一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法，属于计算机视觉领域。元器件各针脚理论坐标已知，使用一台已标定好的CCD摄像机采集目标图像，首先根据元器件各针脚理论坐标和在CCD相机下的实测坐标建立各针脚的误差函数，然后计算两者之间相对旋转平移关系的梯度矩阵和最小二乘解，最后给定理论初值多次迭代得到元器件各针脚实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系，并根据误差函数得到各针脚的相对误差。

A vision based method for location of multi pin components and pin error detection

The invention discloses a method based on vision based location of multi pin components and pin error detection, which belongs to the field of computer vision. Components of the pin theoretical coordinate known, using a CCD camera calibration target image has been good, according to the theory of error function components pin in the CCD camera coordinates and the actual coordinates under the establishment of the pin, and then calculate the relative rotation and translation between the gradient matrix and least squares solution, given the initial value of iteration by theory components of the measured coordinates relative to the pin rotation and translation theory of the relationship between the coordinates, and according to the relative error of each pin of the error function.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法
本专利技术涉及计算机视觉领域，特别涉及多针脚元器件定位及各针脚误差检测方法。
技术介绍
随着传感器技术、网络技术已经图像技术的发展，基于视觉的定位技术已成为一门快速发展的新型学科，在机器人导航、航空航天飞行器的定位于抓取、虚拟现实等技术中得到了越来越广泛的应用。在电子电器产品的加工制造过程中，存在大量的多针脚元器件插装作业。在自动插装设备中，元器件针脚误差检测与定位是这类元器件自动插装的基础。专利技术人在本专利技术的过程中，将该问题抽象为求解两组二维数据点之间的旋转平移关系，从而通过高斯牛顿法迭代计算元器件针脚实测坐标与理论坐标之间的旋转平移关系并得到各针脚相对于理论位置的误差，该方法鲁棒性强，容差能力好，具有很高的工程应用价值。
技术实现思路
一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法，其特征在于通过高斯牛顿法计算元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系实现元器件的空间定位及各针脚的误差检测，所述方法包括以下步骤：(1)视觉传感器采元器件图像，计算元器件各个针脚在摄像机坐标系下的坐标(2)建立元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的误差函数(3)计算元器件各针脚实测坐标相对理论坐标之间旋转平移关系的梯度矩阵和最小二乘解(4)给定理论初值多次迭代得到元器件各针脚实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系和各针脚的误差步骤(1)具体为：CCD相机采集元器件照片，并通过图像处理算法得到n针脚元器件各针脚的实测坐标Qi＝(xi，yi)T(1≤i≤n)步骤(3)具体为：，Pi＝(Xi，Yi)T为元器件各针脚理论坐标，Qi＝(xi，yi)T为元器件各针脚在CCD相机下的实测坐标，θ为两者之间的旋转关系，(Tx，Ty)T为两者之间的平移关系，建立误差函数步骤(3)中具体为：将误差写成梯度矩阵乘以旋转平移关系的形式：其中，ΔP＝[ΔθΔTxΔTy]TΔP的最小二乘解为：ΔP＝(ATA)-1ATε步骤(4)具体为：给定理论初始值P0＝[θ0Tx0Ty0]T，经多次最小二乘迭代，即可得到元器件各针脚相对于理论坐标的旋转平移关系ΔP以及各针脚误差附图说明图1是本专利技术提供的元器件检测示意图；图2是本专利技术提供的示例中10A继电器各针脚参数图图3是本专利技术提供的多针脚元器件误差检测与定位方法的流程图；图4是本专利技术提供的试验现场检测图具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了方便快速、准确地实现物体的空间定位，本专利技术实施例提供多针脚元器件针脚误差检测与定位方法，参见图1-3，该方法内容如下：图1包括：待测元器件1、光源2和CCD相机3。图像采集时待测元器件至于光源上方。提前对CCD相机3标定好，元器件针脚实测坐标Qi＝(xi，yi)T(1≤i≤n)在相机坐标系下进行度量。元器件坐标系建立在如图所示元器件上，各针脚的理论坐标Pi＝(Xi，Yi)T(1≤i≤n)在元器件坐标系下进行度量。定义θ表示两者之间的旋转关系，定义(Tx，Ty)T为两者之间的平移关系。101：视觉传感器采集一幅图像，并通过图像处理算法得到各针脚的实测坐标Qi＝(xi，yi)T；102：建立误差函数103：将误差写成梯度矩阵乘以旋转平移关系的形式：其中，ΔP＝[ΔθΔTxΔTy]T可得ΔP的最小二乘解为：ΔP＝(ATA)-1ATε104：将理论初值P0＝[θ0Tx0Ty0]T代入ΔP的最小二乘解，多次迭代既得该元器件针脚实测坐标与理论坐标之间的旋转平移关系θ，Tx和Ty，将其代入误差函数即可各针脚的误差本专利技术实施例以20A继电器针脚检测试验来验证本专利技术提供的方法的有效性。各针脚理论坐标为参数XY1号002号15.0603号15.067.624号2.467.62机器人抓取20A继电器运行至相机上方，按照本专利技术所述方法对其进行检测，各针脚实测值如下表所示将理论初值P0＝[1.57176-548]T代入最小二乘解，经5次迭代后得到两者之间选择平移关系，P5＝[1.561176.32-548.04]T，各针脚误差为参数εxεy1号0.1330.1112号-0.1560.1703号0.121-0.1434号-0.147-0.139以实物为例，控制工业机器人完成该元器件的自动插装操作，误判率小于0.5％，插入不良率小于0.5％，该方法的有效性得到了很好的验证。通过上述实验验证，可以看出本专利技术实施例提供的方法的可行性，可以实际应用中对物体定位的需要。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本专利技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法，其特征在于通过高斯牛顿法计算元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系实现元器件的空间定位及各针脚的误差检测，所述方法包括以下步骤：(1)视觉传感器采元器件图像，计算元器件各个针脚在摄像机坐标系下的坐标(2)建立元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的误差函数(3)计算元器件各针脚实测坐标相对理论坐标之间旋转平移关系的梯度矩阵和最小二乘解(4)给定理论初值多次迭代得到元器件各针脚实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系和各针脚的误差 。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的多针脚元器件定位及针脚误差检测方法，其特征在于通过高斯牛顿法计算元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系实现元器件的空间定位及各针脚的误差检测，所述方法包括以下步骤：(1)视觉传感器采元器件图像，计算元器件各个针脚在摄像机坐标系下的坐标(2)建立元器件各针脚视觉实测坐标相对于理论坐标的误差函数(3)计算元器件各针脚实测坐标相对理论坐标之间旋转平移关系的梯度矩阵和最小二乘解(4)给定理论初值多次迭代得到元器件各针脚实测坐标相对于理论坐标的旋转平移关系和各针脚的误差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为：对于n个针脚的元器件，Pi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文昌，贺志强，姬丽娟，马鸿飞，邓强，窦富萍，
申请(专利权)人：机科发展科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11