CN103383574A - 一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法，属于定位补偿系统，包括控制装置，图像识别装置，移动装置以及存储部件；控制装置通过控制线与图像识别装置以及移动装置连接；存储部件中记录有图像匹配模板；图像识别装置与移动装置连接，随移动装置移动或者待检测对象移动装置连接，随移动装置移动；图像识别装置指向待检测对象，包括图像采集模块和图像对比模块；图像采集模块用于获得待检测对象的图像，图像对比模块用于对比待检测对象的图像与图像匹配模板，测定待检测对象于待检测对象的图像中所处位置的偏移值。本技术方案的有益效果是：能够大幅提高BNC端子产品检测的作业效率，有效地提高检测中的准确性和精度。

Description

一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法

技术领域

本发明涉及一种自动控制领域，尤其涉及一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法。

背景技术

产品生产完成之后，就需要对产品进行及时的质检，以检出其中的不合格产品，防止其与合格品混合。如目前，视频编辑设备生产企业由于商业需要，需要在编辑设备上提供大量的视频信号输入输出的端子，这样就需要对视频信号输入输出端子进行产品检测。这些端子安装到编辑设备上时，操作人员都是根据操作顺序书，通过目视的方式来检测其是否不良。但对于BNC信号端子的检测规格精度要求很高，因此当产品的生产数量多、密度又较大时，人工目视检测方式就很难达到检测要求，其中存在效率低、误判率较高的问题，会导致不合格品的流出。

而在具体通过自动控制系统对BNC端子进行自动检测的过程中，由于BNC端子在检测台上的放置位置可能存在偏移，这将会对后续的产品检测造成很大影响，可能导致后续的通过自动控制系统进行检测识别的步骤产生误差。因此，需要一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法，以对产品检测过程中的检测进行高精度的定位补偿。

发明内容

针对以上所述的技术问题，本发明提供了一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法，以提高产品检测以及补偿定位时的准确性和精度。

一种高精度运动定位补偿系统，用于检测待检测对象时的定位补偿，其中，

包括控制装置，图像识别装置，移动装置以及一存储部件；

所述控制装置通过控制线与所述图像识别装置以及所述移动装置连接；所述存储部件中记录有图像匹配模板；所述图像识别装置与所述移动装置连接，并随所述移动装置移动而移动或者所述待检测对象所述移动装置连接，并随所述移动装置移动而移动；

所述图像识别装置指向所述待检测对象，并包括图像采集模块和图像对比模块；所述图像采集模块用于获得所述待检测对象的图像，所述图像对比模块用于对比所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板，并测定所述待检测对象于所述待检测对象的图像中所处位置的偏移值；

所述控制装置接收由所述图像识别装置传输的待检测对象的偏移值，并根据所述偏移值通过所述移动装置移动所述图像识别装置或所述待检测对象进行运动定位补偿。

优选的，所述图像采集模块的镜头分辨率为1280*1024。

优选的，所述存储部件与所述图像识别装置连结。

优选的，还包括一用于提示所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板匹配错误的报警装置，所述报警装置通过控制线与所述图像识别装置连接。

优选的，所述控制装置为PLC控制器。

优选的，所述图像采集模块包括LED环形光源。

优选的，所述图像采集模块的一个像素直径为0.012mm。

优选的，所述图像采集模块还包括用于控制所述LED环形光源的功率控制器。

一种如上述的高精度运动定位补偿系统的高精度运动定位补偿方法，其中，具体包括如下步骤：

步骤1.所述存储部件中预设图像匹配模板以及与所述图像匹配模板相应的图像匹配阈值；

步骤2.所述图像采集模块获得所述待检测对象的当前图像；

步骤3.所述图像对比模块对比所述当前图像与所述图像匹配模板；

步骤4.所述图像对比模块测定所述待检测对象于所述当前图像中所处位置的偏移值；

步骤5.所述控制装置接收所述偏移值，并根据所述偏移值通过所述移动装置移动所述图像识别装置或所述待检测对象进行运动定位补偿。

优选的，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤31.通过模板匹配算法对所述当前图像和所述图像对比模板进行比较；如果比较过程中，所述当前图像中存在与所述图像对比模板的图像匹配值超过所述图像匹配阈值的局部图像，则步骤3结束；否则进入步骤33；

步骤32.报警装置报警，所述高精度运动定位补偿结束。

优选的，所述步骤4中具体包括如下步骤：

步骤41.所述存储部件中预设偏移值阈值；

步骤42.所述图像对比模块定义所述当前图像为像素坐标系，并将所述当前图像的左上角作为像素坐标系原点；

步骤43.图像对比模块将与所述图像匹配模板相匹配的局部图像的图像中心位置与所述当前图像的图像中心位置进行比较，若所述图像中心的像素偏移值超过所述偏移值阈值，则进入步骤44；否则高精度运动定位补偿结束；

步骤44.图像对比模块将所述图像中的像素偏移值转化为物理偏移值。

优选的，所述偏移值阈值为10个像素。

优选的，所述步骤43具体包括：所述图像对比模块在所述当前图像的像素坐标内，将所述像素偏移值转换为X轴向距离和Y轴向距离。

优选的，所述步骤5具体包括：步骤5.1所述控制装置根据所述X轴向距离和Y轴向距离进行脉冲数补正，通过所述移动装置移动所述图像识别装置，进行运动定位补偿；步骤5.2返回步骤2。

优选的，所述步骤72中的脉冲数补正，具体包括X轴向为13.33333脉冲/0.1mm，Y轴向16脉冲/0.1mm。

本技术方案的有益效果是：

通过本发明的一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法，实现了对BNC端子进行产品检测中的高精度定位，从而能够大幅提高BNC端子产品检测的作业效率，并能避免BNC端子不良的产品流出，有效地提高检测中的准确性和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种高精度运动补偿定位系统的实施例的结构示意图；

图2为本发明一种高精度运动补偿定位方法的实施例的流程示意图；

图3为本发明一种高精度运动补偿定位方法的图像对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明一种高精度运动补偿定位系统的实施例的结构示意图。上述的一种高精度运动补偿定位系统，用于检测待检测对象时的定位补偿，具体而言，可以是针对BNC端子在检测过程中的补偿定位。其中，包括控制装置，图像识别装置，移动装置以及一存储部件。控制装置通过控制线与图像识别装置以及移动装置连接，图像识别装置可以和存储部件连接，或者包括该存储部件。存储部件中记录有图像匹配模板。

图像识别装置指向待检测对象，并包括图像采集模块和图像对比模块。图像采集模块用于获得待检测对象的图像，图像对比模块用于对比待检测对象的图像与图像匹配模板，并测定待检测对象于待检测对象的图像中所处位置的偏移值。控制装置接收由图像识别装置传输的待检测对象的偏移值，并根据偏移值通过移动装置移动图像识别装置或待检测对象进行运动定位补偿。

在一种具体实施方式中，图像识别装置与移动装置连接，并随移动装置移动而移动。这样，就可以通过移动装置移动图像识别装置达到高精度运动补偿的目的。而在另一种具体实施方式中，待检测对象移动装置连接，并随移动装置移动而移动。同样可以通过移动装置移动待检测对象（如移动待检测对象所处的检测台等）达到高精度运动补偿的目的。

在一种可选的实施方式中，上述的高精度运动定位补偿系统还包括一用于提示所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板匹配错误的报警装置，所述报警装置通过控制线与所述图像识别装置连接。报警装置可以是一种以颜色区分的指示灯，或者一种蜂鸣器，或者两者的结合，或者其他用于提示报警信息的报警装置装置。所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板匹配错误时（如可能是由于在该位置上没有放置待检测对象，可以是一种BNC端子），上述的报警装置发出警报。

在一种具体的实施方式中，初始化位置设置中，上述的控制装置根据自定义的计数器通过上述移动装置自动移动到对应待检测对象，可以是BNC端子前方。于上述技术方案的基础上，可以通过移动图像识别装置的方式进行初始化的位置设置，也可以通过移动检测台的方式进行初始化位置设置。具体来说，当待检测对象，如一种BNC端子，以点阵方式排列在检测台上，当检测初始化操作时，即装置复位后针对第一个检测对象的操作，从复位后的初始位置，通过X轴Y轴和Z轴三方向的运动，移动到固定物理位移量到达第一点的正前方15CM工作距离处。在另一种情况下，在检测过程中，即完成一个检测对象的操作后，需要针对其他检测对象进行相同操作时，当为同一行时，只进行X轴方向的移动；而当进行换行操作时，则进行X轴和Y轴方向的移动。

在一种具体实施方式中，图像采集模块的分辨率为1280*1024。在上述技术方案的基础上，当分辨率为1280*1024时，一个像素点的直径对应0.012mm，以实现对待检测对象的精确测量。

在一种具体实施方式中，图像采集模块包括LED环形光源，可以突出显示被测物体边缘和高度的变化，突出原本难以看清的部分，提高检测效果。于上述技术方案的基础上，图像采集模块还包括用于控制所述LED环形光源的功率控制器，以对LED环形光源进行调节，适应不同环境下的要求。

在一种具体实施方式中，控制装置为PLC控制器。PLC控制器是一种为了适用于工业化应用而设计的数字运算电子装置。采用可以编制程序的存储器，可用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等相关操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其具有可靠性高，抗干扰能力强；功能完善，适用性强；体积小，重量轻，能耗低以及维护方便，容易改造等优点。

图2为本发明一种高精度运动补偿定位方法的实施例的流程示意图。其中，高精度运动补偿定位系统包括上述的高精度运动补偿定位系统，高精度运动补偿定位方法具体包括如下步骤：

步骤1.存储部件中预设图像匹配模板以及与图像匹配模板相应的图像匹配阈值。在一种具体实施例中，其中的图像匹配阈值为80%，该匹配阈值可以在图像对比模块中的初始化中设置，并可以根据实际需要在存储于存储部件中的配置文件中进行修改。

步骤2.图像采集模块获得待检测对象的当前图像；在一种具体实施例中，图像采集模块的图像分辨率为1280*1024。其中的一个分辨率对应0.0012mm。

步骤3.图像对比模块对比当前图像与图像匹配模板；

步骤4.图像对比模块测定待检测对象于当前图像中所处位置的偏移值；

步骤5.控制装置接收偏移值，并根据偏移值通过移动装置移动图像识别装置或待检测对象进行运动定位补偿。

在本发明的一种具体上述方式中，上述的步骤3具体包括如下步骤：

步骤31.通过模板匹配算法对所述当前图像和所述图像对比模板进行比较；如果比较过程中，所述当前图像中存在与所述图像对比模板的图像匹配值超过所述图像匹配阈值的局部图像，则步骤3结束；否则进入步骤33。图像匹配算法可以是直接基于灰度图像的匹配，如SSDA匹配算法；或者可以是基于图像特征的特征匹配。在基于特征的匹配方法中，常见的特征有边缘、轮廓、直线、兴趣点等。在经过滤波去噪，图像分割等图像预处理步骤之后，提取这些特征进行匹配比较。例如，采取SIFT匹配算法，Harris匹配算法等。

步骤32.报警装置报警，高精度运动定位补偿结束。在一种具体实施方式中，报警装置可以是一种蜂鸣器或指示灯或其他用于报警的装置。上述的报警装置示警，说明在当前的检测位置，不存在待检测的BNC端子，因此，无法进行相应的运动补偿定位处理。则此时重新进行图像识别装置位置的初始化。在一种可选的实施方式中，检测结果可以在检测终端的窗口界面上即时显示，并保存在检测终端的LOG文件里，方便维护人员实时地查看访问软件检测终端的LOG文件来获取检测结果的详细信息。

在本发明的一种具体实施例中，上述步骤4中具体包括如下步骤：

步骤41.存储部件中预设偏移值阈值。优选的，偏移值阈值为10个像素。当与图像匹配模板相匹配的局部图像的图像中心和当前图像的图像中心位置相一致，或误差值在偏移值阈值之内时，如10个像素，则说明对待检测对象的定位成功，可以进行后续的其他步骤检测，此时，运动补偿定位即结束。

步骤42.图像对比模块定义当前图像为像素坐标系，并将当前图像的左上角作为像素坐标系原点。

步骤43.图像对比模块将与图像匹配模板相匹配的局部图像的图像中心位置与当前图像的图像中心位置进行比较，若图像中心的像素偏移值超过偏移值阈值，则进入步骤44；否则高精度运动定位补偿结束。图3为本发明一种高精度运动补偿定位方法的图像对比示意图。如图3所示，待测对象的当前图像为T2，局部图像为T1，其中局部图像T1与当前图像T2的图像中心（如对角线交点位置）之间的像素偏移值为d，通过比较d和偏移值阈值，即可对待测对象的偏移进行判断。

步骤44.图像对比模块将图像中的像素偏移值转化为物理偏移值。图像识别装置的图像对比模块在当前图像的像素坐标内，将像素偏移值转换为X轴向距离和Y轴向距离（图像采集模块的分辨率为1280*1024下，一个像素点的直径对应0.012mm），并将X轴向距离和Y轴向距离的物理偏移值传输给控制装置。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤5中具体包括如下步骤：

步骤5.1控制装置根据所述X轴向距离和Y轴向距离进行脉冲数补正，通过移动装置移动图像识别装置，进行运动定位补偿。

控制装置根据X轴向距离和Y轴向距离进行脉冲数补正，通过移动装置移动图像识别装置，进行运动补偿定位。于上述技术方案的基础上，步骤b中的脉冲数补正，具体包括X轴向为13.33333脉冲/0.1mm，Y轴向16脉冲/0.1mm。

把X轴向距离和Y轴向距离通过约定格式的通信指令传送给控制装置，控制装置可以是一种PLC控制器。控制装置分别在X、Y轴方向执行相应的脉冲数值进行补正。例如，具体指令可以为：M+X+“X轴正负位”+“3位十六进制数表示的X轴移动值”+Y+“Y轴正负位”+“3位十六进制数表示的Y轴需移动值”。其中，M（十六制：4D）、X（十六制：58）、Y（十六制：59）、三位移动值的单位为0.1mm、正负位设定：0负方向、2正方向，控制装置会按照约定协议转换成方向和脉冲数值。上述的指令格式可以进行修改，并不以上述的指令格式为本发明的限定。如果定位成功，则在上述的步骤中会跳出循环，运动补偿定位结束。否则修正后继续循环检测。

步骤5.2返回步骤2，对修正后的位置进行再一次的检测。

通过本发明的一种高精度运动补偿定位系统及高精度运动补偿定位方法，实现了对BNC端子进行产品检测中的高精度定位，从而能够大幅提高BNC端子产品检测的作业效率，并能避免BNC端子不良的产品流出，有效地提高检测中的准确性和精度。本发明能使BNC原因造成的不良流出降至0，检测时间从40分钟/台减少到13分钟/台，既提高了生产性,又提升了产品的市场品质。本项目可广泛应用于各种类似端子或接口的检测，具备广泛的通用性和可扩展性。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种高精度运动定位补偿系统，用于检测待检测对象时的定位补偿，其特征在于，

包括控制装置，图像识别装置，移动装置以及一存储部件；

所述控制装置通过控制线与所述图像识别装置以及所述移动装置连接；所述存储部件中记录有图像匹配模板；所述图像识别装置与所述移动装置连接，并随所述移动装置移动而移动或者所述待检测对象所述移动装置连接，并随所述移动装置移动而移动；

所述图像识别装置指向所述待检测对象，并包括图像采集模块和图像对比模块；所述图像采集模块用于获得所述待检测对象的图像，所述图像对比模块用于对比所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板，并测定所述待检测对象于所述待检测对象的图像中所处位置的偏移值；

所述控制装置接收由所述图像识别装置传输的待检测对象的偏移值，并根据所述偏移值通过所述移动装置移动所述图像识别装置或所述待检测对象进行运动定位补偿。

2.如权利要求1所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述图像采集模块的镜头分辨率为1280*1024。

3.如权利要求1所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述存储部件与所述图像识别装置连结。

4.如权利要求1所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，还包括一用于提示所述待检测对象的图像与所述图像匹配模板匹配错误的报警装置，所述报警装置通过控制线与所述图像识别装置连接。

5.如权利要求1所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。

6.如权利要求1所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述图像采集模块包括LED环形光源。

7.如权利要求2所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述图像采集模块的一个像素直径为0.012mm。

8.如权利要求6所述的高精度运动定位补偿系统，其特征在于，所述图像采集模块还包括用于控制所述LED环形光源的功率控制器。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的高精度运动定位补偿系统的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1.所述存储部件中预设图像匹配模板以及与所述图像匹配模板相应的图像匹配阈值；

步骤2.所述图像采集模块获得所述待检测对象的当前图像；

步骤3.所述图像对比模块对比所述当前图像与所述图像匹配模板；

步骤4.所述图像对比模块测定所述待检测对象于所述当前图像中所处位置的偏移值；

步骤5.所述控制装置接收所述偏移值，并根据所述偏移值通过所述移动装置移动所述图像识别装置或所述待检测对象进行运动定位补偿。

10.如权利要求9所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤31.通过模板匹配算法对所述当前图像和所述图像对比模板进行比较；如果比较过程中，所述当前图像中存在与所述图像对比模板的图像匹配值超过所述图像匹配阈值的局部图像，则步骤3结束；否则进入步骤33；

步骤32.报警装置报警，所述高精度运动定位补偿结束。

11.如权利要求9所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述步骤4中具体包括如下步骤：

步骤41.所述存储部件中预设偏移值阈值；

步骤42.所述图像对比模块定义所述当前图像为像素坐标系，并将所述当前图像的左上角作为像素坐标系原点；

步骤43.图像对比模块将与所述图像匹配模板相匹配的局部图像的图像中心位置与所述当前图像的图像中心位置进行比较，若所述图像中心的像素偏移值超过所述偏移值阈值，则进入步骤44；否则高精度运动定位补偿结束；

步骤44.图像对比模块将所述图像中的像素偏移值转化为物理偏移值。

12.如权利要求11所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述偏移值阈值为10个像素。

13.如权利要求11所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述步骤43具体包括：所述图像对比模块在所述当前图像的像素坐标内，将所述像素偏移值转换为X轴向距离和Y轴向距离。

14.如权利要求13所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：

步骤5.1所述控制装置根据所述X轴向距离和Y轴向距离进行脉冲数补正，通过所述移动装置移动所述图像识别装置，进行运动定位补偿；

步骤5.2返回步骤2。

15.如权利要求14所述的高精度运动定位补偿方法，其特征在于，所述步骤72中的脉冲数补正，具体包括X轴向为13.33333脉冲/0.1mm，Y轴向16脉冲/0.1mm。

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