CN110889870B - 一种大幅面产品精准定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大幅面产品精准定位方法及系统，本发明方法包括如下步骤：第一组CCD相机抓拍产品的外轮廓；将其转换成坐标数值，得到第一X坐标数值、第一Y坐标数值和角度值，其中，角度值包括第一角度值和第二角度值；靠近第一组CCD相机Y轴的第二组CCD相机抓拍产品的外轮廓；将抓拍的外轮廓转换成数值，得到第二X坐标数值、第二Y坐标数值；通过第一Y坐标数值与第二Y坐标数值汇成一条直线，得到长距离的Y拟合坐标数值；根据第一X坐标数值、长距离的Y拟合坐标数值、第二角度值获取产品精确坐标值。本发明的有益效果为：可进行大范围，长距离精准定位的计算。

Description

一种大幅面产品精准定位方法及系统
技术领域
本发明涉及一种玻璃打孔定位技术，尤其涉及一种大幅面产品精准定位方法及系统。
背景技术
目前现有的单组CCD相机抓取产品轮廓外形特征或标准Mark点位置：
基于边缘特征的模板匹配算法对千光照的影响不是很敏感，且可以有效地处理遮挡问题，对千非刚性变形(伸缩，旋转等)也可以得到满意的效果。算法首先提取出模板的特征信息，如边缘，角点、模板并对特征进行训练，通过训练后得到的特征对目标图像进行特定搜索匹配。基千边缘特征的模板匹配方法具有鲁棒性好，抗干扰性强；对千复杂情况如遮挡和部分隐藏的情况也可以得到预想的匹配效果；而且可以很好的处理旋转，伸缩变形、微小畸变的情况。
Mark点进行2点或多点抓拍XY坐标的位置，通过XY坐标定位精度，角度精度标定进行计算。
但是，目前的方法只能针对小范围产品的视野进行抓取定位，获取角度和定位精度的数值。无法满足大范围视野、长距离的精确定位需求。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种大幅面产品精准定位方法及系统。
本发明大幅面产品精准定位方法包括包括如下步骤：
S1：第一组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S2：将外轮廓转换成坐标数值，得到第一X坐标数值、第一Y坐标数值和角度值，其中，角度值为产品外轮廓相对于标准世界坐标的角度，包括其中一条外轮廓直线边相对于标准世界坐标X轴的第一角度值和相邻外轮廓直线边相对于标准世界坐标Y轴的第二角度值；
S3：靠近第一组CCD相机Y轴的第二组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S4：将抓拍的外轮廓转换成数值，得到第二X坐标数值、第二Y坐标数值；
S5：通过第一Y坐标数值与第二Y坐标数值汇成一条直线，得到长距离的Y拟合坐标数值；
S6：根据第一X坐标数值、长距离的Y拟合坐标数值、第二角度值获取产品精确坐标值。
所述第一组CCD相机与第二组CCD相机互垂直或平行、间隔一定距离设置。所有CCD相机的设置整体能够完整抓拍整个产品的外轮廓。
本发明作进一步改进，还包括X轴方向拟合方法，具体步骤如下：
S7：靠近第一组CCD相机X轴的第三组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S8：将抓拍的外轮廓转换成数值，得到第三X坐标数值、第三Y坐标数值；
S9：通过第一X坐标数值与第三X坐标数值汇成一条直线，得到长距离的X拟合坐标数值；
S10：根据第一Y坐标数值、长距离的X拟合坐标数值、第一角度值获取产品精确坐标值。
本发明作进一步改进，在步骤S5和步骤S9中，采用多点拟合的方式连接汇成一条直线。
本发明还提供一种实现所述大幅面产品精准定位方法的系统，包括控制器、相互垂直或平行、间隔一定距离设置的2组CCD相机，其中，
每组CCD相机分别用于抓拍产品的外轮廓；
所述控制器包括：
第一转换模块：用于将第一组CCD相机抓拍的外轮廓转换成坐标数值，得到第一X坐标数值、第一Y坐标数值和角度值，其中，角度值为产品外轮廓相对于标准世界坐标的角度，包括其中一条外轮廓直线边相对于标准世界坐标X轴的第一角度值和相邻外轮廓直线边相对于标准世界坐标Y轴的第二角度值；
第二转换模块：用于将第二组CCD相机抓拍的外轮廓转换成数值，得到第二X坐标数值、第二Y坐标数值；
第一拟合模块：用于将第一Y坐标数值与第二Y坐标数值汇成一条直线，得到长距离的Y拟合坐标数值；
第一计算模块：用于根据第一X坐标数值、长距离的Y拟合坐标数值、第二角度值获取产品精确坐标值。
本发明作进一步改进，还包括第三组CCD相机，靠近第一组CCD相机X轴，所述控制器还包括：
第三转换模块：用于将第三组CCD相机抓拍的外轮廓转换成数值，得到第三X坐标数值、第三Y坐标数值；
第二拟合模块：用于将第一X坐标数值与第三X坐标数值汇成一条直线，得到长距离的X拟合坐标数值；
第二计算模块：用于根据第一Y坐标数值、长距离的X拟合坐标数值、第一角度值获取产品精确坐标值。
本发明作进一步改进，所述第一组CCD相机设置在大幅面产品两条相邻边的夹角处，第二组CCD相机设置在产品其中一条边附近，所述第一组CCD相机与第二组CCD相机之间的连线与该边平行，第三组CCD相机设置在产品相邻边附近，所述第一组CCD相机与第三组CCD相机之间的连线与该边平行。
本发明作进一步改进，产品一条边上设置的CCD相机的数量为多个，精确坐标由相邻两组CCD相机拟合计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用CCD抓拍多点拟合成线段的方式来做延伸，可根据产品实时的位置来拟合汇成一条直线，从而可进行大范围，长距离精准定位的计算。
附图说明
图1为本发明一实施例CCD相机布置示意图；
图2为图1A部放大图；
图3为本发明另一实施例CCD相机布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明采用长距离抓拍产品的特性，实现角度和交叉点的精准计算方法，两组或多组CCD相机(简称相机)之间距离可以到达1米以上。
本例以三组CCD相机为例进行说明，分别为1号相机1、2号相机2和3号相机3，其中，1号相机1设置在产品的两条相邻边的夹角处a，1号相机1和2号相机2分别设置在大幅面玻璃的短边的两端，1号相机1和3号相机3设置在大幅面玻璃的长边的两端。如果待加工玻璃的幅面太大，两个相机覆盖不了，则在一条边上增加1个以上相机，保证所有的相机整体上能够抓拍整个待加工玻璃的外轮廓。其中，所有的相机抓拍方向均相互垂直或平行设置。计算精确位置时，由相邻的两个相机抓拍拟合计算。以下以1号相机1、2号相机2和3号相机3三个相机的抓拍计算为例详细说明。
如图2所示，本例的两两之间的设置角度与标准世界坐标的方向相同，此时1号相机1、3号相机3之间连线(产品轮廓边的Y坐标数值)与标准世界坐标Y坐标5的夹角的第二角度值7就是0，同样，1号相机1、2号相机2之间连线(产品轮廓边的X坐标数值)与标准世界坐标X坐标6的夹角的第一角度值8就是0。
如图3所示，本例的两两之间的设置角度与标准世界坐标4的方向不相同，第一角度值和第二角度值不为0，但是计算方式相同。
本例的实现过程如下：
通过1号相机1抓拍产品外轮廓，通过软件把抓拍获取的外轮廓计算转换成两条直线交点的坐标数值，得到X坐标数值和Y坐标数值，同时测算出这两条直线的夹角A的角度。另3号相机抓拍产品外轮廓，通过软件把抓拍获取外轮廓计算转换成数值，得到Y的坐标数值。通过1号相机和3号相机的Y坐标值，外轮廓边缘多点的方式做延伸。通过软件计算使2组相机的Y坐标数值通过多点拟合的方式连接汇成一条直线，1号相机X坐标与Y坐标点交叉时，形成一个第二角度值。从而得到X坐标，第二角度值，长距离的Y拟合坐标数值。
1号相机和2号相机是在同一条水平线上，通过1号相机抓拍获取产品外轮廓的X坐标做横向延伸，2号相机抓拍产品外轮廓计算转换成坐标数值，得到X坐标数值和Y坐标数值，第一角度值。本例取2号相机的X坐标数值和1号相机X坐标外轮廓边缘多点的方式做延伸。通过软件计算使2组相机的X坐标数值通过多点拟合的方式连接汇成一条直线，2号相机X坐标与Y坐标点交叉时，得到第一角度值和一条直线边的拟合数值。从而根据角度和直线边进行计算，此方法的优势是利用交叉角度和直线外轮廓边长距离单边抓拍外形轮廓边和交叉角度的一种高精度的计算方法。
作为本发明的一个实施例，本例的计算过程如下：设定标准世界坐标的参考点坐标值为(double x0，double y0)，角度为double a0；需要计算待打孔点的精确坐标值(double x1，double y1)。本例的1号相机给出的参考点xy坐标和角度分别为：
double x0_N；
double y0_N；
double a0_N；
那么在该新的参考点xy坐标和角度下，待打孔点的坐标计算公式为：
double A＝a0_N-a0；
double x_offset＝x0_N-x0；
double y_offset＝y0_N-y0；
double x1_N＝x0+(x1-x0)*cos(A)-(y1-y0)*sin(A)+x_offset；
double y1-N＝y0+(y1-y0)*cos(A)+(x1-x0)*sin(A)+y_offset。
公式中各个参数注解如下：
double A：相机的XY坐标和标准世界XY坐标的相对关系。
double x_offset：相机的X坐标和标准世界的X坐标的偏移量。
double y_offset：相机的y坐标和标准世界的y坐标的偏移量。
double x1_N：相机所获取新增值x1的数据。
double y1_N：相机所获取新增值y1的数据。
当出现较大的产品需要精准定位、或CCD与工件位置较远时，现有技术只能依靠一个CCD来获取整个工件轮廓进行计算，此方法处理大工件时单位面积上的分辨率非常低，定位精度自然很低。而本发明则通过两组CCD或多组CCD只抓取局部代表性特征的形式，采用国家标准计量的标定板进行软硬件调整，保证每组CCD是平行，垂直的关系，利用CCD抓拍多点拟合成线段的方式来做延伸，可根据产品实时的位置来拟合汇成一条直线，从而可进行大范围、高分辨率、长距离精准定位的计算。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大幅面产品精准定位方法，包括相互垂直或平行、间隔一定距离设置的2组或多组CCD相机，所有CCD相机的设置整体能够完整抓拍整个产品的外轮廓，其特征在于，包括如下步骤：
S1：第一组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S2：将外轮廓转换成坐标数值，得到第一X坐标数值、第一Y坐标数值和角度值，其中，角度值为产品外轮廓相对于标准世界坐标的角度，包括其中一条外轮廓直线边相对于标准世界坐标X轴的第一角度值和相邻外轮廓直线边相对于标准世界坐标Y轴的第二角度值；
S3：靠近第一组CCD相机Y轴的第二组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S4：将抓拍的外轮廓转换成数值，得到第二X坐标数值、第二Y坐标数值；
S5：将第一Y坐标数值与第二Y坐标数值通过多点拟合的方式连接汇成一条直线，得到长距离的Y拟合坐标数值；
S6：根据第一X坐标数值、长距离的Y拟合坐标数值、第二角度值获取产品精确坐标值。
2.根据权利要求1所述的大幅面产品精准定位方法，其特征在于：还包括X轴方向拟合方法，具体步骤如下：
S7：靠近第一组CCD相机X轴的第三组CCD相机抓拍产品的外轮廓；
S8：将抓拍的外轮廓转换成数值，得到第三X坐标数值、第三Y坐标数值；
S9：通过第一X坐标数值与第三X坐标数值汇成一条直线，得到长距离的X拟合坐标数值；
S10：根据第一Y坐标数值、长距离的X拟合坐标数值、第一角度值获取产品精确坐标值。
3.根据权利要求2所述的大幅面产品精准定位方法，其特征在于：在步骤S9中，采用多点拟合的方式连接汇成一条直线。
4.一种实现权利要求1-3任一项所述的大幅面产品精准定位方法的系统，其特征在于：包括控制器、相互垂直或平行、间隔一定距离设置的2组CCD相机，其中，
每组CCD相机分别用于抓拍产品的外轮廓；
所述控制器包括：
第一转换模块：用于将第一组CCD相机抓拍的外轮廓转换成坐标数值，得到第一X坐标数值、第一Y坐标数值和角度值，其中，角度值为产品外轮廓相对于标准世界坐标的角度，包括其中一条外轮廓直线边相对于标准世界坐标X轴的第一角度值和相邻外轮廓直线边相对于标准世界坐标Y轴的第二角度值；
第二转换模块：用于将第二组CCD相机抓拍的外轮廓转换成数值，得到第二X坐标数值、第二Y坐标数值；
第一拟合模块：用于将第一Y坐标数值与第二Y坐标数值通过多点拟合的方式连接汇成一条直线，得到长距离的Y拟合坐标数值；
第一计算模块：用于根据第一X坐标数值、长距离的Y拟合坐标数值、第二角度值获取产品精确坐标值。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：还包括第三组CCD相机，靠近第一组CCD相机X轴，所述控制器还包括：
第三转换模块：用于将第三组CCD相机抓拍的外轮廓转换成数值，得到第三X坐标数值、第三Y坐标数值；
第二拟合模块：用于将第一X坐标数值与第三X坐标数值汇成一条直线，得到长距离的X拟合坐标数值；
第二计算模块：用于根据第一Y坐标数值、长距离的X拟合坐标数值、第一角度值获取产品精确坐标值。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述第一组CCD相机设置在大幅面产品两条相邻边的夹角处，第二组CCD相机设置在产品其中一条边附近，所述第一组CCD相机与第二组CCD相机之间的连线与该边平行，第三组CCD相机设置在产品相邻边附近，所述第一组CCD相机与第三组CCD相机之间的连线与该边平行。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：产品一条边上设置的CCD相机的数量为多个，精确坐标由相邻两组CCD相机拟合计算。
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