CN103471618B - 一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法。方法是：制定圆盘格标定片，标定片上设置多个标定圆点；把标定片放置到被测物放置平台上拍摄图像PX1，向被测物放置平台X’轴方向移动适当距离拍摄图像PX2，把PX2与PX1图像中对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量，所得向量与相机X轴夹角平均值为被测物放置平台X’轴与相机X轴夹角；按同样方法，被测物平台向Y’轴方向移动适当距离，分别拍摄PX3和PX4，经计算得到被测物放置平台Y’轴与相机Y轴夹角。本发明所得到的X’轴与X轴夹角θ和Y’轴与Y轴夹角β为图像采集装置坐标误差，为图像拼接提供修正参数，提高图像拼接质量。

Description

一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法
技术领域
本发明属于自动检测领域，具体公开了一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法。
背景技术
视觉检测系统是现代自动化技术的一个重要组成部分。采用图像方式对被检测物件进行静态检测是视学检测中的一个重要应用。当需要对被检测物件进行高精度检测时，通常还需要拍摄高精度图像，然而用于拍摄照片的照相机因目前的技术限制，使得部分被检测物件不能在一次拍摄中得到完整的高精度图像。当需要采集较大物件图像时，需要采集拍摄多次不同的局部图像，再进行图像拼接。目前的图像拼接系统中，对具有重复纹理特征大物面物件的高精度图像在拼接时，拼接位置容易产生重叠，对最终拼接效果产生很大的影响。原始图像采集的位置误差，是导致拼接产生重叠的重要原因。在原始图像采集过程中，被检测物件会相对相机镜头作平移用以获取多个子图像，当被检测物件放置平台平移的坐标系与相机系统坐标系不相重合，而存在夹角时，被检测物件移动到某位置所采集的子图像位置坐标值与相机系统位置坐标值会产生偏差，导致图像拼接产生重叠。
发明内容：
本发明公开了一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，通过本发明的方法，可以获得被检测物移动平台坐标系与相机坐标系之间误差，可以为后续图像拼接提供修正参数，用以提高图像拼接的精确度。
一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法：首先，制定一圆盘格标定片，圆盘格标定片上设置边缘清晰的多个标定圆点；
然后，把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX1和图像PX2，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与X轴夹角平均值为被测物放置平台X’轴与相机X轴夹角；
最后，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX3和图像PX4，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与Ｙ轴夹角平均值为被测物放置平台Y’轴与相机Y轴夹角；
确定图像采集装置坐标误差为：被测物放置平台X’轴与相机坐标轴X之间夹角θ，和与被测物放置平台Y’轴与相机坐标轴Y之间夹角β。
具体步骤是：
S1：制作圆盘格标定片，所述圆盘格标定片上设置若干不重叠标定圆点，标定圆点与圆盘格标定片边界清晰，所述标定圆点设置为m行，m列，标定圆点个数为n=m×m；
S2:把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX1，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标(x1i,ｙ1i),其中i=1,2,....,n；
其中，椭圆拟合是根据各标定圆点的轮廓，提取出边界点，以边界点为拟合点，以椭圆方程为模型进行拟合，使椭圆方程尽量满足边界点坐标，求出该椭圆方程的各个参数，得到的椭圆中心为标定圆点的亚像素圆。
S3:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄图像PX2，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x2i,ｙ2i),其中i=1,2,....,n；
S4：把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX3,提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x3i,ｙ3i),其中i=1,2,....,n；
S5:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄照片PX4，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x4i,ｙ4i),其中i=1,2,....,n；
S6:计算PX2与PX1图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x2i-x1i,y2i-y1i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机X轴的夹角θi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值θ，得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ；
S7:计算PX4与PX3图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x4i-x3i,y4i-y3i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机Y轴的夹角βi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。
确定图像采集装置坐标误差为：被测物放置平台X’轴与相机坐标轴X之间夹角θ，和与被测物放置平台Y’轴与相机坐标轴Y之间夹角β。
作为一种优选，省略步骤中的S4步，在完成S3步骤后，直接进行S5步，其中S7步骤中替换为：
S71：计算PX4与PX2图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x4i-x2i,y4i-y2i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机Ｙ轴的夹角βi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。其中，圆盘格标定片上标定圆点行列中m=5至30，标定圆点直径0.5mm～3mm,标定圆点行列间距为1mm～4mm；
其中，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标是根据各标定圆点的轮廓，提取出边界点，以边界点为拟合点，以椭圆方程为模型进行拟合，使椭圆方程尽量满足边界点坐标，求出该椭圆方程的各个参数，得到的椭圆中心为标定圆点的亚像素圆。椭圆拟合方式为最小二乘法拟合。
本发明的有益效果：
本发明的视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，通过使用圆盘格标定片放置到被测物放置平台，再通过对被测物放置平台移动前和移动后的位置进行图像拍摄，经过计算得到被测物放置平台坐标轴与相机坐标轴之间的夹角，即被测物放置平台坐标系与相机坐标系之间的误差。
通过利用上述误差，可以在后续图像拼接过程中进行修正，从而保证被测物放置平台与相机坐标平台之间的坐标统一，可以有效地避免图像拼接的重合。
具体实施例
实施例1：
一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，首先，制定一圆盘格标定片，圆盘格标定片上设置边缘清晰的多个标定圆点；
然后，把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX1和图像PX2，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与X轴夹角平均值为被测物放置平台X’轴与相机X轴夹角；
最后，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX3和图像PX4，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与Ｙ轴夹角平均值为被测物放置平台Y’轴与相机Y轴夹角；
S1：制作圆盘格标定片，所述圆盘格标定片上设置若干不重叠标定圆点，标定圆点与圆盘格标定片边界清晰，所述标定圆点设置为m行，m列，标定圆点个数为n=m×m；标定圆点行列中m=5至30，标定圆点直径0.5mm～3mm,标定圆点间距1mm～4mm；
实施例1中，m取值为5，则n值为25。标定圆点直径0.5mm,标定圆点间距1mm；
S2:把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX1，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标(x1i,ｙ1i),其中i=1,2,....,n；
其中，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标是根据各标定圆点的轮廓，提取出边界点，以边界点为拟合点，以椭圆方程为模型进行拟合，使椭圆方程尽量满足边界点坐标，求出该椭圆方程的各个参数，得到的椭圆中心为标定圆点的亚像素圆。椭圆拟合方式为最小二乘法拟合。
(x1i,ｙ1i)具体坐标如下表所示：
表1-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x1i 304.38 409.05 507.83 109.87 205.31 303.50 406.40
ｙ1i 206.64 200.85 203.80 303.19 301.79 303.89 309.22
表1-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x1i 506.86 100.84 208.01 304.78 401.63 504.66 102.50
ｙ1i 308.13 409.11 405.18 407.40 400.54 402.44 508.85
表1-3
i 22 23 24 25
x1i 207.39 305.87 405.66 502.60
ｙ1i 506.27 508.18 505.27 508.84
表1-4
表1-1到1-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX1中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX1中相应标定圆点编号的Y坐标。
S3:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄图像PX2，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x2i,ｙ2i),其中i=1,2,....,n；
(x2i,ｙ2i)具体坐标如下表所示：
表2-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x2i 3208.72 3214.46 3215.87 3308.67 3308.51 3314.52 3311.59
ｙ2i 550.68 652.25 756.34 348.93 455.48 549.12 653.14
表2-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x2i 3308.94 3413.05 3418.74 3413.87 3404.91 3405.69 3510.25
ｙ2i 747.93 354.22 453.11 552.98 648.09 746.50 349.67
表2-3
i 22 23 24 25
x2i 3504.27 3504.88 3516.54 3507.56
ｙ2i 444.81 549.31 649.91 751.07
表2-4
表2-1到2-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX2中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX2中相应标定圆点编号的Y坐标。
S4：把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX3,提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x3i,ｙ3i),其中i=1,2,....,n；
(x3i,ｙ3i)具体坐标如下表所示：
i 1 2 3 4 5 6 7
x3i 308.17 408.46 503.70 603.83 708.61 304.64 405.71
ｙ3i 302.53 308.84 301.96 301.21 305.44 403.15 403.82
表3—1
i 8 9 10 11 12 13 14
x3i 506.95 609.61 705.46 306.37 405.71 509.27 608.64
y3i 407.92 408.39 406.80 504.17 506.43 502.14 506.17
表3—2
i 15 16 17 18 19 20 21
x3i 701.70 301.79 402.44 507.52 601.99 709.83 307.10
y3i 506.75 606.01 603.46 603.64 601.7l 607.95 704.93
表3—3
i 22 23 24 25
x3i 401.75 508.58 609.09 709.62
y3i 703.55 707.75 702.37 708.45
表3-4
表3—1到3-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX3中相应标定圆点编号的X坐标，第三行代表图像PX3中相应标定圆点编号的Y坐标。
S5：被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄照片PX4，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x4i，y4i)，其中i=1，2，....，n；
(x4i，y4i)具体坐标如下表所示：
i 1 2 3 4 5 6 7
x4i 523.07 625.57 717.56 818.48 926.45 521.67 619.82
y4i 3308.24 3314.47 3303.73 3306.35 3310.92 3404.80 3408.76
表4—1
i 8 9 10 11 12 13 14
x4i 724.95 822.93 920.59 521.39 620.71 722.83 823.76
ｙ4i 3413.27 3410.38 3413.03 3504.43 3509.62 3507.47 3509.44
表4-2
15 16 17 18 19 20 21
x4i 917.77 519.73 616.53 722.29 816.32 924.29 521.04
ｙ4i 3512.77 3609.63 3604.81 3612.78 3608.12 3614.54 3711.68
表4-3
i 22 23 24 25
x4i 614.87 723.83 823.31 926.96
ｙ4i 3710.99 3716.17 3707.53 3709.97
表4-4
表4-1到4-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX4中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX4中相应标定圆点编号的Y坐标。
S6:计算PX2与PX1图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x2i-x1i,y2i-y1i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机X轴的夹角θi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值θ，得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ；
(x2i-x1i,y2i-y1i)具体计算如下：
i 1 2 3 4 5 6 7
x2i-x1i 3008.17 3005.32 3005.21 3007.74 3001.20 3006.25 3003.47
y2i-y1i 244.91 243.32 244.79 244.17 244.02 247.07 244.97
θi 0.0818 0.0821 0.0813 0.0816 0.0812 0.0824 0.0816
表5-1
表5-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x2i-x1i 3002.98 3004.97 3008.90 3005.01 3002.77 3005.34 3005.74
y2i-y1i 244.02 246.84 243.35 247.75 243.79 244.43 246.44
θi 0.0823 0.0820 0.0821 0.0826 0.0810 0.0815 0.0817
表5-3
i 22 23 24 25
x2i-x1i 3004.13 3000.15 3007.03 3005.07
y2i-y1i 243.71 245.56 246.61 247.64
θi 0.0817 0.0809 0.0820 0.0811
表5-4
表5-1到5-4中，第一行代表标定圆点编号，第二行代表图像PX2和图像PX1中相对应标定圆点编号的Ｘ坐标之差，第三行代表图像PX2和图像PX1中相对应标定圆点编号的Y坐标之差,第四行为n个向量与相机X轴的夹角θi。
把第四行的夹角θi取平均值得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ为：0.008191弧度，所得到的被测物放置平台X’轴与相机坐标轴X之间夹角θ为图像采集装置X’轴坐标误差。
S7:计算PX4与PX3图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x4i-x3i,y4i-y3i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机Y轴的夹角βi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。
(x4i-x3i,y4i-y3i)具体计算如下：
i 1 2 3 4 5 6 7
x4i-x3i 214.90 217.11 213.86 214.65 217.83 217.03 214.11
y4i-y3i 3005.71 3005.63 3001.77 3005.14 3005.48 3001.65 3004.94
βi 0.0071 0.00706 0.00707 0.0071 0.00708 0.00707 0.00702
表6-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x4i-x3i 218.00 213.32 215.13 215.02 215.00 213.56 215.12
y4i-y3i 3005.35 3001.99 3006.23 3000.26 3003.19 3005.33 3003.27
βi 0.00682 0.00703 0.00693 0.00694 0.00719 0.00699 0.00709
表6-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x4i-x3i 216.07 217.94 214.10 214.77 214.33 214.46 213.94
y4i-y3i 3006.02 3003.62 3001.35 3009.14 3006.41 3006.59 3006.75
βi 0.00712 0.00723 0.007 0.007 0.00715 0.00709 0.00684
表6-3
i 22 23 24 25
x4i-x3i 213.11 215.25 214.22 217.34
y4i-y3i 3007.45 3008.42 3005.17 3001.52
βi 0.00702 0.007 0.00709 0.00703
表6-4
表6-1到6-4中，第一行代表标定圆点编号，第二行代表图像PX4和图像PX3中相对应标定圆点编号的Ｘ坐标之差，第三行代表图像PX4和图像PX3中相对应标定圆点编号的Y坐标之差,第四行为n个向量与相机X轴的夹角βi。
把第四行的夹角βi取平均值得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β为：0.007024弧度，所得到的被测物放置平台Y’轴与相机坐标轴Y之间夹角β为图像采集装置Y’轴坐标误差。
实施例2：
实施例2与实施例1区别是：省略步骤中的S4步，在完成S3步骤后，直接进行S5步，其中S7步骤中替换为：
S71：计算PX4与PX2图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x4i-x2i,y4i-y2i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机Ｙ轴的夹角βi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。
实施例2具体步骤为：
S1：制作圆盘格标定片，所述圆盘格标定片上设置若干不重叠标定圆点，标定圆点与圆盘格标定片边界清晰，所述标定圆点设置为m行，m列，标定圆点个数为n=m×m；标定圆点行列中m=5-30，标定圆点直径0.5mm-3mm,标定圆点间距1mm-4mm；
实施例2中，m取值为5，则n值为25。标定圆点直径0.5mm,标定圆点间距1mm；
S2:把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX1，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标(x1i,ｙ1i),其中i=1,2,....,n；
其中，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标是根据各标定圆点的轮廓，提取出边界点，以边界点为拟合点，以椭圆方程为模型进行拟合，使椭圆方程尽量满足边界点坐标，求出该椭圆方程的各个参数，得到的椭圆中心为标定圆点的亚像素圆。椭圆拟合方式为最小二乘法拟合。
(x1i,ｙ1i)具体坐标如下表所示：
i 1 2 3 4 5 6 7
x1i 106.82 208.11 301.42 401.46 509.32 103.58 200.84
ｙ1i 105.69 107.95 109.13 106.00 101.19 202.49 209.26
表7-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x1i 304.38 409.05 507.83 109.87 205.31 303.50 406.40
ｙ1i 206.64 200.85 203.80 303.19 301.79 303.89 309.22
表7-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x1i 506.86 100.84 208.01 304.78 401.63 504.66 102.50
ｙ1i 308.13 409.11 405.18 407.40 400.54 402.44 508.85
表7-3
i 22 23 24 25
x1i 207.39 305.87 405.66 502.60
ｙ1i 506.27 508.18 505.27 508.84
表7-4
表7-1到7-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX1中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX1中相应标定圆点编号的Y坐标。
S3:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄图像PX2，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x2i,ｙ2i),其中i=1,2,....,n；
(x2i,ｙ2i)具体坐标如下表所示：
i 1 2 3 4 5 6 7
x2i 3109.61 3113.82 3108.59 3110.50 3101.26 3214.27 3208.44
ｙ2i 348.77 447.64 553.10 652.42 748.55 350.87 454.23
表8-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x2i 3208.72 3214.46 3215.87 3308.67 3308.51 3314.52 3311.59
ｙ2i 550.68 652.25 756.34 348.93 455.48 549.12 653.14
表8-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x2i 3308.94 3413.05 3418.74 3413.87 3404.91 3405.69 3510.25
ｙ2i 747.93 354.22 453.11 552.98 648.09 746.50 349.67
表8-3
i 22 23 24 25
x2i 3504.27 3504.88 3516.54 3507.56
ｙ2i 444.81 549.31 649.91 751.07
表8-4
表8-1到8-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX2中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX2中相应标定圆点编号的Y坐标。
S5:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄照片PX4，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x4i,ｙ4i),其中i=1,2,....,n；
(x4i,ｙ4i)具体坐标如下表所示：
i 1 2 3 4 5 6 7
x4i 3309.61 3313.82 3308.59 3310.50 3301.26 3314.27 3308.44
ｙ4i 3348.77 3447.64 3553.10 3652.42 3748.55 3350.87 3454.23
表9-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x4i 3408.72 3414.46 3415.87 3508.67 3508.51 3514.52 3511.59
ｙ4i 3550.68 3652.25 3756.34 3348.93 3455.48 3549.12 3653.14
表9-2
15 16 17 18 19 20 21
x4i 3508.94 3613.05 3618.74 3613.87 3604.91 3605.69 3710.25
ｙ4i 3747.93 3354.22 3453.11 3552.98 3648.09 3746.50 3349.67
表9-3
i 22 23 24 25
x4i 3704.27 3704.88 3716.54 3707.56
ｙ4i 3444.81 3549.31 3649.91 3751.07
表9-4
表9-1到9-4中，第一行代表标定圆点编号i，第二行代表图像PX4中相应标定圆点编号的Ｘ坐标，第三行代表图像PX4中相应标定圆点编号的Y坐标。
S6:计算PX2与PX1图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x2i-x1i,y2i-y1i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机X轴的夹角θi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值θ，得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ；
(x2i-x1i,y2i-y1i)具体计算如下：
i 1 2 3 4 5 6 7
x2i-x1i 3008.17 3005.32 3005.21 3007.74 3001.20 3006.25 3003.47
y2i-y1i 244.91 243.32 244.79 244.17 244.02 247.07 244.97
θi 0.0818 0.0821 0.0813 0.0816 0.0812 0.0824 0.0816
表10-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x2i-x1i 3003.35 3005.75 3008.64 3001.99 3006.72 3009.02 3001.99
y2i-y1i 243.27 244.88 246.87 243.83 247.56 244.60 244.65
θi 0.0816 0.0812 0.0811 0.0809 0.0823 0.0822 0.0812
表10-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x2i-x1i 3002.98 3004.97 3008.90 3005.01 3002.77 3005.34 3005.74
y2i-y1i 244.02 246.84 243.35 247.75 243.79 244.43 246.44
θi 0.0823 0.0820 0.0821 0.0826 0.0810 0.0815 0.0817
表10-3
i 22 23 24 25
x2i-x1i 3004.13 3000.15 3007.03 3005.07
y2i-y1i 243.71 245.56 246.61 247.64
θi 0.0817 0.0809 0.0820 0.0811
表10-4
表10-1到10-4中，第一行代表标定圆点编号，第二行代表图像PX2和图像PX1中相对应标定圆点编号的Ｘ坐标之差，第三行代表图像PX2和图像PX1中相对应标定圆点编号的Y坐标之差,第四行为n个向量与相机X轴的夹角θi。
把第四行的夹角θi取平均值得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ为：0.008191弧度,所得到的被测物放置平台X’轴与相机坐标轴X之间夹角θ为图像采集装置X’轴坐标误差。
S71：计算PX4与PX2图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi=(x4i-x2i,y4i-y2i),i=1,2,....,n，取n个向量与相机Ｙ轴的夹角βi，i=1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。
(x4i-x2i,y4i-y2i)具体计算如下：
i 1 2 3 4 5 6 7
x4i-x2i 210.39 200.26 210.55 200.39 207.15 208.03 207.14
y4i-y2i 3008.22 3007.97 3008.19 3007.81 3007.97 3008.29 3008.59
βi 0.00735 0.00697 0.00707 0.00701 0.00693 0.00689 0.00692
表11-1
i 8 9 10 11 12 13 14
x4i-x2i 209.82 209.91 209.96 210.38 210.63 210.15 210.25
y4i-y2i 3008.21 3008.11 3008.12 3008.61 3008.59 3008.25 3008.29
βi 0.00682 0.00685 0.00686 0.00701 0.00709 0.00693 0.00696
表11-2
i 15 16 17 18 19 20 21
x4i-x2i 210.42 210.55 210.17 210.24 210.42 210.55 209.76
y4i-y2i 3007.99 3008.55 3008.26 3008.42 3008.49 3008.37 3008.22
βi 0.00702 0.00707 0.00694 0.00696 0.00702 0.00707 0.00679
表11-3
i 22 23 24 25
x4i-x2i 19.99 19.99 20.13 20.08
y4i-y2i 3008.02 3008.59 3008.01 3008.11
βi 0.00687 0.00687 0.00692 0.0069
表11-4
表11-1到11-4中，第一行代表标定圆点编号，第二行代表图像PX4和图像PX2中相对应标定圆点编号的Ｘ坐标之差，第三行代表图像PX4和图像PX2中相对应标定圆点编号的Y坐标之差,第四行为n个向量与相机X轴的夹角βi。把第四行的夹角βi取平均值得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β为：0.006964弧度,所得到的被测物放置平台Y’轴与相机坐标轴Y之间夹角β为图像采集装置Y’轴坐标误差。

Claims (4)

1.一种视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，其特征是：首先，制定一圆盘格标定片，圆盘格标定片上设置边缘清晰的多个标定圆点；
然后，把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX1和图像PX2，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与X轴夹角平均值为被测物放置平台X’轴与相机X轴夹角；
最后，被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，移动前后分别拍摄图像PX3和图像PX4，通过图像处理方法得到各标定圆点的圆心坐标，对应标定圆点的圆心坐标之差得到的多个向量与Y轴夹角平均值为被测物放置平台Y’轴与相机Y轴夹角；
具体步骤是：
S1：制作圆盘格标定片，所述圆盘格标定片上设置若干不重叠标定圆点，标定圆点与圆盘格标定片边界清晰，所述标定圆点设置为m行，m列，标定圆点个数为n＝m×m；
S2:把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX1，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标(x1i,y1i),其中i＝1,2,....,n；
S3:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台X’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄图像PX2，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x2i,y2i),其中i＝1,2,....,n；
S4：把圆盘格标定片放置到被测物放置平台上，拍摄图像PX3,提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x3i,y3i),其中i＝1,2,....,n；
S5:被测物放置平台带动圆盘格标定片按被测物放置平台Y’轴方向移动适当距离，圆盘格标定片不超出相机视野，拍摄照片PX4，提取圆盘格标定片上标定圆点的轮廓，采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片标定圆点的亚像素圆心坐标(x4i,y4i),其中i＝1,2,....,n；
S6:计算PX2与PX1图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi＝(x2i-x1i,y2i-y1i),i＝1,2,....,n，取n个向量与相机X轴的夹角θi，i＝1,2,....,n，求取夹角的平均值θ，得到平台X’轴与相机X轴的夹角θ；
S7:计算PX4与PX3图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi＝(x4i-x3i,y4i-y3i),i＝1,2,....,n，取n个向量与相机Y轴的夹角βi，i＝1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β；
确定图像采集装置坐标误差为：被测物放置平台X’轴与相机坐标轴X之间夹角θ，和与被测物放置平台Y’轴与相机坐标轴Y之间夹角β。
2.根据权利要求1所述的视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，其特征是：省略步骤中的S4步，在完成S3步骤后，直接进行S5步，其中S7步骤中替换为：
S71：计算PX4与PX2图像相对应标定圆点亚像素圆心坐标之差得到n个向量rxi＝(x4i-x2i,y4i-y2i),i＝1,2,....,n，取n个向量与相机Y轴的夹角βi，i＝1,2,....,n，求取夹角的平均值β，得到平台Y’轴与相机Y轴的夹角β。
3.根据权利要求1或2所述的视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，其特征是：标定圆点行列中m＝5至30，标定圆点直径0.5mm～3mm,标定圆点行列间距为1mm～4mm。
4.根据权利要求1或2所述的视觉检测系统的图像采集装置坐标误差测定方法，其特征是：所述采用椭圆拟合的方式计算圆盘格标定片各标定圆点的亚像素圆心坐标是根据各标定圆点的轮廓，提取出边界点，以边界点为拟合点，以椭圆方程为模型进行最小二乘法拟合，使椭圆方程尽量满足边界点坐标，求出该椭圆方程的各个参数，得到的椭圆中心为标定圆点的亚像素圆。
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