機(jī)器視覺軟件 sherlock 在零件對準(zhǔn)方面的應(yīng)用 (圖)
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關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺、感興趣區(qū)域(peek)、對準(zhǔn)、定位點(diǎn)(landmark)、牛眼(多環(huán)線感興趣區(qū)域)
概述
---在機(jī)器視覺檢測過程中，需要夾具對每一個被檢測零件進(jìn)行定位，保證光源照射到零件，讓相機(jī)能拍攝到被照射的零件，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)生晃動或旋轉(zhuǎn)。當(dāng)每一個所要檢測的零件到達(dá)檢測區(qū)域時，視覺系統(tǒng)就對它進(jìn)行檢測。但是在很多情況下，即使夾具特別精確，也不能保證不發(fā)生位置變化，零件不可能總是準(zhǔn)確定位在期望的位置，即零件不能重復(fù)地關(guān)于攝像機(jī)定位，如圖1所示。
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---在很多情況下，這種未對準(zhǔn)情況可以通過使用相關(guān)的測量方法進(jìn)行補(bǔ)償。例如，在sherlock軟件中可以得到零件的長度，方法是使用線感興趣區(qū)域(peek)找到所要測量的端點(diǎn)，然后使用距離公式計(jì)算兩個端點(diǎn)之間的距離。這樣，測量值將保持恒定，即使零件移動了一點(diǎn)位置，只要它沒有移動很遠(yuǎn)，它的一個端點(diǎn)沒有移出相應(yīng)的線區(qū)域即可。
---然而在某些情況下，需要絕對對準(zhǔn)。如果使用理想模板，或者要測量一個小零件，不考慮零件位置的正常變化，過度擴(kuò)大感興趣區(qū)域，將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的定位點(diǎn)(landmark)就很容易解決零件不能對準(zhǔn)的問題。
零件對準(zhǔn)的工作過程
---當(dāng)被檢測零件不在最初訓(xùn)練的位置時，sherlock的零件對準(zhǔn)功能依靠定位點(diǎn)自動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)記為定位點(diǎn)。通過指令返回定位點(diǎn)標(biāo)記的點(diǎn)的位置，然后根據(jù)定位點(diǎn)的位置對所要處理的感興趣區(qū)域進(jìn)行自動定位。
---● 零件只發(fā)生移動時的對準(zhǔn)
---當(dāng)所檢測的零件只發(fā)生x方向或y方向的移動時，只需要一個定位點(diǎn)進(jìn)行定位就可以實(shí)現(xiàn)自動對準(zhǔn)，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點(diǎn)作為定位點(diǎn)，如利用矩形感興趣區(qū)域的smartsearch分析算法對零件的某一特征部分進(jìn)行訓(xùn)練，將該特征的最佳點(diǎn)(best point)作為定位點(diǎn)。
---(2)將矩形感興趣區(qū)域的范圍拉大，使所檢測零件上與所訓(xùn)練的特征相應(yīng)的特征部分總在該感興趣區(qū)域范圍內(nèi)。
---(3)對需要檢測的區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練，添加相應(yīng)的程序。
---(4)運(yùn)行所做的檢測程序，當(dāng)零件位置發(fā)生移動時，所要檢測部位的感興趣區(qū)域就會根據(jù)定位點(diǎn)，自動精確地找到所要檢測部位進(jìn)行檢測。
---在圖2中，將十字架作為訓(xùn)練的模板，十字架的中心作為定位點(diǎn)，需要檢測的位置為梳狀齒。當(dāng)零件發(fā)生移動時，感興趣區(qū)域b可以自動找到所要檢測的位置。
---● 零件既發(fā)生移動又有旋轉(zhuǎn)時的對準(zhǔn)
---當(dāng)被檢測零件相對與訓(xùn)練模板在位置上既有x、y方向移動，又發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，一個定位點(diǎn)就不能找到所要檢測的位置。在sherlock中使用兩個定位點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)自動對準(zhǔn)。其中，一個定位點(diǎn)計(jì)算移動的信息，另一個計(jì)算旋轉(zhuǎn)的信息。操作過程如下。
---(1)在所拍攝的合格零件圖像上選定兩個可以被可靠定位的特征點(diǎn)作為定位點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練。
---(2)訓(xùn)練完成后，分別將兩個特征點(diǎn)的感興趣區(qū)域拉大，使每一個特征點(diǎn)都在自己的感興趣區(qū)域范圍內(nèi)。
---(3)對需要檢測的區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練，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，又發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，所要檢測部位的感興趣區(qū)域就會根據(jù)定位點(diǎn)，自動精確地找到所要檢測部位進(jìn)行檢測。
---零件位置發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，也可以使用三個定位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)，假定第一點(diǎn)相對于零件來說是一個固定點(diǎn)，隨后的兩點(diǎn)只被用來計(jì)算旋轉(zhuǎn)信息。記錄下點(diǎn)之間的原始角度，找出運(yùn)行時的新角度，通過新角度和原始角度之間的比較，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)距離，從而實(shí)現(xiàn)零件對準(zhǔn)。
---● 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是一個模式識別的分析算法，該算法可識別旋轉(zhuǎn)的物體，也可以實(shí)現(xiàn)零部件對準(zhǔn)。smart search360的返回結(jié)果中有一個最佳點(diǎn)和一個最佳角度。使用點(diǎn)的轉(zhuǎn)換函數(shù)formula—align把該點(diǎn)和該角度轉(zhuǎn)換成兩個定位點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)零件對準(zhǔn)。
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