機(jī)器視覺軟件sherlock在生產(chǎn)線零件對準(zhǔn)方面的應(yīng)用

１ 概述

在機(jī)器視覺檢測過程中，通常需要通過夾具來對每一個(gè)檢測的零件進(jìn)行定位，以保證光源照射到零件而讓相機(jī)能拍攝到被照射的零件，從而使位置傳感器能夠在同一位置進(jìn)行觸發(fā)，防止零件發(fā)生晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。每一個(gè)所要檢測的零件到達(dá)檢測區(qū)域時(shí)，視覺系統(tǒng)都要對它進(jìn)行檢測。但是在很多情況下，即使夾具特別精確，也不能保證零件位置不發(fā)生變化。因?yàn)榱慵豢赡芸偸菧?zhǔn)確的定位在期望的位置，即零件不能重復(fù)地關(guān)于攝像機(jī)定位。

在很多情況下，這種未對準(zhǔn)可以使用相關(guān)測量方法進(jìn)行補(bǔ)償。例如，在Ｓｈｅｒｌｏｃｋ軟件中可以得到零件的長度，方法是使用線ｐｅｅｋ找到所要測量的端點(diǎn)，然后使用距離公式計(jì)算兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離。這樣，測量值就將保持恒定。只要它的一個(gè)端點(diǎn)沒有移出相應(yīng)的線區(qū)域即可。

然而，一些情況下則需要絕對對準(zhǔn)。此時(shí)如果使用理想模板，或者測量的是一個(gè)小零件，若還不考慮零件位置的正常變化，那么過度擴(kuò)大感興趣區(qū)域就不太可能保證魯棒性。在這些情況下，利用機(jī)器視覺軟件ｓｈｅｒｌｏｃｋ的ｌａｎｄｍａｒｋ就很容易解決零件不能對準(zhǔn)的問題。

２　零件對準(zhǔn)工作過程

當(dāng)檢測的零件不在最初訓(xùn)練的位置時(shí)，Ｓｈｅｒｌｏｃｋ的零件對準(zhǔn)功能依靠Ｌａｎｄｍａｒｋｓ可自動(dòng)找到所要檢測的位置。所有點(diǎn)的讀數(shù)都可以在讀數(shù)編輯對話框中標(biāo)記為Ｌａｎｄｍａｒｋ。通過指令返回Ｌａｎｄｍａｒｋｓ標(biāo)記點(diǎn)的位置后，便可根據(jù)ｌａｎｄｍａｒｋｓ的位置對所要處理的ｐｅｅｋ進(jìn)行自動(dòng)定位。

２．１ 零件只發(fā)生移動(dòng)時(shí)的對準(zhǔn)

當(dāng)所檢測的零件只發(fā)生Ｘ方向或Ｙ方向的移動(dòng)時(shí)，只需要一個(gè)ｌａｎｄｍａｒｋ點(diǎn)進(jìn)行定位就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對準(zhǔn)。其操作過程如下：

（１）首先在所拍攝的合格零件圖像上選定一個(gè)點(diǎn)作為定位點(diǎn)(ｌａｎｄｍａｒｋ)，如利用矩形ｐｅｅｋ的Ｓｍａｒｔ-Ｓｅａｒｃｈ分析算法對零件的某一特征部分進(jìn)行訓(xùn)練，并將該特征的ｂｅｓｔ ｐｏｉｎｔ作為定位點(diǎn)（ｌａｎｄｍａｒｋ）。

（２）將矩形ｐｅｅｋ的范圍拉大，使所檢測的零件中與所訓(xùn)練的特征相應(yīng)的特征部分總在該ｐｅｅｋ范圍內(nèi)。

（３）對需要檢測的區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練，并添加相應(yīng)的程序。

（４）運(yùn)行檢測程序，當(dāng)零件位置發(fā)生移動(dòng)時(shí)，所要檢測部位的ｐｅｅｋ就會根據(jù)ｌａｎｄｍａｒｋ點(diǎn)自動(dòng)精確的找到所要檢測的部位，并進(jìn)行檢測。

圖１中，將十字架作為訓(xùn)練模板，十字架的中心作為ｌａｎｄｍａｒｋ,需要檢測的位置為梳狀齒。當(dāng)零件發(fā)生移動(dòng)時(shí)，ｐｅｅｋ Ｂ可以自動(dòng)找到所要檢測的位置。

２．２ 零件既發(fā)生移動(dòng)又有旋轉(zhuǎn)時(shí)的對準(zhǔn)

當(dāng)檢測的零件相對于訓(xùn)練模板在位置上既有Ｘ、Ｙ方向移動(dòng)，又發(fā)生了旋轉(zhuǎn)時(shí)，用一個(gè)ｌａｎｄｍａｒｋ就不能找到所要檢測的位置。此時(shí)可在ｓｈｅｒｌｏｃｋ中使用兩個(gè)ｌａｎｄｍａｒｋｓ來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對準(zhǔn)。其中一個(gè)ｌａｎｄ-ｍａｒｋ計(jì)算移動(dòng)的信息，另一個(gè)計(jì)算旋轉(zhuǎn)的信息。其操作過程如下：

（１） 在所拍攝的合格零件圖像上選定兩個(gè)可以被可靠定位的特征點(diǎn)作為定位點(diǎn)（ｌａｎｄｍａｒｋｓ）進(jìn)行訓(xùn)練。

（２） 訓(xùn)練完成后分別將兩個(gè)特征點(diǎn)的ｐｅｅｋ拉大，以使每一個(gè)特征點(diǎn)都在自己的ｐｅｅｋ范圍內(nèi)。

（３） 對需要檢測的區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練，并添加相應(yīng)的程序。

（４） 運(yùn)行檢測程序，當(dāng)零件位置既發(fā)生移動(dòng)，又發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，所要檢測部位的ｐｅｅｋ就會根據(jù)ｌａｎｄ-ｍａｒｋ點(diǎn)自動(dòng)精確的找到所要檢測的部位并進(jìn)行檢測。

零件位置發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以使用三個(gè)ｌａｎｄ-ｍａｒｋｓ實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)，假定第一點(diǎn)相對于零件來說是一個(gè)固定點(diǎn)，隨后的兩點(diǎn)只被用來計(jì)算旋轉(zhuǎn)信息。那么，記錄下點(diǎn)之間的原始角度，再找出運(yùn)行時(shí)的新角度，然后通過新角度和原始角度之間的比較計(jì)算出旋轉(zhuǎn)距離，就可以實(shí)現(xiàn)零件對準(zhǔn)。

２．３ 使用Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０的結(jié)果來實(shí)現(xiàn)零件對準(zhǔn)

ｓｈｅｒｌｏｃｋ軟件中的分析算法Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０是一個(gè)模式識別的分析算法，該算法不但可以識別旋轉(zhuǎn)的物體，也可以實(shí)現(xiàn)零、部件對準(zhǔn)。Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０的返回結(jié)果中有一個(gè)最佳點(diǎn)和一個(gè)最佳角度。使用點(diǎn)的轉(zhuǎn)換函數(shù)Ｆｏｒｍｕｌａ―Ａｌｉｇｎ把該點(diǎn)和該角度轉(zhuǎn)換成兩個(gè)ｌａｎｄｍａｒｋｓ，就可以實(shí)現(xiàn)零件對準(zhǔn)。