CN110163921B - 基于叠片机视觉系统的自动标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于叠片机视觉系统的自动标定方法，包括如下步骤：1）读入标定附加信息，后读入模板并检查标定模式确认是否进入旋转中心模式；2）判断是则进入旋转中心模式，进入旋转中心模式后，判断为首照、中间照、或尾照；3）判断否则进入像素尺寸与夹角模式，进入像素尺寸与夹角模式后，判断为首照、中间照、或尾照；4）判断是否进入皮带运动方向模式，进入皮带运动方向模式后，判断为首照、中间照、或尾照；5）进入shift坐标系模式，判断相机类型是否支持，不支持直接结束。

Description

基于叠片机视觉系统的自动标定方法

技术领域

本发明涉及自动化生产技术及智能控制技术，具体的，其展示一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法。

背景技术

随着机械技术的发展，生产效率和工艺要求的提升，计算机视觉技术与机器人技术在生产者的重要性日益升高，而机器人和视觉系统一级机构本身所主城的生产模块的标定自然而然就成了一个重要的问题。

通过CCD相机获得模板图像，再进行畸变投射变换及标定显得有必要。

因此，有必要提供一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法来实现上述目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法。

技术方案如下：

一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，包括如下步骤：

1）读入标定附加信息，后读入模板并检查标定模式确认是否进入旋转中心模式；

2）判断是则进入旋转中心模式，进入旋转中心模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后拟合旋转中心并绘制拟合结果到图像上，将拟合图像和拟合结果CSV放到对应的拟合文件夹，弹框显示拟合图像、拟合位置、及拟合精度，确定是否接受该结果，是则将该旋转中心写入配方并结束，否则直接结束；

3）判断否则进入像素尺寸与夹角模式，进入像素尺寸与夹角模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后计算像素尺寸与夹角、对应的轴向并绘制拟合结果到图像上，保存绘制图像及计算结果CSV，确定是否接受该结果，是则将像素尺寸与夹具、对应轴向写入配方并结束，否则直接结束；

4）判断是否进入皮带运动方向模式，进入皮带运动方向模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，计算夹角和图像运动方向，绘制计算结果到图像上后保存绘制图像到CSV，确定是否接受该结果，是则填入皮带运动方向并结束，否则重新测量；

5）进入shift坐标系模式，判断相机类型是否支持，不支持直接结束；

支持判定对应文件夹下皮带标定结果是否存在，不存在弹窗报告错，要求先做缺少的标定；存在判定对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果是否存在，否弹窗报告错，要求先做缺少的标定；

对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果存在则读入皮带标定结果、及像素尺寸与夹角标定结果，根据偏低与图像夹角及机械手与图形夹角以及机械手轴向计算shift系所需角度，惠子标定结果到图像上，保存结果图像及计算结果CSV，显示结果图像及数值，判定是否接受结构，否直接结束，是则发送到PLC进行自动控制。

进一步的，标准保存流程包括如下步骤：

A )开始，并保存原图到原图文件夹；

B）匹配或拟合，得到x，y，及score；

C）将匹配结果绘制到原图；

D）保存图到结果文件夹；

F）将匹配结果保存到对应CSV文件，并返回。

进一步的，进行标定前，需确定相机能够正常拍照，准备模板工件，确定用于识别的特征。

进一步的，标定前，还需确保机器人能够按照预期运动、PLC能够正确传导所需标定信息：当前运动的机械手编号，当前的照片在这一个标定过程中是第一张照片还是最后一张照片，还是其他的中间的照片，或者该照片是不是标定所用的照片，该次拍照的时候皮带或者机械手移动了多少距离。

进一步的，多次标定需要确定标定顺序，标定顺序确定方法为：

S1）在shift计算前，进行畸变透射，后计算相机下皮带与像素夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角；

S2）进行shift计算；

S3-1）引入当前相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S3-2）引入补偿相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S4）进行标记运行。

在自动标定时，通过设定定位检测相机和反馈相机进行叠片的自动片间距控制，具体为：

每一次电池片定位后将补偿值发送给机械手进行叠片；

叠片完成后由PLC触发反馈相机拍照，拟合栅线，得出小片所处位置；

计算出每两个小片之间的片间距：

此次叠片为每一小片都叠上去，将此次的结果存储进统计池里面，统计池只存放最新的结果，自动挤出旧的；

如果当前存进统计池的有效次数达到了设定次数，则分别计算每个片间距平均值与设定片间距平局值的差值，然后再将该差值反馈给定位检测相机，定位检测相机在下一次计算叠片补偿值的时候使用该差值，修正叠片的每一小片位置。

与现有技术相比，本发明通过CCD相机获得模板图像，再进行畸变投射变换及标定，能够高效准确的进行基于叠片机视觉系统的自动标定。

具体实施方式

实施例：

一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，包括如下步骤：

1）读入标定附加信息，后读入模板并检查标定模式确认是否进入旋转中心模式；

2）判断是则进入旋转中心模式，进入旋转中心模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后拟合旋转中心并绘制拟合结果到图像上，将拟合图像和拟合结果CSV放到对应的拟合文件夹，弹框显示拟合图像、拟合位置、及拟合精度，确定是否接受该结果，是则将该旋转中心写入配方并结束，否则直接结束；

3）判断否则进入像素尺寸与夹角模式，进入像素尺寸与夹角模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后计算像素尺寸与夹角、对应的轴向并绘制拟合结果到图像上，保存绘制图像及计算结果CSV，确定是否接受该结果，是则将像素尺寸与夹具、对应轴向写入配方并结束，否则直接结束；

4）判断是否进入皮带运动方向模式，进入皮带运动方向模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，计算夹角和图像运动方向，绘制计算结果到图像上后保存绘制图像到CSV，确定是否接受该结果，是则填入皮带运动方向并结束，否则重新测量；

5）进入shift坐标系模式，判断相机类型是否支持，不支持直接结束；

支持判定对应文件夹下皮带标定结果是否存在，不存在弹窗报告错，要求先做缺少的标定；存在判定对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果是否存在，否弹窗报告错，要求先做缺少的标定；

对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果存在则读入皮带标定结果、及像素尺寸与夹角标定结果，根据偏低与图像夹角及机械手与图形夹角以及机械手轴向计算shift系所需角度，惠子标定结果到图像上，保存结果图像及计算结果CSV，显示结果图像及数值，判定是否接受结构，否直接结束，是则发送到PLC进行自动控制。

标准保存流程包括如下步骤：

A )开始，并保存原图到原图文件夹；

B）匹配或拟合，得到x，y，及score；

C）将匹配结果绘制到原图；

D）保存图到结果文件夹；

F）将匹配结果保存到对应CSV文件，并返回。

进行标定前，需确定相机能够正常拍照，准备模板工件，确定用于识别的特征。

标定前，还需确保机器人能够按照预期运动、PLC能够正确传导所需标定信息：当前运动的机械手编号，当前的照片在这一个标定过程中是第一张照片还是最后一张照片，还是其他的中间的照片，或者该照片是不是标定所用的照片，该次拍照的时候皮带或者机械手移动了多少距离。

多次标定需要确定标定顺序，标定顺序确定方法为：

S1）在shift计算前，进行畸变透射，后计算相机下皮带与像素夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角；

S2）进行shift计算；

S3-1）引入当前相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S3-2）引入补偿相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S4）进行标记运行。

在自动标定时，通过设定定位检测相机和反馈相机进行叠片的自动片间距控制，具体为：

每一次电池片定位后将补偿值发送给机械手进行叠片；

叠片完成后由PLC触发反馈相机拍照，拟合栅线，得出小片所处位置；

计算出每两个小片之间的片间距：

此次叠片为每一小片都叠上去，将此次的结果存储进统计池里面，统计池只存放最新的结果，自动挤出旧的；

如果当前存进统计池的有效次数达到了设定次数，则分别计算每个片间距平均值与设定片间距平局值的差值，然后再将该差值反馈给定位检测相机，定位检测相机在下一次计算叠片补偿值的时候使用该差值，修正叠片的每一小片位置。

与现有技术相比，本发明通过CCD相机获得模板图像，再进行畸变投射变换及标定，能够高效准确的进行基于叠片机视觉系统的自动标定。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)读入标定附加信息，后读入模板并检查标定模式确认是否进入旋转中心模式；

2)判断是则进入旋转中心模式，进入旋转中心模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后拟合旋转中心并绘制拟合结果到图像上，将拟合图像和拟合结果CSV放到对应的拟合文件夹，弹框显示拟合图像、拟合位置、及拟合精度，确定是否接受该结果，是则将该旋转中心写入配方并结束，否则直接结束；

3)判断否则进入像素尺寸与夹角模式，进入像素尺寸与夹角模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，后计算像素尺寸与夹角、对应的轴向并绘制拟合结果到图像上，保存绘制图像及计算结果CSV，确定是否接受该结果，是则将像素尺寸与夹具、对应轴向写入配方并结束，否则直接结束；

4)判断是否进入皮带运动方向模式，进入皮带运动方向模式后，判断为首照、中间照、或尾照；

为首照则清理相关文件夹；

为中间照则匹配标准保存流程并显示匹配效果图并结束；

为尾照则读入匹配结果的CSV文件，计算夹角和图像运动方向，绘制计算结果到图像上后保存绘制图像到CSV，确定是否接受该结果，是则填入皮带运动方向并结束，否则重新测量；

5)进入shift坐标系模式，判断相机类型是否支持，不支持直接结束；

支持判定对应文件夹下皮带标定结果是否存在，不存在弹窗报告错，要求先做缺少的标定；存在判定对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果是否存在，否弹窗报告错，要求先做缺少的标定；

对应文件夹下像素尺寸与夹角标定结果存在则读入皮带标定结果、及像素尺寸与夹角标定结果，根据偏低与图像夹角及机械手与图形夹角以及机械手轴向计算shift系所需角度，惠子标定结果到图像上，保存结果图像及计算结果CSV，显示结果图像及数值，判定是否接受结构，否直接结束，是则发送到PLC进行自动控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：标准保存流程包括如下步骤：

A)开始，并保存原图到原图文件夹；

B)匹配或拟合，得到x，y，及score；

C)将匹配结果绘制到原图；

D)保存图到结果文件夹；

F)将匹配结果保存到对应CSV文件，并返回。

3.根据权利要求2所述的一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：进行标定前，需确定相机能够正常拍照，准备模板工件，确定用于识别的特征。

4.根据权利要求3所述的一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：标定前，还需确保机器人能够按照预期运动、PLC能够正确传导所需标定信息：当前运动的机械手编号，当前的照片在这一个标定过程中是第一张照片还是最后一张照片，还是其他的中间的照片，或者该照片是不是标定所用的照片，该次拍照的时候皮带或者机械手移动了多少距离。

5.根据权利要求4所述的一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：多次标定需要确定标定顺序，标定顺序确定方法为：

S1)在shift计算前，进行畸变透射，后计算相机下皮带与像素夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角；

S2)进行shift计算；

S3-1)引入当前相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S3-2)引入补偿相机的像素尺度与夹角、相机下设置机械手的标定时高度、以及相机的像素尺度与夹角、识别特征的标圆心、填入理论识别特征的中心距、进行相机的自动补偿；

S4)进行标记运行。

6.根据权利要求5所述的一种基于叠片机视觉系统的自动标定方法，其特征在于：设定定位检测相机和反馈相机进行叠片的自动片间距控制，具体为：

每一次电池片定位后将补偿值发送给机械手进行叠片；

叠片完成后由PLC触发反馈相机拍照，拟合栅线，得出小片所处位置；

计算出每两个小片之间的片间距：

此次叠片为每一小片都叠上去，将此次的结果存储进统计池里面，统计池只存放最新的结果，自动挤出旧的；

如果当前存进统计池的有效次数达到了设定次数，则分别计算每个片间距平均值与设定片间距平局值的差值，然后再将该差值反馈给定位检测相机，定位检测相机在下一次计算叠片补偿值的时候使用该差值，修正叠片的每一小片位置。