机器计算机视觉的应用-打孔机影像定位系统设计

1、机器计算机视觉的应用-打孔机影像定位系统设计    前言计算机视觉的应用大致上可以分成定位、量测、识别、缺陷检测四大类，其中以定位的应用最为广泛。机器视觉系统可以用来检视主机板上的电子组件，也可以用来控制机械手臂，在机械手臂上加装CCD，利用影像辨识的定位，带动机械手臂来做病毒研究、药物混合等一些高危险性的医疗研究。除了精准之外，对人类的生命也比较有安全保障。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。以    前言    

2、; 计算机视觉的应用大致上可以分成定位、量测、识别、缺陷检测四大类，其中以定位的应用最为广泛。机器视觉系统可以用来检视主机板上的电子组件，也可以用来控制机械手臂，在机械手臂上加装CCD，利用影像辨识的定位，带动机械手臂来做病毒研究、药物混合等一些高危险性的医疗研究。除了精准之外，对人类的生命也比较有安全保障。     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。以下所提的系统采用Euresys公司开发的eVision

3、60;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）精度的匹配结果。对于旋转、比率变化（缩/放）和平移等，都能精确找到模板图像（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。      坐标位移     公式：X2 = X1 + X     Y2 = Y

4、1 + Y lt=""/>图1 坐标位移示意图      坐标旋转    （1）将（X1,Y1）转换成极坐标 （X1,Y1） = （R1,1）     其中，R1 = X12 + Y12     1 = arctan（ Y1 

5、;/ X1 ），即反正切函数     （2）2 = 1 + ，其中，= 表示旋转角度     得出 X2 = Cos （2）  R1     = Cos （arctan（Y1/X1）+）      X12 + Y12&#

6、160;    Y2 = Sin（2）  R1     = Sin（arctan（Y1/X1）+）  X12 + Y12        图2 坐标旋转的示意图          坐标位移+旋转   &

7、#160;     遇到同时发生坐标位移和旋转时，先计算位移，再套用旋转的公式，即可算出最后的结果。     下面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

8、      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IEEE 1394 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。       &#

9、160; 完整的实际系统如图3所示。     图3 系统架构实机图         系统校正图4 图像处理软流程图         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； 

10、60;    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”的标准影像做“影像比对”作业；      计算出“初步定位”的偏移量（Shift X/Y）及旋转角度 （Rotation Angle）；         tx = GoldeXYCCD_Find1 - m_Find.GetCenterX（）;&

11、#160;    ty = GoldeXYCCD_Find0 - m_Find.GetCenterY（）;     if （CCD_Find=0）  /第一次定位     shiftx = ZeroX - txCalibration;     shifty = CCD_Y

12、0;- tyCalibration;      else  /第二次定位     dx = CCD_Locate10 - txCalibration;     dy = CCD_Y - tyCalibration;     angle = atan2（

13、0;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）。        &

14、#160;void CalNewLocate（F64 angle, F64 shiftx, F64 shifty）          int i;     F64 PTOTAL_POINT2;     F64 t;        

15、 for （i=0; i<TOTAL_POINT; i+）  /极坐标转换     Pi2 = sqrt（ OrgLocatei2  OrgLocatei2     + OrgLocatei2+1  OrgLocatei2+1）;     Pi2+1 = atan2（ Or

16、gLocatei2,     OrgLocatei2+1）+ angle;          for （i=0; i<TOTAL_POINT; i+）      t = Pi2sin（Pi2+1）;     NewLocatei2 = （shiftx + t）SCALE_X;     t = Pi2cos（Pi2+1）;     NewLocatei2+1 = （shifty + t）SCALE_Y;                   结束语&