[發明專利]一種基于圓檢測的藍寶石晶片定位跟蹤方法

有效

• 申請號: 202011392661.5
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112484680B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉華;胡賢波;葉欣;何守龍
• 申請（專利權）人: 杭州中為光電技術有限公司
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳小良

本發明公開了一種基于圓檢測的藍寶石晶片定位跟蹤方法，該方法的實現依次包括以下步驟：(1)采集單張標定板圖像和對應的機器人末端夾具位置信息進行標定，得到相機坐標系與機器人坐標系間的關系矩陣；(2)視覺檢測系統采集單張陶瓷盤圖像并對其進行處理，檢測出所有藍寶石晶片和陶瓷盤；(3)視覺檢測系統計算得到藍寶石晶片的數量、位置及角度信息；(4)通過坐標變換得到藍寶石晶片在機器人坐標系下的位置信息，實現機器人對藍寶石晶片的定位，然后進行精確厚度測量。本發明結合視覺定位和自動化測量，實現了藍寶石晶片厚度自動化檢測，具有較高的柔性。

技術領域

本發明屬于視覺定位技術領域，具體涉及一種基于圓檢測的藍寶石晶片定位跟蹤方法。

背景技術

現有藍寶石晶片厚度檢測由人工完成，利用傳感器測量陶瓷盤上每一片藍寶石晶片的厚度，然后手動記錄數據在表格中，效率低下，而且容易統計出錯。在此背景下，提出借助自動化和視覺定位技術實現定位檢測，從而提高工廠的自動化程度，降低勞動成本與人工勞動強度。視覺檢測系統主要功能包括：1、識別陶瓷盤背面二維碼，用于定位角度，進行藍寶石晶片排序；2、檢測各個型號陶瓷盤上的藍寶石晶片位置，并將其發送給機器人進行定位。機器人移動到相應的藍寶石晶片位置，利用接觸式傳感器，測量出當前藍寶石晶片的厚度。

發明內容

為了替代現有人工檢測，本發明提出了一種基于圓檢測的藍寶石晶片定位跟蹤方法，該方法能夠快速精確地將機械手定位至目標位置，實現藍寶石晶片精確的厚度測量。避免了人工繁瑣的測量步驟，實現了自動化測量。

一種基于圓檢測的藍寶石晶片定位跟蹤方法，包括以下步驟：

(1)采集單張標定板圖像和對應的機器人末端夾具位置信息進行標定，得到相機坐標系與機器人坐標系間的關系矩陣；

(2)視覺檢測系統采集單張陶瓷盤圖像并對其進行處理，檢測出所有藍寶石晶片和陶瓷盤；

(3)視覺檢測系統計算得到藍寶石晶片的數量、位置及角度信息；

(4)通過坐標變換得到藍寶石晶片在機器人坐標系下的位置信息，實現機器人對藍寶石晶片的定位，然后進行精確厚度測量。

所述的步驟(1)的具體步驟為：

(1-1)將工業相機安裝在陶瓷盤上方的支架上，保證通過以太網接口能將陶瓷盤圖像傳入視覺控制系統，同時保證能通過以太網接口將藍寶石晶片信息發送給機器人；

(1-2)將標定板固定在陶瓷盤上方，使得相機能夠采集到清晰的標定板圖像；

(1-3)機器人控制末端夾具中心點按順序運動到預設點位置，記錄此時的機器人末端夾具中心點坐標與標定板圖像點坐標；

(1-4)視覺標定系統進行九點標定，得到相機坐標系與機器人坐標系間的關系矩陣。

相機坐標系下坐標點與機器人坐標系下坐標點間的關系可以用下式表示：

其中，(x，y)為目標點在機器人坐標系下坐標，(u，v)為目標點在相機坐標下坐標點，通過仿射變換矩陣來建立兩坐標系間的旋轉、平移、縮放等關系。利用矩陣奇異值分解法最小化投影誤差可以求得仿射變換矩陣。

所述的步驟(2)的具體步驟為：

(2-1)通過相機采集單張陶瓷盤圖像，并將圖像通過以太網接口傳入視覺控制系統中；

(2-2)對陶瓷盤圖像進行Gamma(伽馬)校正處理；

(2-3)用Canny算子對陶瓷盤圖像進行邊緣檢測；

(2-4)檢測出陶瓷盤圖像中的所有藍寶石晶片。

所述步驟(2-2)的具體步驟為：