一种工业面阵相机自动标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了工业面阵相机标定技术领域的一种工业面阵相机自动标定方法及系统，方法包括：步骤

【技术实现步骤摘要】
一种工业面阵相机自动标定方法及系统


[0001]本专利技术涉及工业面阵相机标定
，特别指一种工业面阵相机自动标定方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着工业面阵相机的加入，使得工业机器人
、
伺服设备在汽车制造
、
新能源等领域替代了人工装配
、
检测等过程，大大提高了工作效率
。
工业面阵相机在视觉引导
、
检测等工作前需要对其进行标定，获得其像素坐标与机器坐标的映射关系
。
由于工业面阵相机在标定前无法确定设备坐标系与相机坐标系之间的关系，因为标定的目的便是要获得设备坐标系与相机坐标系之间的关系，这也是目前全自动标定无法实现的关键，因此传统上采用人工标定和半自动标定的方法
。
[0003]人工标定需要设备端与相机视觉端多次进行人工协作，以完成设备坐标系与相机坐标系的映射，工作人员需要进入设备区域确认标定点位状态，需要耗费大量人力，且工作人员在设备内确认点位时存在较大的安全隐患
。
[0004]半自动标定是通过软件自动读取像素坐标，属于软件应用层面的自动化，但工作人员还是需要进入设备区域进行多次人工对点，虽然相比人工标定实现了半自动化，但还是需要人为干预，且存在安全隐患
。
[0005]因此，如何提供一种工业面阵相机自动标定方法及系统，实现提升工业面阵相机标定的效率以及安全性，降低工业面阵相机标定的成本，成为一个亟待解决的技术问题
。
专利技术内容
[0006]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种工业面阵相机自动标定方法及系统，实现提升工业面阵相机标定的效率以及安全性，降低工业面阵相机标定的成本
。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种工业面阵相机自动标定方法，包括如下步骤：
[0008]步骤
S10、
相机驱动设备与视觉上位机建立
TCP/I P
通讯，设备驱动端控制工业面阵相机移动至预设的标定特征的上方区域，调整至合适取像距离；
[0009]步骤
S20、
工业面阵相机对标定特征进行拍照得到标定照片，通过畸变矫正算法对所述标定照片进行畸变矫正，并将标定特征作为标定
Mark
点，记录此时拍摄位置的机器坐标；
[0010]步骤
S30、
对工业面阵相机的像素视野进行分块，根据像素视野大小进行等分操作确定等分块的中心点像素坐标，并构造等分
Mark
点的点集；
[0011]步骤
S40、
依次选择所述点集内的等分
Mark
点与标定
Mark
点做差值，自适应控制器基于所述差值输出工业面阵相机移动的控制参数，完成单点螺旋逼近的自适应控制过程，记录该点像素坐标和机器坐标，重复执行直至所述点集内的点位拟合并记录成功；
[0012]步骤
S50、
根据记录的所述像素坐标和机器坐标执行
N
点标定算法完成自动标定过程
。
[0013]进一步地，所述步骤
S20
中，拍摄所述标定照片的过程中，控制光源对工业面阵相机的取像区域进行适当补光
。
[0014]进一步地，所述步骤
S30
具体为：
[0015]对工业面阵相机的像素视野进行分块，对每块的中心点像素坐标根据像素视野大小进行九等分的等分操作，将等分后的中心坐标作为等分
Mark
点，基于各所述等分
Mark
点构造点集
。
[0016]进一步地，所述步骤
S40
具体为：
[0017]选取其中一个所述等分
Mark
点，计算所述等分
Mark
点与标定
Mark
点的像素坐标的差值
g
，将所述差值
g
输入自适应控制器，驱动设备基于所述自适应控制器输出的
X
轴控制量
u
x
和
Y
轴控制量
u
y
控制工业面阵相机进行移动，以使所述标定
Mark
点向相机视野内的等分
Mark
点螺旋逼近，直至所述差值
g
的绝对值小于设定的接受阈值，记录该点像素坐标和机器坐标，重复执行直至所述点集内的点位拟合并记录成功
。
[0018]进一步地，所述自适应控制器的输出公式为：
[0019]u
x
＝
ω
x
*(B1*g+B2*(dg/dt)+B3*∫g(t)dt)
；
[0020]u
y
＝
ω
y
*(B1*g+B2*(dg/dt)+B3*∫g(t)dt)
；
[0021]其中，
ω
x
和
ω
y
均表示动态角度调节权重，且
ω
x
＝
cos
θ
，
ω
y
＝
sin
θ
，
θ
为当前帧与初始方向的夹角；
B1、B2、B3
表示经过贝叶斯优化调参得到的常量；
dg/dt
表示差值变化率
。
[0022]第二方面，本专利技术提供了一种工业面阵相机自动标定系统，包括如下模块：
[0023]相机控制模块，用于相机驱动设备与视觉上位机建立
TCP/IP
通讯，设备驱动端控制工业面阵相机移动至预设的标定特征的上方区域，调整至合适取像距离；
[0024]畸变矫正模块，用于工业面阵相机对标定特征进行拍照得到标定照片，通过畸变矫正算法对所述标定照片进行畸变矫正，并将标定特征作为标定
Mark
点，记录此时拍摄位置的机器坐标；
[0025]点集构造模块，用于对工业面阵相机的像素视野进行分块，根据像素视野大小进行等分操作确定等分块的中心点像素坐标，并构造等分
Mark
点的点集；
[0026]自适应控制模块，用于依次选择所述点集内的等分
Mark
点与标定
Mark
点做差值，自适应控制器基于所述差值输出工业面阵相机移动的控制参数，完成单点螺旋逼近的自适应控制过程，记录该点像素坐标和机器坐标，重复执行直至所述点集内的点位拟合并记录成功；
[0027]标定模块，用于根据记录的所述像素坐标和机器坐标执行
N
点标定算法完成自动标定过程
。
[0028]进一步地，所述畸变矫正模块中，拍摄所述标定照片的过程中，控制光源对工业面阵相机的取像区域进行适当补光
。
[0029]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种工业面阵相机自动标定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤
S10、
相机驱动设备与视觉上位机建立
TCP/IP
通讯，设备驱动端控制工业面阵相机移动至预设的标定特征的上方区域，调整至合适取像距离；步骤
S20、
工业面阵相机对标定特征进行拍照得到标定照片，通过畸变矫正算法对所述标定照片进行畸变矫正，并将标定特征作为标定
Mark
点，记录此时拍摄位置的机器坐标；步骤
S30、
对工业面阵相机的像素视野进行分块，根据像素视野大小进行等分操作确定等分块的中心点像素坐标，并构造等分
Mark
点的点集；步骤
S40、
依次选择所述点集内的等分
Mark
点与标定
Mark
点做差值，自适应控制器基于所述差值输出工业面阵相机移动的控制参数，完成单点螺旋逼近的自适应控制过程，记录该点像素坐标和机器坐标，重复执行直至所述点集内的点位拟合并记录成功；步骤
S50、
根据记录的所述像素坐标和机器坐标执行
N
点标定算法完成自动标定过程
。2.
如权利要求1所述的一种工业面阵相机自动标定方法，其特征在于：所述步骤
S20
中，拍摄所述标定照片的过程中，控制光源对工业面阵相机的取像区域进行适当补光
。3.
如权利要求1所述的一种工业面阵相机自动标定方法，其特征在于：所述步骤
S30
具体为：对工业面阵相机的像素视野进行分块，对每块的中心点像素坐标根据像素视野大小进行九等分的等分操作，将等分后的中心坐标作为等分
Mark
点，基于各所述等分
Mark
点构造点集
。4.
如权利要求1所述的一种工业面阵相机自动标定方法，其特征在于：所述步骤
S40
具体为：选取其中一个所述等分
Mark
点，计算所述等分
Mark
点与标定
Mark
点的像素坐标的差值
g
，将所述差值
g
输入自适应控制器，驱动设备基于所述自适应控制器输出的
X
轴控制量
u
x
和
Y
轴控制量
u
y
控制工业面阵相机进行移动，以使所述标定
Mark
点向相机视野内的等分
Mark
点螺旋逼近，直至所述差值
g
的绝对值小于设定的接受阈值，记录该点像素坐标和机器坐标，重复执行直至所述点集内的点位拟合并记录成功
。5.
如权利要求4所述的一种工业面阵相机自动标定方法，其特征在于：所述自适应控制器的输出公式为：
u
x
＝
ω
x
*(B1*g+B2*(dg/dt)+B3*∫g(t)dt)
；
u
y
＝
ω
y
*(B1*g+B2*(dg/dt)+B3*∫g(t)dt)
；其中，
ω
x
和
ω
y
均表示动态角度调节权重，且
ω
x
＝
cos
θ
，
ω
y
＝
sin
θ
，
θ
为当前帧与初始方向的夹角；
B1、B2、B3
表示经过贝叶斯优化调参得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘作斌，缪强华，郭金鸿，甘超，
申请(专利权)人：福建星云电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：