機(jī)器視覺(jué)多點(diǎn)貼合應(yīng)用案例

一、項(xiàng)目概述

項(xiàng)目名稱(chēng)：手機(jī)攝像頭玻片定位貼合視覺(jué)系統(tǒng)

硬件配置：

一、項(xiàng)目需求

膜片平放在膜片平臺(tái)，左相機(jī)工位抓取一片玻璃到拍照點(diǎn)拍照，右相機(jī)工位移動(dòng)到第一片膜片位置拍照，結(jié)合左右兩邊拍照數(shù)據(jù)將玻璃貼在玻璃平臺(tái)上，重復(fù)上述流程貼完21片后，翻板翻轉(zhuǎn)到貼合位，玻璃平臺(tái)上頂完成貼合。

二、實(shí)現(xiàn)原理

右相機(jī)工位：右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)依次拍攝黑色膜片的位置和角度 ，相機(jī)從上往下拍攝，相機(jī)安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，每拍攝一個(gè)黑色膜片，將位置角度發(fā)送給左相機(jī)工位的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，再移動(dòng)相機(jī)拍攝下一個(gè)黑色膜片。

左相機(jī)工位：相機(jī)從下往上拍攝，左運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)吸取一個(gè)白色的玻璃片，到固定的拍照點(diǎn)拍攝，計(jì)算角度和位置偏移量，結(jié)合右相機(jī)工位發(fā)送的黑色膜片的角度和位置，貼合在黑色膜片旁邊的膜材上。

黑色膜片和白色玻璃片呈對(duì)稱(chēng)關(guān)系一一對(duì)應(yīng)，一版產(chǎn)品有3*7共21個(gè)黑色膜片，最后工藝需要將貼合好的黑色膜片和白色玻璃片對(duì)折以完成黑白的重疊貼合。

圖3-1 貼合示意圖

三、關(guān)鍵問(wèn)題點(diǎn)分析

1. 貼合時(shí)左側(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沒(méi)有直接將玻璃貼合在膜片上，需要將翻板翻轉(zhuǎn)180度后上頂完成貼合，對(duì)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)精度以及上頂精度要求高。

2. 兩側(cè)共有兩組運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合完成貼合，標(biāo)定時(shí)左右分開(kāi)單獨(dú)標(biāo)定，由于兩側(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不是絕對(duì)平行垂直，進(jìn)行多點(diǎn)貼合時(shí)兩個(gè)坐標(biāo)系之間角度容易造成最終貼合效果呈角度放大或減小的趨勢(shì)（如下圖4-1所示）。

圖4-1 坐標(biāo)系角度差異貼合效果

3. 左相機(jī)固定，右相機(jī)隨機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行多點(diǎn)貼合，這時(shí)雙邊對(duì)位中右相機(jī)的拍照位置為變量，需要將實(shí)際機(jī)械位置加入到相機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)械坐標(biāo)單元中。

4. 由于不是直接貼合在目標(biāo)膜片上，要想翻轉(zhuǎn)后玻璃與膜片重合，玻璃的平臺(tái)與膜片平臺(tái)有一個(gè)固定的相對(duì)位置，需要后續(xù)調(diào)試中進(jìn)行確定。

一、實(shí)現(xiàn)過(guò)程

1.相機(jī)標(biāo)定

先對(duì)左右兩相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。

2.確定右相機(jī)拍照陣列

(1) 右相機(jī)為移動(dòng)多個(gè)位置拍照，此時(shí)需要提前確定右相機(jī)的機(jī)械移動(dòng)拍照位置。

(2) 選擇“右相機(jī)”流程，雙擊“數(shù)據(jù)采集”，勾選“連續(xù)采圖”，實(shí)時(shí)顯示相機(jī)圖像，打開(kāi)右側(cè)相機(jī)光源。

圖5-1 數(shù)據(jù)采集

(3) 將膜材放置在硅膠臺(tái)中央，操作plc面板移動(dòng)模組到右上角第一個(gè)產(chǎn)品，將產(chǎn)品置于視野中心位置，記錄好此時(shí)模組的XY坐標(biāo)，再移動(dòng)模組到左下角最后一個(gè)產(chǎn)品，將產(chǎn)品置于視野中心位置，記錄好此時(shí)模組的XY坐標(biāo)。注意該位置確定后，后續(xù)正常貼合時(shí)膜片放置的位置應(yīng)該大致與此時(shí)的位置相同，最好做好相應(yīng)標(biāo)記，方便下次正確放置膜片。

(4) 雙擊“2D點(diǎn)數(shù)組-拍照坐標(biāo)”，點(diǎn)擊“清空”按鈕清空數(shù)組中的坐標(biāo)，在下圖5-2所示紅框1中輸入記錄的第一個(gè)模組XY坐標(biāo)，點(diǎn)擊“添加”按鈕加入到數(shù)組中，相同方法輸入第二個(gè)模組XY坐標(biāo)添加到數(shù)組中。

(5) 點(diǎn)擊“陣列”按鈕打開(kāi)陣列窗口，鼠標(biāo)先點(diǎn)擊數(shù)組中添加的第一組數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊陣列窗口中起點(diǎn)右側(cè)的讀取按鈕，鼠標(biāo)點(diǎn)擊數(shù)組中添加的第二組數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊陣列窗口中終點(diǎn)右側(cè)的讀取按鈕，然后在陣列窗口中輸入膜片上產(chǎn)品的行數(shù)和列數(shù)，最后點(diǎn)擊“生成陣列”，退出，再點(diǎn)擊“排序”按鈕，在彈出窗口中再點(diǎn)擊排序，退出全部窗口即可。

(6) 注意在下圖5-2中紅框4處更改數(shù)組大小，數(shù)組大小要大于拍照坐標(biāo)陣列的數(shù)量，即膜片數(shù)量。

圖5-2 陣列拍照坐標(biāo)

3.確定第一片貼合數(shù)據(jù)

(1) 右相機(jī)計(jì)算完產(chǎn)品中心數(shù)據(jù)后，需要將相機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)械坐標(biāo)，而相機(jī)為多位置移動(dòng)拍照，此時(shí)需要將拍照位置的機(jī)械坐標(biāo)加入到坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中。如下圖5-3所示，將拍照位置的坐標(biāo)索引出來(lái)，在“標(biāo)定變換”單元中的拍照位置（機(jī)械坐標(biāo)）更改為索引當(dāng)前拍照位置的機(jī)械坐標(biāo)。

圖5-3 標(biāo)定變換

(2) 運(yùn)用“函數(shù)運(yùn)算”單元，將標(biāo)定變換后的XY值加上一個(gè)數(shù)值（該數(shù)值為玻璃平臺(tái)與膜片平臺(tái)固定的相對(duì)位置）得到的最終結(jié)果作為雙邊對(duì)位的參考點(diǎn)坐標(biāo)。

(3) 先貼合一張，結(jié)合貼合效果更改玻璃平臺(tái)與膜片平臺(tái)固定的相對(duì)位置值，以貼合出的產(chǎn)品沒(méi)有明顯錯(cuò)位為準(zhǔn)。

(4) 4.坐標(biāo)系角度補(bǔ)償

(5) 偏差有兩個(gè)方向，第一個(gè)方向：沿X軸方向Y值偏差越來(lái)越大，第二個(gè)方向：沿Y軸方向X值偏差越來(lái)越大.

圖5-4 坐標(biāo)系角度差異貼合效果

(1) 以第一片貼合數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對(duì)坐標(biāo)系角度造成的偏差進(jìn)行額外補(bǔ)償。由于右相機(jī)標(biāo)定變換已經(jīng)加入了每次機(jī)械坐標(biāo)值，“雙邊對(duì)位”單元輸出的偏移量也隨右相機(jī)的拍照位置變化。以補(bǔ)償Y軸方向上的誤差為例，計(jì)算公式如下:

圖5-5 函數(shù)運(yùn)算

可以通過(guò)補(bǔ)償坐標(biāo)系角度θ值大小改變補(bǔ)償量，如圖5-6所示。

圖5-6 坐標(biāo)系角度補(bǔ)償值

(2) 以通過(guò)計(jì)算后的補(bǔ)償值，加上雙邊對(duì)位的偏移量輸出得到最終的偏移量發(fā)送給左運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行貼合動(dòng)作。