一种可排吸多吸嘴标定方法与流程

1.本发明涉及一种标定方法,特别涉及一种可排吸多吸嘴标定方法。


背景技术：

2.随着3c行业的发展，和自动化设备的进步，在目前的电子产品加工生产中，会将大量待检产品装放在托盘上，然后使用视觉定位系统进行托盘的上料搬运。在视觉定位之前需要对相机进行标定处理，传统相机标定只能实现半自动操作，需要有操作人员进行辅助，自动化程度比较低，操作难度高，用时较长，且精度不高。另外现有的标定技术，步骤繁琐，操作复杂，需使用人员同时控制运动轴和视觉系统才能实现标定。具体表现如下：现有的人工标定或者半自动标定，通过人工移动机械手使物料点出现在视野的左上、中上、右上、左中、中间、右中、左下、中下、右下并拍照记录像素坐标，将对应的机械手点位和像素坐标依次保存，而这种人工标定方式通过人工移动带来的不同点位会丢失一致性没有达到稳定给定量。逐点手动标定保存数据增加了步骤繁琐程，度因带有人工使用差异问题，精度较低，并大量增加使用人员的工作负担和疲劳程度。
3.另外，在生产过程中，运行速度越来越快，对相机的定位速度也越来越高，所以往往采用飞拍的方式去进行拍照，但在飞拍时难以保证匀速，所以会导致待检产品放置不稳定的问题，难以满足大批量、高质量的生产需求。主要是因socket飞拍距离短plc无法保证匀速飞拍，导致plc给出的拍照位置信号有偏差，需要对socket slot进行标定，但现有的标定方法往往会忽略掉此误差，最终导致标定效果不理想。
4.因此如能设计出一种使用简单并且自动化程度比较高同时能适配飞拍的自动标定方法，则能够很好地解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可排吸多吸嘴标定方法，该标定方法能适用飞拍，主要依靠仰拍相机在静点拍摄时mark点与飞拍过程中mark点的坐标相对应的关系，从而标定出实际飞拍时mark点的坐标，能够有效的降低相机标定的误差，提高相机的精度。
6.本发明所采用的技术方案是：可排吸多吸嘴标定方法，其应用在机器视觉系统，机器视觉系统包括机械轴运动模块、视觉模块vision、控制器plc、吸嘴、俯拍相机、仰拍相机，视觉模块vision与控制器plc信号连接，俯拍相机和仰拍相机与视觉模块vision信号连接，吸嘴和俯拍相机设置在机械轴运动模块上，其特征在于：所述一种可排吸多吸嘴标定方法包括如下步骤：a、俯拍相机标定：视觉模块vision通知控制器plc去取标定板；标定板放置于仰拍相机上方的标定板固定支架上；视觉模块vision再通知控制器plc将俯拍相机移动到九点标定的基准点；俯拍相机移动到九点标定的下一位置，并返回对应的机械坐标，视觉模块vision采集图像并计算标定板mark点的圆心像素坐标，随后俯拍相机再依次移动到九点标
定的其他位置，俯拍相机一共移动九次，每次移动返回对应的机械坐标，每次移动视觉模块vision均采集图像并计算标定板mark点的圆心像素坐标，最后根据九组数据计算出俯拍相机图像坐标系和机械坐标系的仿射变换矩阵m_up
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axis；b、仰拍相机标定：视觉模块vision通知控制器plc将吸嘴移至仰拍相机九点标定的基准点；然后吸嘴mark点移至九点标定的下一位置，并返回对应的机械坐标，视觉模块vision通过仰拍相机采集图像并计算吸嘴mark点的圆心像素坐标，随后吸嘴再依次移动到九点标定的其他位置，俯拍相机一共移动九次，每次移动视觉模块vision均通过仰拍相机采集图像并计算吸嘴mark点的圆心像素坐标，最后根据九组数据计算出仰拍相机图像坐标系和机械坐标系的仿射变换矩阵m_bottom
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axi；c、吸嘴旋转中心标定：视觉模块vision通知控制器plc将吸嘴移至仰拍相机五点标定的基准点；然后吸嘴mark点移至五点标定的下一位置，并返回对应的机械坐标，视觉模块vision采集图像并计算吸嘴mark点的圆心像素坐标，随后吸嘴再依次移动到五点标定的其他位置，吸嘴一共移动五次，每次移动视觉模块vision均采集图像并计算吸嘴mark点的圆心像素坐标，最后根据五组数据计算出吸嘴旋转中心的图像坐标系和机械坐标系；d、仰拍相机光学中心与吸嘴旋转中心关系标定：将圆孔标定板放于仰拍相机和俯拍相机视野内并分别拍摄圆孔标记点，然后拿走标定板，将吸嘴依次移到仰拍相机视野内并拍摄吸嘴标记点，期间需要保证标定板平面，tray盘平面，吸嘴伸出拍照时平面均在同一平面内，即先用俯视相机和仰视相机分别拍摄圆孔标定板mark点，计算标定板mark点中心像素坐标，根据m_top
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axis和m_bottom
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axis可将标定板mark点中心像素坐标映射至龙门轴坐标系下分别为和，根据m_top
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axis将俯视相机光学中心坐标映射至龙门轴坐标系下为，然后移动龙门轴距离，使得吸嘴 mark点处于仰视相机视野内并伸出拍照，并根据五点标定法的顺序移动吸嘴，每移动到一个位置相机拍一次照，计算吸嘴 mark点圆心坐标，由五个点拟合圆，可计算得到旋转中心b(a,b)；计算俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的关系：计算俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的关系：计算俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的关系：；那么 俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的偏移量：。
7.本发明的有益效果是：现有的人工标定或者半自动标定，通过人工移动机械手使物料点出现在视野的左上、中上、右上、左中、中间、右中、左下、中下、右下并拍照记录像素坐标，将对应的机械手点位和像素坐标依次保存，而这种人工标定方式通过人工移动带来的不同点位会丢失一致性没有达到稳定给定量。逐点手动标定保存数据增加了步骤繁琐程，因带有人工使用差异问题，精度较低，并大量增加使用人员的工作负担和疲劳程度。同时现有的人工标定或者半自动标定，尤其涉及到飞拍校正标定，往往通过手动补偿的方式去进行校正，这样标定往往会因外界因素的变化而造成较大的误差，且手动补偿的方式效率低下，并不可靠。另外现有的标定技术，操作复杂，需使用人员同时控制运动轴和视觉系
统才能实现标定。而本发明则能很好地解决上述问题，达到如下效果：1、适配飞拍模式，可精确标定飞拍所造成的偏移量，消除由plc无法保证匀速飞拍，导致plc给出的拍照位置信号有偏差，提高标定精度；2、标定方法使用简单方便，一键标定，降低对使用人员的操作要求；3、全自动标定的流程，自动给出需求移动量以及旋转角度，自动控制到达需求点进行拍照、传输数据、进行运算，保证了稳定的给定量，解决了手动标定的繁琐人工步骤。
附图说明
8.图1是机械手移动路径示意图；图2是图像标记点移动路径示意图；图3是俯视相机标定示意图；图4是仰拍相机标定示意图；图5是仰拍相机标定整体示意图；图6是吸嘴的旋转中心标定示意图；图7是仰拍相机光学中心与吸嘴标记点中心关系示意图；图8是俯拍相机光学中心与吸嘴标记点中心计算示意图；图9是俯视相机静止拍socket slot示意图；图10是俯拍相机标定流程图；图11是吸嘴标定流程图。
具体实施方式
9.本发明自动下料飞拍标定系统研究的主要目标是从工业相机获取图像，计算出物体在环境空间中的位置信息。相机是图像坐标到机械轴坐标的一种映射，两者映射关系由相机和机械轴之间的相对位置所决定，即相机坐标系与机械手坐标系之间的转换关系。图1为九点标定法机械手移动路径，图2为对应的图像标记点点圆心像素坐标。机械手按照图1所示路径从基准点开始依次移动，每到一个位置相机拍一次照，然后计算出标记点点圆心的像素坐标，当9个点都完成后计算像素坐标系和机械坐标系的仿射变换矩阵。
10.1.俯拍相机标定如图3和图9所示，将俯拍相机移动到圆孔标定板上方，在相机视野范围内按照九点标定法的顺序依次移动。每移动到一个位置相机拍一次照，并计算出对应标定板圆孔中心的像素坐标，最终得到9个像素坐标。
11.最终利用9个像素坐标和其对应的机械坐标，计算出俯拍相机的图像坐标系和龙门轴机械坐标系之间的仿射变换矩阵。
12.2.仰拍相机标定如图4和图5所示，将吸嘴移至仰拍相机上方视野范围内，将吸嘴 mark点按照九点标定法的顺序，依次移动到指定位置。
13.每移动到一个位置相机拍一次照，并计算出对应吸嘴标记点圆心的像素坐标。最终利用9个像素坐标和对应的机械坐标，计算出仰拍相机的图像坐标系和龙门轴机械坐标系之间的仿射变换矩阵。
14.3.吸嘴旋转中心标定如图6和图10所示，由于吸嘴可以旋转，仰视相机在九点标定后，需要对吸嘴进行旋转中心标定，得到吸嘴旋转中心像素坐标b1_(x_pix,y_pix)。以吸嘴1为例:图6为五点标定法龙门轴移动路径。龙门轴按照图6所示路径从基准点1开始依次移动并拍照，计算出吸嘴旋转中心像素坐标b1_(x_pix,y_pix)。依次可以得到其他7个吸嘴的夹角b2
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b8。
15.4.仰拍相机光学中心与吸嘴旋转中心关系标定将圆孔标定板放于仰拍相机和俯拍相机视野内并分别拍摄圆孔标记点点，然后拿走标定板，将吸嘴依次移到仰拍相机视野内并拍摄吸嘴标记点，期间需要保证标定板平面，tray盘平面，吸嘴伸出拍照时平面均在同一平面内。
16.如图7所示，假设实线吸嘴和俯视相机表示龙门轴移动前的吸嘴和俯视相机, 虚线吸嘴和俯视相机表示龙门轴移动后的吸嘴和俯视相机。
17.先用俯视相机和仰视相机分别拍摄圆孔标定板mark点，计算标定板mark点中心像素坐标，根据m_top
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axis和m_bottom
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axis可将标定板mark点中心像素坐标映射至龙门轴坐标系下分别为和。根据m_top
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axis将俯视相机光学中心坐标映射至龙门轴坐标系下为。
18.然后移动龙门轴距离，使得吸嘴 mark点处于仰视相机视野内并伸出拍照，并根据五点标定法的顺序移动吸嘴，每移动到一个位置相机拍一次照，计算吸嘴 mark点圆心坐标，由五个点拟合圆，可计算得到旋转中心b(a,b)。
19.现在要计算俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的关系，(x_top
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b,y_top
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b) ，由图7可知：由图7可知：由图7可知：因此，俯视相机光学中心c与吸嘴旋转中心b的偏移量：。
20.5.飞拍偏移量标定如图8所示，因socket飞拍距离短plc无法保证匀速飞拍，导致plc给出的拍照位置信号有偏差，需要对socket slot进行标定，以1号slot为例，socket每次停止的位置固定以此作为标准的坐标参考，移动龙门轴到飞拍触发拍照的位置静止对slot拍照，得到静止状态下slot中心在龙门轴当中的坐标(p_slot,x,p_slot,y),依次得到其他七个slot中心坐标。将得到的slot中心坐标与参考坐标做线性运算后即可得出真实的飞拍偏移量数值。
21.虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。