机器视觉的应用-打孔机影像定位系统设计

　　前言

　　计算机视觉的应用大致上可以分成定位 (Location)、量测 (Measurement)、识别(Recognition)、缺陷检测 (Defect Inspection)四大类，其中以定位的应用最为广泛，机器视觉系统同时涵盖了多项功能，例如检视主机板上的电子组件。机器视觉也可以用来控制机械手臂，在机械手臂上加装CCD，利用影像辨识的定位，带动机械手臂来做一些高危险性的医疗研究，例如：病毒研究、药物混合等，都可以用这种方式来做控制，除了精准之外，对人类的生命也比较有安全保障。

　　影像定位后的坐标转换

　　市面上影像比对的函数库(Library)很多，使用者可以自行选用合适的函数库。本文以下所提的系统采用Euresys公司开发的 eVision EasyMatch，这是一种基于灰度相关性的图像匹配函数库，速度非常快，而且能够达到次像素(sub-pixel)精度的匹配结果。对于旋转、比率变化(缩/放)和平移等，都能精确找到模板图像(Golden Image)的位置。故本文仅对影像定位后的二维坐标产生的“位移”与“旋转”做探讨。

　　坐标位移

　　坐标旋转

　　坐标位移+旋转

　　遇到同时发生坐标位移&旋转时，先计算位移，再套用旋转的公式，即可算出最后的结果。

　　系统架构

　　本系统为介绍如何设计出结合“机械运动”与“计算机视觉”的自动化定位系统。

　　基本架构

　　1、GEME-3000主控制器： 含HSL控制卡, 安装Windows® XP操作系统

　　2、3-Axis定位平台：三菱伺服马达+滚珠螺杆

　　3、运动控制器：HSL-4XMO控制模块。

　　4、计算机视觉组件：使用IEEE1394 CCD采集影像，利用Euresys eVision的EasyMatch进行影像比对(Pattern Match)，作定位偏移的补正计算。

　　系统流程

　　本系统为介绍如何设计出结合“机械运动”与“计算机视觉”的自动化定位系统。

　　系统校正

　　1、Mitsubishi 驱动器调校：10,000 pulse/roll

　　2、滚珠螺杆的螺距vs. Pulse/Roll：

　　1um/pulseà　　3、如，螺距=10mm/roll，10,000 pulse/roll

　　4、F.O.V. (Field of View) 因定位点影像太小，影像定位误差大。à可接受的“初步定位”误差变小;太大à的选定：F.O.V.要大于定位点的大小，太小

　　5、CCD工作距离的选定：工作距离要大于打孔顶针，以免对焦时打孔顶针撞到工件。当F.O.V.及工作距离确认后，即求出 LENS & Ext. Ring。

　　教导作业