一种基于机器视觉遍历的定位校准示教方法及系统与流程

本发明涉及视觉引导定位，尤其涉及一种基于机器视觉遍历的定位校准示教方法及系统。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，各种消费类电子产品零部件的制造生产所使用的自动化设备，大都集成了机器视觉进行视觉引导定位，视觉引导定位的目的就是将位置不确定的目标物经过视觉识别、纠正偏差、放到目标位置。

2、在现有的视觉引导定位技术中，由于机械系统几何精度的偏差、运动控制系统的分辨率、视觉校准标定映射等各环节的偏差，在视觉引导定位的时候，初始点的目标位置和实际位置存在一个固定偏差，为了获取该固定偏差，传统方式是通过手动示教的方式去获得，但是手动示教严重依赖于人眼睛去判断，无法准确量化，经常需要重复示教，所以整个示教过程效率较低且质量不可控，非常浪费设备的运转时间。

3、因此，如何改善视觉引导定位的示教过程，提高定位校准的效率和准确性是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于机器视觉遍历的定位校准示教方法及系统，通过合理利用运动控制系统和机器视觉的分辨率，以提高定位校准的效率及准确性，提升示教的效率和质量。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于机器视觉遍历的定位校准示教方法，包括以下步骤：

3、调整相机视野，以使所述相机视野完全覆盖工作台面，所述工作台面包括待定位目标位置；

4、根据所述待定位目标位置的特征信息，确定待扫描区间，其中，所述待扫描区间的中心为所述待定位目标位置的中心；

5、通过运动控制系统带动工件进入所述工作台面，其中，所述工件的中心位于所述待扫描区间中，并根据所述工件的特征信息和所述待定位目标位置的特征信息，得到所述工件与所述待定位目标位置之间的偏移数据，所述偏移数据包括位移偏移量和角度偏移量；

6、根据所述偏移数据，调整所述工件的姿态并通过所述运动控制系统将所述工件移动至初始位置；

7、利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄，得到拍摄图像，并根据所述拍摄图像判断是否满足定位要求；

8、若不满足定位要求，则利用所述运动控制系统控制所述工件从所述初始位置开始在所述待扫描区间内进行位移遍历和角度遍历；

9、当满足定位要求时，记录当前时刻的偏移数据，完成定位校准。

10、在一种可能的实现方式中，所述若不满足定位要求，则利用所述运动控制系统控制所述工件从所述初始位置开始在所述待扫描区间内进行位移遍历和角度遍历，包括：

11、利用所述运动控制系统控制所述工件移动一个扫描步长，所述扫描步长包括所述工件每次移动的位移偏移量；

12、利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，并根据所述拍摄图像判断所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离是否小于等于第一阈值；

13、若是，记录所述工件移动的位移偏移量，否则，利用所述运动控制系统控制所述工件继续移动一个扫描步长，并利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，根据所述拍摄图像判断所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离与所述第一阈值的关系，直到所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离小于等于所述第一阈值，记录当前时刻所述工件移动的位移偏移量；

14、利用所述运动控制系统控制所述工件偏转一个扫描角度，所述扫描角度包括所述工件每次转动的角度偏移量；

15、利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，并根据所述拍摄图像判断所述工件与所述待定位目标位置的角度差值是否小于等于第二阈值；

16、若是，记录所述工件转动的角度偏移量，否则，利用所述运动控制系统控制所述工件继续转动一个扫描角度，并利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，根据所述拍摄图像判断所述工件与所述待定位目标位置的角度差值是否小于等于所述第二阈值，直到所述工件与所述待定位目标位置的角度差值小于等于所述第二阈值，记录当前时刻所述工件转动的角度偏移量。

17、在另一种可能的实现方式中，所述若不满足定位要求，则利用所述运动控制系统控制所述工件从所述初始位置开始在所述待扫描区间内进行位移遍历和角度遍历，包括：

18、利用所述运动控制系统控制所述工件偏转一个扫描角度，所述扫描角度包括所述工件每次转动的角度偏移量；

19、利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，并根据所述拍摄图像判断所述工件与所述待定位目标位置的角度差值是否小于等于第二阈值；

20、若是，记录所述工件转动的角度偏移量，否则，利用所述运动控制系统控制所述工件继续转动一个扫描角度，并利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，根据所述拍摄图像判断所述工件与所述待定位目标位置的角度差值是否小于等于所述第二阈值，直到所述工件与所述待定位目标位置的角度差值小于等于所述第二阈值，记录当前时刻所述工件转动的角度偏移量；

21、利用所述运动控制系统控制所述工件移动一个扫描步长，所述扫描步长包括所述工件每次移动的位移偏移量；

22、利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，并根据所述拍摄图像判断所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离是否小于等于第一阈值；

23、若是，记录所述工件移动的位移偏移量，否则，利用所述运动控制系统控制所述工件继续移动一个扫描步长，并利用所述相机对所述待扫描区间进行拍摄得到拍摄图像，根据所述拍摄图像判断所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离与所述第一阈值的关系，直到所述工件的中心与所述待定位目标位置的中心的距离小于等于所述第一阈值，记录当前时刻所述工件移动的位移偏移量。

24、在另一种可能的实现方式中，所述扫描步长大于所述运动控制系统的最小步长，且大于所述相机的最小分辨率；所述扫描角度大于所述运动控制系统的最小偏转角度，且大于所述相机的最小分辨角度。

25、在另一种可能的实现方式中，所述根据所述待定位目标位置的特征信息，确定待扫描区间包括：

26、确定所述待定位目标位置的中心；

27、以所述待定位目标位置的中心为待扫描区间的中心，建立包络所述待定位目标位置特征的矩形区间，并将所述矩形区间确定为所述待扫描区间。

28、在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

29、根据所述相机与所述运动控制系统的位置关系，对所述相机拍摄的拍摄图像与所述运动控制系统之间的映射关系进行标定，所述映射关系包括像素坐标到地理坐标的转换矩阵，所述标定方法包括九点标定法。

30、为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种基于机器视觉遍历的定位校准示教系统，包括：

31、摄像模块，用于拍摄待扫描区间，所述待扫描区间包括待定位目标位置；

32、区间划分模块，用于根据所述待定位目标位置的特征信息，确定所述待扫描区间；

33、运动控制模块，用于带动工件进行所述工作台面，其中，所述工件的中心位于所述待扫描区间中；

34、计算模块，用于根据所述工件的特征信息和所述待定位目标位置的特征信息，计算得到所述工件与所述带定位目标位置之间的偏移数据，所述偏移数据包括位移偏移量和角度偏移量；

35、调整模块，用于根据所述偏移数据，调整所述工件的姿态；

36、所述运动控制模块，还用于将经过姿态调整后的工件移动至初始位置；

37、图像分析模块，用于通过图像处理算法对图像进行分析处理，判断是否满足定位要求；

38、所述运动控制模块，还用于当不满足定位要求时，控制所述工件从所述初始位置开始在所述待扫描区间内进行位移遍历和角度遍历；

39、定位校准模块，用于当满足定位要求时，记录当前时刻的偏移数据，完成定位校准。

40、本发明实施例提供的基于机器视觉遍历的定位校准示教方法，采用机器视觉与运动控制系统相结合的方式进行快速示教，利用外挂机器视觉作为“高精度眼睛”，运动控制系统负责在扫描区间内进行点动遍历，机器视觉通过不断的采集视野内的工件与标定物(待定位目标位置)的位置及角度关系并进一步反馈给运动控制系统，直到工件与标定物的位置及角度误差到达预设范围，记录最终相关参数，完成引导定位。该方法在整个引导定位过程中，不再依赖人眼去判断，提升了示教效率和质量，而且合理利用了运动控制系统以及机器视觉的分辨率进行高精度定位校准，大大提升了定位校准的效率及准确性，从而可以最大化提升设备的稼动率，提升产出。