一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器視覺和圖像處理領(lǐng)域，且特別涉及一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機器視覺系統(tǒng)就是利用機器代替人眼來做各種測量和判斷。它是計算機學(xué)科的一個重要分支，它綜合了光學(xué)、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個領(lǐng)域。圖像處理和模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，極大地推動了機器視覺行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。
[0003]機器視覺系統(tǒng)又稱工業(yè)視覺系統(tǒng)，其原理是:將產(chǎn)品或區(qū)域進行成像，然后根據(jù)其圖像信息用專用的圖像處理軟件進行處理，根據(jù)處理結(jié)果軟件能自動判斷產(chǎn)品的位置、尺寸、外觀信息，并根據(jù)人為預(yù)先設(shè)定的標準進行合格與否的判斷，輸出其判斷信息給執(zhí)行機構(gòu)。
[0004]設(shè)備視覺檢查系統(tǒng)能夠輕松地提供對準系統(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)自動化的發(fā)展，機器視覺在檢測、識別及控制方面得到了廣泛應(yīng)用。然而目前機器視覺的發(fā)展在很多領(lǐng)域還沒有完全標準化，尤其在精密對準系統(tǒng)中，還沒有形成通用的規(guī)范?，F(xiàn)有的對準系統(tǒng)仍有相當大的一部分使用的是手動對準，這樣不僅耗時耗力，效率和良品率還不是很高，部分自動對準系統(tǒng)掌握在國外大公司手中，價格高昂，操作復(fù)雜，不適應(yīng)我國現(xiàn)有情況。國內(nèi)提供高性價比的自動對準系統(tǒng)方案還嚴重匱乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)，可靠性高，成本低，易于實現(xiàn)，本發(fā)明設(shè)計了一套自動對準系統(tǒng)，使其成為研究的通用平臺，適用于多種目標物的對準。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)，包括:
[0007]圖像采集模塊，用于采集物體和基底的圖像；
[0008]主控計算機，對實時采集到的物體圖像和基底圖像進行相關(guān)的圖像處理，計算出物體和基底對準物的位置信息，從而得到物體和基底的相對位置偏差；
[0009]嵌入式平臺，接收所述主控計算機根據(jù)計算結(jié)果所產(chǎn)生的驅(qū)動控制信號；
[0010]三自由度移動平臺，接收所述嵌入式平臺的驅(qū)動控制信號，驅(qū)動電機及支架機構(gòu)運動。
[0011]進一步的，所述圖像采集模塊包括光源、光學(xué)鏡頭、相機和圖像采集卡。
[0012]進一步的，所述圖像采集模塊用于進行圖像濾波、邊緣檢測、角點檢測、特征提取、系統(tǒng)標定、尺寸測量、定位、跟蹤相關(guān)操作。
[0013]進一步的，所述相機采用(XD攝像機。[OOM]進一步的，所述主控計算機為PC工作站。
[00?5] 進一步的，所述主控計算機采用Visual stud1和OpenCV開發(fā)工具對圖形處理進行編程工作。
[0016]進一步的，所述嵌入式平臺使用RS-232串口實現(xiàn)與主控計算機的異步通信。
[0017]本發(fā)明提出一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)，采用CCD攝像機通過光學(xué)系統(tǒng)分別采集物體和基底的圖像，并分別對實時采集到的存放在計算機緩沖區(qū)的物體圖像和基底圖像進行相關(guān)的圖像處理，計算出物體和基底對準物的位置信息，從而得到物體和基底的相對位置偏差。計算機根據(jù)圖像處理結(jié)果對運動控制系統(tǒng)進行操作，驅(qū)動工作臺沿X、y、z方向移動，使兩個物體在圖像中的位置重合，最終實現(xiàn)自動對準。本發(fā)明的意義在于可靠性高，成本低，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0018]圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的視覺伺服對準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的OpenCV模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的嵌入式平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4所示為本發(fā)明較佳實施例的三自由度移動平臺運動方向示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明不限于以下的實施方式。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0023]請參考圖1，圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的視覺伺服對準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種基于機器視覺的視覺伺服對準系統(tǒng)，包括:圖像采集模塊，用于采集物體和基底的圖像;主控計算機，對實時采集到的物體圖像和基底圖像進行相關(guān)的圖像處理，計算出物體和基底對準物的位置信息，從而得到物體和基底的相對位置偏差;嵌入式平臺，接收所述主控計算機根據(jù)計算結(jié)果所產(chǎn)生的驅(qū)動控制信號;三自由度移動平臺，接收所述嵌入式平臺的驅(qū)動控制信號，驅(qū)動電機及支架機構(gòu)運動。
[0024]根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，本發(fā)明包括4大模塊:圖像采集模塊、主控計算機、ARM嵌入式平臺、三自由度移動平臺。圖像采集模塊主要負責圖像采集工作，作為整個系統(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，也可將其視為視覺系統(tǒng)的反饋通道;主控計算機是系統(tǒng)的核心，負責接收圖像信息、圖像處理分析、尺寸測量、計算控制量等任務(wù)，這部分工作大多是由主控計算機上的軟件來完成;ARM嵌入式平臺主要負責接收運動控制量，發(fā)出運動控制指令及接收移動平臺各種狀態(tài)信息;三自由度移動平臺是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，包括各種運動電機及支架機構(gòu)。
[0025]本發(fā)明的圖像采集模塊主要是設(shè)置相機參數(shù)，控制相機，獲取圖像。圖像采集子系統(tǒng)一般由光源、光學(xué)鏡頭、相機和圖像采集卡等構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上，配以必要的軟件，完成圖像米集功能。
[0026]照明光源作為機器視覺系統(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。由于沒有通用的機器視覺照明設(shè)備，所以針對每個特定的應(yīng)用實例，要選擇相應(yīng)的視覺光源，以達到最佳效果。常見的光源有: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、點光源、線型光源和平行光源等。
[0027]鏡頭在機器視覺系統(tǒng)中主要負責光束調(diào)制，并完成信號傳遞。鏡頭類型包括:標準、遠心、廣角、近攝和遠攝等，選擇依據(jù)一般是根據(jù)相機接口、拍攝物距、拍攝范圍、CCD尺寸、畸變允許范圍、放大率、焦距和光圈等。
[0028]相機在機器視覺系統(tǒng)中最本質(zhì)功能就是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺c普通相機相比，它具有更高的傳輸力、抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力。按照不同標準可有多種分類:按輸出信號方式，可分為模擬工業(yè)相機和數(shù)字工業(yè)相機;按芯片類型不同，可分CCD工業(yè)相機和CMOS工業(yè)相機，這種分類方式最為常見。
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