[發(fā)明專利]一種基于運動伺服校正的高精度機器視覺二維定位方法

有效

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• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN101788805A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 柳寧;王高;葉文生;王思華
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發(fā)明屬于計算機控制領域，特別是數(shù)控技術領域，具體涉及一種基于運 動伺服校正的高精度機器視覺二維定位方法，特別適用于激光切割機、激光打 標機等設備。

背景技術

機器視覺采用計算機圖像處理技術，識別對象的幾何形狀，并根據(jù)對象的 幾何特征及象素的比例關系計算對象的形狀尺寸及位置坐標。數(shù)控設備加工時 需要確定工件在設備坐標系中的位置，目前的方法是人工定位和機器視覺定 位，人工定位效率低、對操作人員的技術水平與工作情緒依賴較大；機器視覺 定位自動化程度高，當進行精密定位時，對機器視覺系統(tǒng)的光學器件要求很高， 價格不菲。

要保證光學系統(tǒng)的精度，要么采用高質量的鏡頭，要么對鏡頭的整個視場 進行光學校正，以消除光學系統(tǒng)的圖像畸變，前者的成本較高，后者操作繁鎖， 并且對加工對象的一致性要求較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于運動伺服校正的高 精度機器視覺二維定位方法，本發(fā)明方法基于普通精度的光學器件，可以獲得 高精度的二維定位效果。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案進行實現(xiàn)：

一種基于運動伺服校正的高精度機器視覺二維定位方法，由相機、圖像處 理器、運動控制器和加工設備的運動機頭配合完成。相機固聯(lián)于加工設備的運 動機頭上，選定工件上的幾何圖形作為定位幾何特征，運動控制器驅動相機到 達預定位置，相機獲取定位幾何特征的數(shù)字圖像信息，圖像處理器采用模板匹 配算法或邊緣檢測方法計算定位幾何特征在相機視場中的坐標，通過坐標變換 得到定位幾何特征在設備中的坐標，圖像處理器將該坐標傳送給設備的運動控 制器，運動控制器移動相機，使該相機軸線與定位幾何特征的幾何中心坐標重 合，相機再次獲取定位幾何特征的圖像并計算其幾何中心坐標，當該坐標與相 機軸線的當前坐標之偏差大于許用值時，重復上述動作，直到滿足預設的精度 條件。圖像處理器根據(jù)最后一輪計算所得的定位幾何特征坐標和相機軸線的當 前位置，計算出加工對象在機床設備坐標系中的坐標，并輸出。

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明優(yōu)點效果如下：

一般說來，鏡頭軸線附近的圖像畸變較小，本方法就是利用這一原理，將 相機與運動機頭固聯(lián)，機器視覺系統(tǒng)計算出定位幾何特征的中心坐標后，移動 相機使其軸線與該坐標重合，再重新獲取圖像，計算新的幾何中心坐標，反復 迭代，讓相機軸線充分逼近定位幾何特征的幾何中心，以此提高機器視覺系統(tǒng) 的定位精度，減小光學系統(tǒng)畸變的影響，這種方法對系統(tǒng)的光學器件要求相對 較低，但是定位精度確會很高，有著極大的實際運用意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一應用于激光切割機的具體實施例的示意圖；

圖2為本發(fā)明一應用于激光切割機的具體實施例的方法流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，相機固聯(lián)在橫梁滑臺上(運動機頭)，該滑臺可以在水平臺內 的X和Y方向運動，選定加工對象上的幾何圖形作為定位幾何特征，設備預 知定位幾何特征的大概位置，設備的運動控制器將相機移動到定位幾何特征上 方，相機獲取定位幾何特征的數(shù)字圖像，采用模板匹配或邊緣檢測的方法計算 定位幾何特征的幾何中心坐標，再將該中心坐標作為機頭運動的目標地址，移 動相機使相機軸線與該坐標重合，并重新獲取定位幾何特征圖像，再計算幾何 特征的中心坐標。如果重新計算所得的定位幾何特征中心坐標與當前的相機軸 線坐標偏差大于許用值，重新移動機頭，獲取圖像，計算該中心坐標，如此迭 代，直到達到滿意的精度為止。

如圖2所示，選定加工對象上的幾何圖形作為定位幾何特征，加工設備預 知定位幾何特征的位置坐標，其中，所述預知定位幾何特征的位置坐標的方法 其具體步驟為：

1)加工設備的運動控制器移動相機，使相機軸線與定位幾何特征幾何中心的 坐標重合，相機獲取定位幾何特征的圖像，采用模板匹配或邊緣檢測的方法計 算定位幾何特征的幾何中心坐標；

2)計算相機軸線當前位置坐標與上一步驟計算所得幾何中心坐標的偏差，當 偏差大于許用值時，重復步驟1)和步驟2)，直到偏差小于許用值；

將最后一輪的定位幾何特征的幾何中心坐標換算成加工對象在機床設備 中的坐標并輸出。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例， 并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內容所作的均等變化與修飾， 都為本發(fā)明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。