一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)和圖像處理領(lǐng)域，且特別涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)做各種測(cè)量和判斷。它是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。
[0003]機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)又稱(chēng)工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)，其原理是:將產(chǎn)品或區(qū)域進(jìn)行成像，然后根據(jù)其圖像信息用專(zhuān)用的圖像處理軟件進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果軟件能自動(dòng)判斷產(chǎn)品的位置、尺寸、外觀(guān)信息，并根據(jù)人為預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格與否的判斷，輸出其判斷信息給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0004]設(shè)備視覺(jué)檢查系統(tǒng)能夠輕松地提供對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備的位置反饋可以確保這些部件以正確的方式組裝在一起。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)在檢測(cè)、識(shí)別及控制方面得到了廣泛應(yīng)用。然而目前機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展在很多領(lǐng)域還沒(méi)有完全標(biāo)準(zhǔn)化，尤其在精密對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中，還沒(méi)有形成通用的規(guī)范?，F(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)仍有相當(dāng)大的一部分使用的是手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，這樣不僅耗時(shí)耗力，效率和良品率還不是很高，部分自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)掌握在國(guó)外大公司手中，價(jià)格高昂，操作復(fù)雜，不適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)有情況。國(guó)內(nèi)提供高性?xún)r(jià)比的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)方案還嚴(yán)重匱乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，可靠性高，成本低，易于實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，使其成為研究的通用平臺(tái)，適用于多種目標(biāo)物的對(duì)準(zhǔn)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:
[0007]圖像采集模塊，用于采集物體和基底的圖像；
[0008]主控計(jì)算機(jī)，對(duì)實(shí)時(shí)采集到的物體圖像和基底圖像進(jìn)行相關(guān)的圖像處理，計(jì)算出物體和基底對(duì)準(zhǔn)物的位置信息，從而得到物體和基底的相對(duì)位置偏差；
[0009]嵌入式平臺(tái)，接收所述主控計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；
[0010]三自由度移動(dòng)平臺(tái)，接收所述嵌入式平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及支架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述圖像采集模塊包括光源、光學(xué)鏡頭、相機(jī)和圖像采集卡。
[0012]進(jìn)一步的，所述圖像采集模塊用于進(jìn)行圖像濾波、邊緣檢測(cè)、角點(diǎn)檢測(cè)、特征提取、系統(tǒng)標(biāo)定、尺寸測(cè)量、定位、跟蹤相關(guān)操作。
[0013]進(jìn)一步的，所述相機(jī)采用(XD攝像機(jī)。[OOM]進(jìn)一步的，所述主控計(jì)算機(jī)為PC工作站。
[00?5] 進(jìn)一步的，所述主控計(jì)算機(jī)采用Visual stud1和OpenCV開(kāi)發(fā)工具對(duì)圖形處理進(jìn)行編程工作。
[0016]進(jìn)一步的，所述嵌入式平臺(tái)使用RS-232串口實(shí)現(xiàn)與主控計(jì)算機(jī)的異步通信。
[0017]本發(fā)明提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，采用CCD攝像機(jī)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)分別采集物體和基底的圖像，并分別對(duì)實(shí)時(shí)采集到的存放在計(jì)算機(jī)緩沖區(qū)的物體圖像和基底圖像進(jìn)行相關(guān)的圖像處理，計(jì)算出物體和基底對(duì)準(zhǔn)物的位置信息，從而得到物體和基底的相對(duì)位置偏差。計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像處理結(jié)果對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X、y、z方向移動(dòng)，使兩個(gè)物體在圖像中的位置重合，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明的意義在于可靠性高，成本低，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的OpenCV模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的嵌入式平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的三自由度移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0023]請(qǐng)參考圖1，圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的視覺(jué)伺服對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:圖像采集模塊，用于采集物體和基底的圖像;主控計(jì)算機(jī)，對(duì)實(shí)時(shí)采集到的物體圖像和基底圖像進(jìn)行相關(guān)的圖像處理，計(jì)算出物體和基底對(duì)準(zhǔn)物的位置信息，從而得到物體和基底的相對(duì)位置偏差;嵌入式平臺(tái)，接收所述主控計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào);三自由度移動(dòng)平臺(tái)，接收所述嵌入式平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及支架機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，本發(fā)明包括4大模塊:圖像采集模塊、主控計(jì)算機(jī)、ARM嵌入式平臺(tái)、三自由度移動(dòng)平臺(tái)。圖像采集模塊主要負(fù)責(zé)圖像采集工作，作為整個(gè)系統(tǒng)的輸入，圖像質(zhì)量的好壞直接決定了后續(xù)處理的精度和可靠性，從控制的角度，也可將其視為視覺(jué)系統(tǒng)的反饋通道;主控計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收?qǐng)D像信息、圖像處理分析、尺寸測(cè)量、計(jì)算控制量等任務(wù)，這部分工作大多是由主控計(jì)算機(jī)上的軟件來(lái)完成;ARM嵌入式平臺(tái)主要負(fù)責(zé)接收運(yùn)動(dòng)控制量，發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令及接收移動(dòng)平臺(tái)各種狀態(tài)信息;三自由度移動(dòng)平臺(tái)是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括各種運(yùn)動(dòng)電機(jī)及支架機(jī)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明的圖像采集模塊主要是設(shè)置相機(jī)參數(shù)，控制相機(jī)，獲取圖像。圖像采集子系統(tǒng)一般由光源、光學(xué)鏡頭、相機(jī)和圖像采集卡等構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上，配以必要的軟件，完成圖像米集功能。
[0026]照明光源作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要部件，它的好壞直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的視覺(jué)光源，以達(dá)到最佳效果。常見(jiàn)的光源有:LED環(huán)形光源、低角度光源、背光源、條形光源、同軸光源、冷光源、點(diǎn)光源、線(xiàn)型光源和平行光源等。
[0027]鏡頭在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)光束調(diào)制，并完成信號(hào)傳遞。鏡頭類(lèi)型包括:標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、近攝和遠(yuǎn)攝等，選擇依據(jù)一般是根據(jù)相機(jī)接口、拍攝物距、拍攝范圍、CCD尺寸、畸變?cè)试S范圍、放大率、焦距和光圈等。
[0028]相機(jī)在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中最本質(zhì)功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，與普通相機(jī)相比，它具有更高的傳輸力、抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力。按照不同標(biāo)準(zhǔn)可有多種分類(lèi):按輸出信號(hào)方式，可分為模擬工業(yè)相機(jī)和數(shù)字工業(yè)相機(jī);按芯片類(lèi)型不同，可分CCD工業(yè)相機(jī)和CMOS工業(yè)相機(jī)，這種分類(lèi)方式最為常見(jiàn)。
[0029]圖