一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法技术

本发明专利技术公开一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，通过xyθ物料吸附平台运输装配物件，物料吸附平台能上下、左右运动；通过装载平台固定装配物件；通过控制机构的使标定物料吸附平台运动，获取控制机构运行的运动坐标系统，再使用包含有X、Y坐标信息的点阵标定板，通过物料吸附平台将标定板传递到不能运动的装载平台，通过安装在装载平台上的至少一个相机采集到标定板上的标定信息，通过计算得到各个相机的位置，计算相机位置与装载平台之间标定转换矩阵，从而得到安装工件的中心基准位置以及基准角度，此时通过控制物料吸附平台运动相应的角度以及平移量，使得工件能够按照指定位置进行安装。位置进行安装。位置进行安装。

【技术实现步骤摘要】
一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法


[0001]本专利技术涉及一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，属于相机标定


技术介绍

[0002]工件在装配过程中，取料位置难以保证一致，高精度的转配经常需要采用合适的方式进行视觉标定，位置矫正，以及对位贴合。通过视觉标定系统去计算组装工件的位置偏移，通过补偿机构修正去矫正位置，使得装配精确。一般的处理方式，无法对异形产品进行稳定的坐标换算，对此，为了适应工件大尺寸，局部高精度的检测需求，特别需要一种成本低，精度高的视觉标定方法。
[0003]现有针对异形的贴合多采用大视野的单相机成像，这样带来的问题就是精度不够高，同时对于景深不一致的情况下难以成像等问题，同时大尺寸相机的成本较高。
[0004]相机系统的高精度标定是计算机视觉领域比较复杂的工作，往往需要设计高精度、高稳定性的硬件来保证整个测量系统长时间工作的稳定性，对于复杂的多相机系统，此硬件的设计成本将非常昂贵。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本专利技术提供一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，是一种坐标融合标定方法，所述标定方法可以灵活搭配一个或者多个相机在上单元和下单元，在提高装配精度的同时降低成本。同时本专利技术提供一种视觉标定方法，能用于各种复杂场景的问题，且操作简洁、硬件成本显著降低。
[0006]一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，通过xyθ物料吸附平台运输装配物件，物料吸附平台可上下(沿θ方向)、左右(沿x、y方向)运动；通过装载平台固定装配物件。通过控制机构的使标定物料吸附平台运动，获取控制机构运行的运动坐标系统，再使用包含有X、Y坐标信息的点阵标定板，通过物料吸附平台将标定板传递到不能运动的装载平台，通过安装在装载平台上的至少一个相机采集到标定板上的标定信息，通过计算得到各个相机的位置，计算相机位置与装载平台之间标定转换矩阵，从而得到安装工件的中心基准位置以及基准角度，此时通过控制物料吸附平台运动相应的角度以及平移量，使得工件能够按照指定位置进行安装。
[0007]具体包括以下步骤：
[0008]S1，将物料吸附平台运动到标定板所在位置区域采集标定板图像；标定板坐标系方向和物料吸附平台运动方向一致，且需保证在拍照位时相机视野范围内包含至少一个完整的带有数字坐标信息的点阵集合区域；所述标定板为带有数字坐标信息的点阵标定板。
[0009]S2，通过在采集到的标定板图片中任意选取9个点(坐标点)，并设定标定板坐标数据(将这九个点对应的数字信息记录下即可)，完成物料吸附平台坐标系与不能移动的装载平台关联相机视野的坐标系的转换关系，该转换关系能够将相机视野内的像素坐标转换到
装载平台上的物理坐标，从而能够描述装载平台上工件的姿态。
[0010]S3，控制物料吸附平台将标定板转移到装载平台，使转载平台所对应的相机获取标定板图像。
[0011]S4，在相机视野内的图像上任意选取9个点，设定标定坐标数据，通过九点标定算法完成装载平台对应物料吸附平台的关联计算矩阵转换关系，(X
t
,Y
t
)代表输出装载平台中坐标，(X
i
,Y
i
)代表装载平台相机视野中的图像坐标，(X
o
,Y
o
)代表输出装载平台原点在图像坐标系中的位置，α为输出坐标系与图像坐标系的夹角，转换公式为：
[0012]S5，通过将标定板固定在物料吸附平台上，并使其在对应相机视野内旋转运动五个不同的角度，然后记录下图像特征最终计算出物料吸附平台的旋转中心，如果物料吸附平台上设有两个及两个以上相机则按照顺序依次计算取平均值即可得到物料吸附平台的旋转中心(x2,y2)。
[0013]x＝(x1
‑
x2)cosθ
‑
(y1
‑
y2)sinθ+x2
[0014]y＝(y1
‑
y2)cosθ+(x1
‑
x2)sinθ+y2
[0015]x2，y2为旋转中心，x1，y1为标定计算出的物理坐标，θ为旋转角度，x,y为选取的标定点绕旋转中心(x2,y2)旋转θ角度后的坐标。
[0016]S6，把计算得到的旋转中心(x,y)对应的偏移量分别平移到每个相机对应的九点标定矩阵里得到最终准确的物料吸附平台跟图像坐标系的物理映射关系：其中，x，y为旋转中心偏移量，H
a
为九点标定矩阵，H
b
为最终的映射矩阵。
[0017]S7，通过将物料吸附平台运动到安装相机的正上方，然后记录下此时的物料吸附平台的基准坐标，将得到的基准坐标存储，将这个基准坐标作为对应相机的位置基准。
[0018]S8，通过安装在装载平台下方的相机成像，利用图像处理算法得到物体特征点的像素坐标，再通过步骤S6计算得到的标定矩阵将物体特征点的像素坐标转换到与步骤S7得到的位置基准的偏移值。
[0019]S9，将物料吸附平台通过步骤S5得到的机构旋转中心的坐标系与步骤S6得到平台上工件的姿态偏移，计算得到相对设定基准的(x,y,θ)偏移量，物料装载平台在步骤S6设定的基准与步骤S7得到新的位置与设定基准的(x,y,θ)偏移量。
[0020]S10，根据步骤S9计算得出的物料吸附平台与装载平台的偏移量进行叠加得到最终的动作量(x,y,θ)，按照最终动作量执行装配动作。
[0021]一种视觉标定方法，首先制作带点坐标的标定板，所述点坐标为点坐标在点阵中的坐标，其中，标定板坐标系为点阵所在的坐标系；将所述标定板放置于每个相机的视野中，使得所述相机拍摄到带有坐标系点阵的标定板；控制每个所述相机取图，对所述标定板上点坐标进行读取后把读取到的点通过九点标定将像素点坐标转换为实际机械坐标，并获得每个相机坐标系到标定板坐标系的放射变换矩阵，此时完成相机视野与机构平台的标定。(X
t
,Y
t
)代表输出坐标系中坐标，(X
i
,Y
i
)代表图像坐标系中坐标，(X
o
,Y
o
)代表输出坐标系原点在图像坐标系中的位置，α为输出坐标系与图像坐标系的夹角，转换公式为：
[0022][0023]由于标定板能够将视野与平台坐标进行标定，所以点坐标传递携带有点坐标传递
中心在标定板坐标系中的坐标信息，标定过程中无需格子角点并填写角点的坐标，因此上述的标定过程较简单，且标定过程中无需专业人员即可完成。
[0024]所述标定板为用CTP(橡胶防焦剂)基底的标定板。用CTP(橡胶防焦剂)基底的标准板具有热膨胀系数小、强度高、硬度高、耐磨性好、热传导率低、防酸碱性好等特点，且其良好的表面漫反射处理，解决了在应用过程中，前置光源情况下玻璃材质标定板反光的难题，可更好地识别标定板图案细节信息从而达到更高的标定精度和测量精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，其特征在于：通过xyθ物料吸附平台运输装配物件，物料吸附平台能上下、左右运动，其中上下指的沿θ方向，左右指的沿x、y方向；通过装载平台固定装配物件；通过控制机构的使标定物料吸附平台运动，获取控制机构运行的运动坐标系统，再使用包含有X、Y坐标信息的点阵标定板，通过物料吸附平台将标定板传递到不能运动的装载平台，通过安装在装载平台上的至少一个相机采集到标定板上的标定信息，通过计算得到各个相机的位置，计算相机位置与装载平台之间标定转换矩阵，从而得到安装工件的中心基准位置以及基准角度，此时通过控制物料吸附平台运动相应的角度以及平移量，使得工件能够按照指定位置进行安装。2.根据权利要求1所述的异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，其特征在于：将物料吸附平台运动到标定板所在位置区域采集标定板图像；标定板坐标系方向和物料吸附平台运动方向一致，且需保证在拍照位时相机视野范围内包含至少一个完整的带有数字坐标信息的点阵集合区域；所述标定板为带有数字坐标信息的点阵标定板；通过在采集到的标定板图片中任意选取9个坐标点，并设定标定板坐标数据，完成物料吸附平台坐标系与不能移动的装载平台关联相机视野的坐标系的转换关系。3.根据权利要求1所述的异形产品贴合的视觉标定及对位贴合方法，其特征在于：控制物料吸附平台将标定板转移到装载平台，使转载平台所对应的相机获取标定板图像；在相机视野内的图像上任意选取9个坐标点，设定标定坐标数据，通过九点标定算法完成装载平台对应物料吸附平台的关联计算矩阵转换关系，(X
t
,Y
t
)代表输出装载平台中坐标，(X
i
,Y
i
)代表装载平台相机视野中的图像坐标，(X
o
,Y
o
)代表输出装载平台原点在图像坐标系中的位置，α为输出坐标系与图像坐标系的夹角，转换公式为：通过将标定板固定在物料吸附平台上，并使其在对应相机视野内旋转运动五个不同的角度，然后记录下图像特征最终计算出物料吸附平台的旋转中心，如果物料吸附平台上设有两个及两个以上相机则按照顺序依次计算取平均值即可得到物料吸附平台的旋转中心(x2,y2)；x＝(x1
‑
x2)cosθ
‑
(y1
‑
y2)sinθ+x2y＝(y1
‑
y2)cosθ+(x1

【专利技术属性】
技术研发人员：张强勇，刘锦云，王凌，
申请(专利权)人：南京颖图电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：