具中，在此工具运行的时候将此2D转换添加到输入图像的坐标空间树中，并输出校正后的图像。

九点标定

九点标定是机器视觉中一种引导类项目常用的标定方法，用于建立相机和机械手之间的坐标变换关系。

过程：

1.相机检测到目标在图像中的像素位置后，

通过标定好的坐标将相机的像素坐标变换到机械手的空间坐标系中，

然后根据机械手坐标系计算出各个电机该如何运动，从而控制机械手到达指定位置

案例

模板匹配加载九张坐标图用于确定9个像素坐标

依次获取9个点的坐标

打开N点标定工具填入9个像素坐标

填入机械手对应坐标（测试阶段可以填入相应比例的值以第一个像素坐标为参考（267.51，170.67 对应（0，0）后续根据变化添加等比例值）

点击计算校正

RMS误差越小证明校正越准确

注意：工作距离发生变化要重新标定

3.计算机器人的旋转中心

机器人抓取工件分别旋转三个角度摆放到相机视野内，相机可以得到三个坐标值，通过三个坐标值拟合
园获得圆心坐标即为旋转中心
4.相机通过公式计算得出最终的输出结果
(rx0,ry0)为旋转中心，(x, y)为被旋转的点，(x0,y0)旋转后的点
x0= cos (a)(x-rx0)-sin(a)(y-ry0)+rx0
yO= cos (a)(y-ry0)+ sin (a)(x-rx0)+ry0

https://wenku.baidu.com/view/8077e8c59889680203d8ce2f0066f5335b816741.html?_wkts_=1723780094285&bdQuery=%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA%E4%B8%8E%E8%A7%86%E8%A7%89%E6%A0%87%E5%AE%9A%E7%90%86%E8%AE%BA%E8%AF%A6%E8%A7%A3

扩展：

补偿

是指机器视觉技术来检测和纠正执行任务过程中产生的误差或偏差，

误差来源

相机镜头畸变、图像处理算法精度、机械结构误差等

补偿的方法

畸变校正

畸变校正通常是在相机标定后进行的，利用标定过程中得到的畸变系数对图像进行校正

机械结构误差

机械结构优化设计

图像处理算法精度

优化算法参数、改进算法结构、引入新的算法等方法，可以提高图像处理的速度和精度

西门子S7通信协议解析

1.西门子集团专为旗下S7系列PLC设备（可编程逻辑控制器）定制的一种通信协议，

2.支持串口和网口通信，网口通信为主支持 TCP/IP、UDP/IPD等传输层协议

3.用于与其他设备之间的通信，如PC、变频器、传感器等

4.实现数据的读取、写入、传输和处理等功能

5. S7通信可以选择的开源或商业库，包括s7.net、pronodave、libnodave、sharp7

使用s7netplus 完成S7通信

1.安装nuget包（s7netplus）

2.安装完成后出现S7.net 安装成功可以使用

3.基本使用步骤：

（1）引用命名控件和初始化PLC对象

（2）连接plc

（3）写数据

（4）读数据

（4）断开连接

案例1：

封装PLC功能

public class SiemensPLC
    {
        public Plc plc = null;
        CpuType plcType;
        string ip;
        short rack;
        short slot;
        // CpuType: PLC的cpu型号。实验室plc型号是1200/1212C。
        // IP:   PLC的IP地址。
        // rack: 机台号的位置，PLC的知识点。每个PLC设备或机架提供了一个唯一的标识。识别和管理各个设备
        // slot: 插槽号的位置，PLC的知识点   代表一个特定的位置，用于插入相应的模块
        // （如I/O模块、通信模块、电源模块等）。通过插槽号，可以快速地识别每个模块在PLC中的位置。
        public SiemensPLC(CpuType type, string ip, short rack, short slot)
        {
            this.plcType = type;
            this.ip = ip;
            this.rack = rack;
            this.slot = slot;
            try
            {
                // 初始化PLC对象
                plc = new Plc(plcType, ip, rack, slot);
            }
            catch (Exception ex)
            {
            }
        }

        /// <summary>
        /// 连接Plc
        /// </summary>
        public string ConnectPlc()
        {
            string res = string.Empty;
            try
            {
                plc.Open();//连接plc
                res = "ConnectOK";
            }
            catch (Exception ex)
            {
                res = $"ConnectFail {ex.Message}";
            }
            return res;
        }
        /// <summary>
        /// 判断PLC是否已连接
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public bool PlcIsConn()
        {
            return plc != null && plc.IsConnected;
        }
        /// <summary>
        /// 向PLC写入数据
        /// </summary>
        /// <param name="add">地址</param>
        /// <param name="value">数据</param>
        public void Write(string add, object value)
        {
            plc.Write(add, value);
        }
        /// <summary>
        /// 读取某个地址的内容
        /// </summary>
        /// <param name="add">地址</param>
        /// <returns></returns>
        public object Read(string add)
        {
            return plc.Read(add);
        }
        /// <summary>
        /// 断开连接
        /// </summary>
        public void DisconnectPlc()
        {
            plc.Close();
        }

//初始PLC对象

完成通信功能

visonPro 简单机械臂引导流程：

实操抓取物体-拍照-放置
1，先配置程序拍照，pma1，确定中心位置
2，查看定位坐标，查看控制器上当前位置
3，根据控制器上首次的位置，计算相同位移量的9点坐标（位移量5mm合适）
4，依次填入9点坐标，运行程序，记录pma1的剩余8个点的坐标
5，pma1的9个坐标代表未标定位置单位像素，控制器上的9个坐标代表已标定的位置单位mm，填入NPoint工具中，运行，误差需＜3
6，先恢复到拍照位，记录pma2的中心点。旋转任意度（如15度），再次记录pma2中心点。再旋转不同度数（如-15度），第三次记录pma2中心点。三点确定一个圆。这个圆的圆心就是旋转中心。
7，把得到的圆心坐标，更新到ini配置文件最后两个参数中。insp工具显示的基准xy和角，更新到ini文件的beseXYA，保存。再覆盖保存vpp，退出
8，操控控制器，移动到放料位，保存xyzr四个坐标到控制器上的放料位
9，操机移动到拍照位，运行软件vpp，调整每一个工具，4条边求一个中心点位。
10，把得到的基准坐标填入insp工具的输入对应框里。并更新ini配置文件
11，基本数据调节完成。重启控制器，复位
12，开始运行控制器，确定好取料位，并更新到控制器。
13，一步一步点击，第一次拍照，角度或者xy位置偏差，程序设置的有补偿，第二次拍照就是补偿后的图片。
14，拍完照，去放料位，有时会不动，可以点击按钮旁边的正方形按钮逐步复位（除了第三步不能复位，后续步骤都可以复位）