CN103198035B - 对位方法及对位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对位方法及对位系统，对位方法包括：对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。本发明提供的对位方法及对位系统，根据计算出来的待对位部件的实时图像之间的位置差异来实现各部件的对位，对于成批的部件的对位，不容易受人眼疲劳及操作员误判的影响，利于提高对位精度及对位效率。

Description

对位方法及对位系统
技术领域
本发明涉及对位技术，尤其涉及一种对位方法及对位系统。
背景技术
在工业生产中，常需用到对位技术，比如在半导体压合中，需要将两个待压合的物品进行对位，然后执行压合动作，对位过程中的对位精度直接影响到压合的精度，进而影响产品质量。
目前的对位技术是通过在同一个视野中对待对位部件同时成像，然后移动待对位部件，使两待对位部件的实时图像的用于对位的特定特征对位，这种对位方法完全依靠操作员的肉眼来确定特定特征是否对位正确，对于成批的待对位部件的对位，这种对位方法容易受人眼疲劳以及操作员误判的影响，导致对位精度低，而且这种对位方法自动化程度不高，效率低下。
综上，现有技术中存在成批的部件对位精度低及对位效率低下的问题。
发明内容
本发明提供一种对位方法及对位系统，用于解决现有技术中成批的部件对位精度低及对位效率低下的问题。
本发明一方面提供一种对位方法，该对位方法包括：
对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。
本发明另一方面提供一种对位系统，该对位系统包括：
图像采集模块，用于对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
第一差异计算模块，用于根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
第二差异计算模块，用于根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。
本实施例提供的对位方法及对位系统，不需要操作员用肉眼来判断待对位部件中用于对位的特定特征的对位是否正确，而是根据计算出来的待对位部件的实时图像之间的位置差异来实现各部件的对位，对于成批的部件的对位，不容易受人眼疲劳及操作员误判的影响，利于提高对位精度及对位效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的对位方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的对位方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三中待对位部件1和部件2的实时图像；
图4为本发明实施例三中待对位部件1和部件2对位后的实时图像；
图5为本发明实施例四提供的对位系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本发明实施例一提供一种对位方法，该对位方法包括：
步骤101、对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
步骤102、根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
步骤103、根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。
本实施例提供的对位方法，不需要操作员用肉眼来判断待对位部件中用于对位的特定特征的对位是否正确，是根据计算出来的待对位部件的实时图像之间的位置差异来实现各部件的对位，对于成批的部件的对位，不容易受人眼疲劳及操作员误判的影响，利于提高对位精度及对位效率。
实施例二
本发明实施例二还提供一种对位方法，该对位方法包括：
步骤201、获取待对位的各部件的图像模板及各部件的图像模板之间的位置差异；
实际应用中，本步骤具体可为：通过成像设备对各部件进行图像采集，获取各部件的图像模板，其中，在对各部件进行图像采集时，将待对位部件放置在一个平台上，这样可在同一个视野中进行采集，方便后续计算各图像模板之间的位置差异。
各部件的图像模板之间的位置差异的计算可根据各图像模板中的特定特征在图像模板中的位置，计算得到各图像模板之间的位置差异；本实施例中，特定特征为人为预先设定的可用于对位的特征，各图像模板之间的特定特征之间具有一定的位置变换关系，根据各特定特征在模板中的位置，可推算出各特定特征之间的位置差异，从而得到各图像模板之间的位置差异。
另外，各部件的图像模板之间的位置差异还可根据各图像模板中的特定特征，将各图像模板进行对位，根据对位过程中图像模板的移动，得到各图像模板之间的位置差异。
本步骤中获取的各图像模板及各图像模板之间的位置差异可以进行存储，若成批的相同部件进行对位，就可以直接调用存储的图像模板和各图像模板之间的位置差异，从而提高效率。
步骤202、对待对位的各部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
本实施例中，对待对位部件进行图像采集可采用任何一款图像采集设备，例如模拟相机、数字相机乃至视频获取设备等成像设备，该成像设备与计算机相连，用与计算机相连的成像设备对摆放在一平台上的待对位的各部件进行实时图像采集，获取各部件的实时图像，并传输到计算机中。
步骤203、根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
该步骤具体为，可通过本领域技术人员公知的模板匹配技术，将各个待对位部件的实时图像与其所对应的模板进行对位，通过对位分别计算出各个部件的实时图像与其所对应的图像模板之间的位置差异。
步骤204、根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。
本实施例在具体计算过程中，可设定其中一个部件为基准部件，该部件所对应的图像模板为基准模板，通过其余部件的实时图像与其所对应的图像模板之间的位置差异，以及其余部件所对应的图像模板与基准模板之间的位置差异，分别计算得到其余部件的实时图像与基准部件的实时图像的位置差异。根据计算得到的基准部件之外的其余部件的实时图像与基准部件的实时图像之间的位置差异，分别将基准部件之外的其余部件进行移动，实现基准部件与其余部件的对位。
本领域技术人员可以理解，各部件的实时图像之间的位置差异也可不设定基准部件及基准模板，可计算待对位的部件中任何两部件的实时图像的位置差异以及该两部件的实时图像与其它部件的位置差异，先将两部件进行对位，再将该已对位的两部件与其它未对位的部件进行对位，最终达到所有待对位部件的整体对位。
本实施例提供的对位方法，对于成批的待对位部件，可一次性的获取待对位部件的图像模板及各图像模板之间的位置差异，然后用成熟的模板匹配技术将待对位部件的实时图像与其对应的图像模板进行匹配，以确定各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，从而算出各实时图像之间的位置差异，该过程是计算机自动计算的过程，根据计算出的位置差异来进行对位不容易受人眼疲劳及操作员误判的影响，利于提高对位精度及对位效率。最后根据各实时图像的位置差异操作待对位部件，直到各实时图像的位置差异为零或满足一定要求。
实施例三
本实施例以两个待对位部件的对位为例对本发明提供的对位方法进行详细说明。
如图3所示，在一平台上放置待压合部件1和部件2，用成像设备在同一个视觉范围内对部件1和部件2成像，并将两个成像分别存储为第一模板和第二模板，根据模板中的特定特征在模板中的位置，推算出第一模板和第二模板之间的位置差异，其中的特定特征为人为预先设定的可用于对位的特征，本实施例中设定的第一模板和第二模板的特定特征均为十字形状，两个十字形状之间的位置差异为第一模板和第二模板之间的位置差异。另外，模板之间的位置差异还可以通过操作第一模板或第二模板，将两个十字形状进行对位，对位过程中第一模板或第二模板移动的距离和旋转的角度为第一模板和第二模板之间的位置差异。
具体的，将第一模板设定为M1，第二模板设定为M2，若第二模板M2经过n步的操作(旋转或平移)后，两图像模板中的特定特征(图3中的两个十字形状)满足对位精度要求，那么其每一步的变换都可以表示为一个刚体变换T1，T2，…Tn，那么我们可以由此获得第一模板M1和第二模板M2的位置变换公式T：
M1＝T·M2(1)
其中，T＝ПiTi·。
获取两部件的图像模板和两图像模板之间的位置差异后，可将获取的图像模板和图像模板之间的位置差异进行存储，以备后续的与部件1相同的部件和与部件2相同的部件的对位。
然后获取部件1的实时图像和部件2的实时图像，并计算部件1的实时图像和其对应的第一模板之间的位置差异，及部件2的实时图像和其对应的第二模板之间的位置差异。
具体的，设定部件1的实时图像为S1，部件2的实时图像为S2，对于部件1的实时图像S1和其所对应的第一模板M1之间的位置差异，可通过将部件1的实时图像S1与第一模板M1进行对位来计算，部件1的实时图像S1与第一模板M1的对位可用本领域技术人员公知的模板匹配方法，模板匹配的方法有很多，例如基于FFT的频域方法、基于特征的广义霍夫变换或者基于边缘图像相关的形状匹配方法，本实施例具体是采用基于傅里叶变换的模板匹配方法，计算出M1和S1之间的变换关系。由此，我们可以获得以下关系式：
S1＝A·M1(2)
同样的，计算出第二模板M2和部件2的实时图像S2之间的变换关系，得到以下关系式：
S2＝B·M2(3)
由上述的(1)、(2)、(3)式，我们可以得出
S1＝T′S2
其中，T′＝ATB-1。
由于是刚体变换，我们可由T’推算出部件1和部件2的实时图像之间的位置差异(即待压合部件的位置差异)，包括其旋转角度和平移量。
最后通过算出的位置差异，平移或旋转待对位部件1或部件2，直至位置差异为零或位置差异满足对位精度要求(如图4所示)。
本实施例中，待对位部件的实时图像之间的位置差异的计算的整个过程可用软件来实现，计算的位置差异的结果可通过一个界面显示出来，根据显示的位置差异的数据来操作待对位部件。
本领域技术人员可以理解，本实施例虽然通过刚体变换来计算位置差异，但是并不局限于刚体变换，对于更一般的变换，如仿射变换等满足乘法闭集的变换，均可以适用，相应的模板匹配方法可以采用高阶广义霍夫变换。
本领域技术人员还可以理解，本发明提供的对位方法不仅适应于两个待对位部件的对位，还适应于三个或三个以上部件的对位，其具体实现在此不再赘述。
实施例四
本实施例提供一种对位系统，如图5所示，该对位系统具体包括：图像采集模块501、第一差异计算模块502、第二差异计算模块503。
图像采集模块501用于对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
第一差异计算模块502用于根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
第二差异计算模块503用于根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位。
本实施例中，该对位系统中还包括获取模块504，用于获取各部件的图像模板及各部件的图像模板之间的位置差异，上述的第一差异计算模块502及第二差异计算模块503计算所依据的各部件的图像模板及各部件的图像模板之间的位置差异可通过获取模块504获得。
具体的，该获取模块504用于：通过成像设备对各部件进行图像采集，获取各部件的图像模板；根据各图像模板中的特定特征在图像模板中的位置，计算得到各图像模板之间的位置差异；或者，根据各图像模板中的特定特征，将各图像模板进行对位，根据对位过程中图像模板的移动，计算得到各图像模板之间的位置差异。
本实施例中，第一差异计算模块502具体用于：通过模板匹配将各部件的实时图像分别与其所对应的图像模板进行对位，并计算得到各部件的实时图像与其所对应的图像模板之间的位置差异。
本领域技术人员可以理解，实际应用中，所述的对位系统具体可为由计算机以及成像设备组成的对位系统，其中，成像设备可实现上述图像采集模块的功能，对部件进行图像采集，计算机可根据成像设备采集的图像，实现上述第一差异计算模块502和第二差异计算模块503的功能，计算得到待对位的各部件的实时图像之间的位置差异，从而可基于该位置差异，实现对待对位的各部件的对位操作，对部件的对位具体可通过人手工来操作部件，也可通过移动装置来移动部件，使部件对位。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，本实施例中描述的对位系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种对位方法，其特征在于，包括：
对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位；所述各部件的图像模板之间的位置差异是根据各部件的图像模板中的特定特征在图像模板中的位置计算得到的。
2.根据权利要求1所述的对位方法，其特征在于，所述对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像之前，还包括：
获取各部件的图像模板及各部件的图像模板之间的位置差异。
3.根据权利要求2所述的对位方法，其特征在于，所述获取各部件的图像模板，具体为：
通过成像设备对各部件进行图像采集，获取各部件的图像模板。
4.根据权利要求1所述的对位方法，其特征在于，所述根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，具体为：
用模板匹配技术将各部件的实时图像分别与其所对应的图像模板进行对位，并计算得到各部件的实时图像与其所对应的图像模板之间的位置差异。
5.一种对位系统，其特征在于，包括：
图像采集模块，用于对待对位的至少两个部件进行图像采集，获取各部件的实时图像；
第一差异计算模块，用于根据各部件的图像模板，计算各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异；
第二差异计算模块，用于根据各部件的图像模板之间的位置差异，以及各部件的实时图像与其对应的图像模板之间的位置差异，计算得到各部件的实时图像之间的位置差异，以便根据各部件的实时图像之间的位置差异，对各部件进行移动，实现各部件的对位；所述各部件的图像模板之间的位置差异是根据各部件的图像模板中的特定特征在图像模板中的位置计算得到的。
6.根据权利要求5所述的对位系统，其特征在于，还包括：获取模块，用于获取各部件的图像模板及各部件的图像模板之间的位置差异。
7.根据权利要求6所述的对位系统，其特征在于，所述获取模块具体用于：
通过成像设备对各部件进行图像采集，获取各部件的图像模板。
8.根据权利要求5所述的对位系统，其特征在于，所述第一差异计算模块，具体用于：
通过模板匹配将各部件的实时图像分别与其所对应的图像模板进行对位，并计算得到各部件的实时图像与其所对应的图像模板之间的位置差异。
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