发布于：2007/3/30 9:16:55 | 342 次阅读
影像定位后的坐标转换
市面上影像比对的函数库(Library)很多，使用者可以自行选用合适的函数库。本文以下所提的系统采用Euresys公司开发的eVision EasyMatch，这是一种基于灰度相关性的图像匹配函数库，速度非常快，而且能够达到次像素(sub-pixel)的匹配结果。对于旋转、比率变化(缩/放)和平移等，都能找到模板图像(Golden Image)的位置。故本文仅对影像定位后的二维坐标产生的“位移”与“旋转”做探讨（见图1)。
遇到同时发生坐标位移&旋转时，先计算位移，再套用旋转的公式，即可算出的结果。
系统架构
本系统为介绍如何设计出结合“机械运动”与“计算机视觉”的自动化定位系统。
基本架构
■ GEME-3000主控制器：含HSL控制卡，安装Windows?XP操作系统
■ 3-Axis定位平台：三菱伺服马达+滚珠螺杆
■ 运动控制器：HSL-4XMO控制模块。
■ 计算机视觉组件：使用IEEE1394 CCD采集影像，利用Euresys eVision的EasyMatch进行影像比对(Pattern Match)，作定位偏移的补正计算。
系统流程
本系统为介绍如何设计出结合“机械运动”与“计算机视觉”的自动化定位系统。
系统校正
■ Mitsubishi驱动器调校：10,000 pulse/roll
■ 滚珠螺杆的螺距vs. Pulse/Roll：
■ 如，螺距=10mm/roll，10,000 pulse/roll —>1um/pulse
■ F.O.V.(Field of View)的选定：F.O.V.要大于定位点的大小，太小—>可接受的“初步定位”误差变小；太大—>因定位点影像太小，影像定位误差大。
图2：系统架构实机图
■ CCD工作距离的选定：工作距离要大于打孔顶针，以免对焦时打孔顶针撞到工件。当F.O.V.及工作距离确认后，即求出LENS & Ext. Ring。
教导作业
■ 启动系统3轴回Home，待３轴回定位后，再由人工将工件置于3轴之定位平台上并作“初步定位”；
■ 手动控制Z轴缓慢下降，使其接近定位平台上方(约0.5~1.0mm)；
■ 手动控制X/Y轴，使打孔顶针刚好在工件个孔位上方；再将Z轴缓慢下降，使其插入个孔位内。如定位不准，可以手动移动工件，使其定位更准确。
■ 定位后，将Z轴上升至CCD的实时影像可看到完整“定位点”后，执行下列“流程图”。
自动定位
■ 由人工将工件置于3轴定位平台上，作“初步定位”后并启动本系统；
■ 系统会驱动3轴定位平台将CCD移至定位点上方(2个不同位置)，取像并利用已“教导”之标准影像做“影像比对”作业，
■ “初步定位”之偏移量(Shift X/Y)及旋转角度(Rotation Angle)；
tx = GoldeXY[CCD_Find][1] - m_Find.GetCenterX();
ty = GoldeXY[CCD_Find][0] - m_Find.GetCenterY();
if (CCD_Find==0) {//次定位
shiftx = ZeroX - tx*Calibration;
shifty = CCD_Y - ty*Calibration;}
else { //第二次定位
dx = CCD_Locate[1][0] - tx*Calibration;
dy = CCD_Y - ty*Calibration;
angle = atan2( dy - shifty, shiftx-dx);
CalNewLocate(angle, shiftx, shifty);}
■ 通过“极坐标转换”，重新计算工件上所有孔位的新坐标(Point Table)。
void CalNewLocate(F64 angle, F64 shiftx, F64 shifty)
{ int i;
F64 P[TOTAL_POINT*2];
F64 t;
for (i=0; i { //极坐标转换
P[i*2] = sqrt( OrgLocate[i*2] *
OrgLocate[i*2]+ OrgLocate[i*2+1] * OrgLocate[i*2+1]);
P[i*2+1] = atan2( OrgLocate[i*2],
OrgLocate[i*2+1])+ angle; }
for (i=0; i t = P[i*2]*sin(P[i*2+1]);
NewLocate[i*2] = (shiftx + t)*SCALE_X;
t = P[i*2]*cos(P[i*2+1]);
NewLocate[i*2+1] = (shifty + t)*SCALE_Y;}}
结语
机器视觉系统应用在现今的工业上，不但大幅的提升了工业的生产力，而且增加了使用者的能力。机器视觉系统适用在哪些领域中：
■ 需要显微镜或放大镜配合的工作，长期使用放大工具对视力将会造成很大的损害，且操作人员的素质也成为检验上不定的因素。
■ 高危险工作环境，例如高温、低温、真空、高压、高噪音、高量辐射、高电压、大电流的工作环境。
■ 重复性工作，一成不变的工作容易造成操作人员的倦怠，容易产生疏忽而受伤，或有怠工的现象，而机器视觉能二十四小时无休止的工作，且能在高速下执行检查，而检视的准确度也能控制在较稳定的程度之内。
■ 需要快速处理的状况，如军事武器操控，实时、大量的生产线。
■ 高性工作，如量测、定位、对象判别。
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