VPLC系列機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)快速入門（六）

此前，我們依次講解了軟硬件介紹及計(jì)數(shù)實(shí)例、相機(jī)的基本使用、基于形狀匹配的視覺(jué)定位、BLOB有無(wú)檢測(cè)以及測(cè)量尺寸。

本期課程，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)和大家一起分享和標(biāo)定有關(guān)的詳細(xì)知識(shí)內(nèi)容。

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)結(jié)果

將機(jī)器視覺(jué)處理的像素結(jié)果(單位：像素)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)中使用到的實(shí)際結(jié)果(單位：毫米)，或者是將機(jī)器視覺(jué)中使用的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)的過(guò)程。

測(cè)量標(biāo)定是使用已知尺寸的標(biāo)準(zhǔn)模塊，如已知半徑的小圓塊、已知寬度的小方塊、刻度尺等物品，在使用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)出對(duì)應(yīng)尺寸的像素值后，求出實(shí)際尺寸值和像素值的比例即像素比例，之后再將檢測(cè)的像素結(jié)果乘以像素比例即可得出實(shí)際值結(jié)果。

坐標(biāo)標(biāo)定是指使用機(jī)器視覺(jué)獲取幾組圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)(至少9組)，然后輸入對(duì)應(yīng)的幾組世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計(jì)算出矩陣坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后將檢測(cè)的圖像坐標(biāo)結(jié)果按照這個(gè)標(biāo)定系數(shù)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)結(jié)果。

1.測(cè)量標(biāo)定

測(cè)量標(biāo)定的實(shí)施方法比較簡(jiǎn)單，只需要將已知尺寸的標(biāo)準(zhǔn)塊放到檢測(cè)平臺(tái)中，然后使用視覺(jué)輸出的像素結(jié)果和已知尺寸計(jì)算得到像素比例即可。

2.坐標(biāo)標(biāo)定--使用標(biāo)定板

標(biāo)定板的特點(diǎn)是特征點(diǎn)的距離是固定且已知的。我們就可以在標(biāo)定板上選擇幾組矩陣坐標(biāo)數(shù)據(jù)，把某個(gè)點(diǎn)設(shè)置成坐標(biāo)原點(diǎn)，再根據(jù)實(shí)際圓點(diǎn)(或棋盤格)的距離定義對(duì)應(yīng)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，最后再使用視覺(jué)檢測(cè)出對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)即可。得到圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)和世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)后就可以求出標(biāo)定系數(shù)。

3.坐標(biāo)標(biāo)定--不使用標(biāo)定板

在沒(méi)有準(zhǔn)備標(biāo)定板的條件下做坐標(biāo)標(biāo)定需要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如機(jī)械手配合。

機(jī)械手抓取產(chǎn)品按照指定的位置坐標(biāo)(機(jī)械手坐標(biāo))走9個(gè)點(diǎn)位(這9個(gè)點(diǎn)位需要保證在相機(jī)拍照的視野范圍內(nèi)),每走到一個(gè)點(diǎn)位就使用相機(jī)獲取產(chǎn)品特征在當(dāng)前位置的圖像坐標(biāo)并記錄圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)，依次走完9個(gè)點(diǎn)位即可。然后再根據(jù)獲取的圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)和記錄的機(jī)械手坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，得出標(biāo)定系數(shù)。

注意：在相機(jī)結(jié)構(gòu)和檢測(cè)平臺(tái)的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)需要重新標(biāo)定!

坐標(biāo)標(biāo)定流程圖

演示實(shí)例說(shuō)明：本課程實(shí)例在《VPLC系列機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)快速入門(三)--形狀匹配》實(shí)例的基礎(chǔ)上增加使用標(biāo)定板進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定的功能，并輸出標(biāo)定后的產(chǎn)品位置。

1.打開(kāi)ZDevelop軟件：點(diǎn)擊[文件]→[打開(kāi)項(xiàng)目]→選擇“基于形狀匹配的視覺(jué)定位”項(xiàng)目。

2.修改設(shè)計(jì)主界面。

3.在global_variable.bas文件中增加定義坐標(biāo)標(biāo)定使用到的全局變量。

'***********定義坐標(biāo)標(biāo)定相關(guān)變量*********************

'定義是否使用標(biāo)定功能標(biāo)志，0-不使用標(biāo)定功能，1-使用標(biāo)定功能

GLOBAL DIM d_use_calib

d_use_calib = 0

'定義標(biāo)定成功標(biāo)志，0-標(biāo)定未成功，1-標(biāo)定成功

GLOBAL DIM d_calib_success

d_calib_success = 0

'標(biāo)定參數(shù)

GLOBAL ZVOBJECT ca_param

'標(biāo)定參數(shù)數(shù)組，依次為：標(biāo)定類型、對(duì)比度、極性、最小面積、最大面積、世界坐標(biāo)點(diǎn)間距

GLOBAL DIM d_ca_param(6) 'd開(kāi)頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

'標(biāo)定誤差，最小誤差、最大誤差、平均誤差

GLOBAL DIM ca_min_err,ca_max_err,ca_avg_err

ca_min_err = 0

ca_max_err = 0

ca_avg_err = 0

'常用顏色變量

GLOBAL C_RED, C_GREEN, C_BLUE, C_YELLOW

C_RED = RGB(255, 0, 0)

C_GREEN = RGB( 0,255, 0)

C_BLUE = RGB( 0, 0,255)

C_YELLOW= RGB(255,255, 0)

'標(biāo)定矩陣

GLOBAL ZVOBJECT ca_mat

'***********結(jié)束定義坐標(biāo)標(biāo)定相關(guān)變量******************

4.在InitLocator.bas文件中初始化坐標(biāo)標(biāo)定相關(guān)的測(cè)量參數(shù)。

'初始化坐標(biāo)標(biāo)定相關(guān)的變量

d_ca_param(0) = 0 '標(biāo)定類型

d_ca_param(1) = 120 '對(duì)比度

d_ca_param(2) = 0 '極性

d_ca_param(3) = 80 '最小面積

d_ca_param(4) = 20000 '最大面積

d_ca_param(5) = 9 '世界坐標(biāo)點(diǎn)間距

ca_min_err = 0 '最小誤差

ca_max_err = 0 '最大誤差

ca_avg_err = 0 '平均誤差

5.新建主界面按下【坐標(biāo)標(biāo)定】按鈕時(shí)彈出的窗口界面calib，并設(shè)計(jì)界面布局。

6.在calib窗口界面中關(guān)聯(lián)元件變量。

7.添加在主界面按下【坐標(biāo)標(biāo)定】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

'點(diǎn)擊主界面坐標(biāo)標(biāo)定按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)

GLOBAL SUB btn_calib()

ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(13, 91), HMI_CONTROLSIZEY(13, 91)) '設(shè)置坐標(biāo)標(biāo)定窗口鎖存通道0的鎖存大小

ZV_LATCHCLEAR(0) '將鎖存通道0清空

ZV_LATCH(grabImg, 0) '顯示采集圖像顯示到鎖存通道0中

HMI_SHOWWINDOW(13)

END SUB

8.添加在calib界面按下【提取mark點(diǎn)】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

'坐標(biāo)標(biāo)定界面按下提取mark點(diǎn)按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)

GLOBAL SUB btn_ca_extract()

ZVOBJECT inppts, ppts, wpts

'提取像素坐標(biāo)

ZV_CALGETSCAPTS(grabImg, inppts, d_ca_param(1), d_ca_param(2), d_ca_param(3), d_ca_param(4))

ZV_MATINFO (inppts, 400)

DIM row,col

row = TABLE(400)

col = TABLE(401)

if(row * col = 18) then

TABLE(150) = 1 '提取mark點(diǎn)成功

else

TABLE(150) = 0 '提取mark點(diǎn)失敗

return

endif

'根據(jù)mrak點(diǎn)間距和像素坐標(biāo)計(jì)算世界坐標(biāo)

ZV_CALGETPTSMAP(inppts,ppts,wpts,d_ca_param(5))

ZV_MATINFO (ppts, 400)

row = TABLE(400)

col = TABLE(401)

if(row * col = 18) then

TABLE(150) = 1 '提取mark點(diǎn)成功

else

TABLE(150) = 0 '提取mark點(diǎn)失敗

return

endif

'像素坐標(biāo)和世界坐標(biāo)放入table中

DIM i

FOR i=0 TO row-1

ZV_MATGETROW (ppts, i, col, 81 + i*col)

ZV_MATGETROW (wpts, i, col, 131 + i*col)

NEXT

'設(shè)置用于繪制mark點(diǎn)的圖像

ZVOBJECT color

ZV_GRAYTORGB(grabImg, color)

'和繪制mark點(diǎn)的十字架

DIM j, pixNum '像素個(gè)數(shù)

pixNum = 0

FOR i=0 TO 2

FOR j=0 TO 2

ZV_MARKER(color, TABLE(81 + 2 * pixNum), TABLE(81 + 2 * pixNum + 1), 0, 40, C_GREEN)

pixNum = pixNum + 1

NEXT

NEXT

'用文本繪制mark點(diǎn)的序號(hào)

FOR i=0 TO 8

ZV_TEXT (color, TOSTR(i,1,0), TABLE(81+2*i)-20, TABLE(81+2*i +1)-40, 20, C_BLUE)

NEXT

ZV_LATCH(color, 0)

end sub

在calib界面按下【提取mark點(diǎn)】按鈕時(shí)仿真效果圖。

9.添加在calib界面按下【標(biāo)定】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

'坐標(biāo)標(biāo)定界面按下標(biāo)定按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)

global sub btn_ca_calib()

ZV_IMGINFO(grabImg,0)

ZV_CALCAM(ppts,wpts,ca_param,TABLE(0),TABLE(1),d_ca_param(0))

is_ca_success=1

'計(jì)算標(biāo)定誤差

ZV_CALERROR(ca_param, ppts, wpts, 0)

ca_min_err = TABLE(1)

ca_max_err = TABLE(2)

ca_avg_err = TABLE(0)

end sub

在calib界面按下【標(biāo)定】按鈕時(shí)仿真效果圖

10.添加在calib界面按下【返回】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

'坐標(biāo)標(biāo)定界面按下返回按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)

global sub btn_ca_param_rtn()

HMI_CLOSEWINDOW(13)

end sub

11.修改匹配測(cè)試子函數(shù)中匹配結(jié)果輸出部分的指令代碼。

if(is_ca_success = 1 AND TABLE(300)) then

ZV_GETRIGIDVECTOR(mat_rigid1, 0, 0, 0, TABLE(4), TABLE(5), TABLE(6))'計(jì)算剛性變換矩陣

ZV_CONTAFFINE(contlist1, mat_rigid1, tsContlist1)'對(duì)輪廓或輪廓序列進(jìn)行仿射變換

ZV_CONTLIST(colorImg, tsContlist1, ZV_COLOR(0, 255, 0), 0)'在colorSubImg圖像上繪制綠色的輪廓序列

ZV_CALTRANSW(ca_param, TABLE(4),TABLE(5),4)

d_match_rst(0) = TABLE(3)

d_match_rst(1) = TABLE(4)

d_match_rst(2) = TABLE(5)

d_match_rst(3) = TABLE(6)

d_match_rst(4) = TABLE(7)

else

d_match_rst(0) = TABLE(3)

d_match_rst(1) = TABLE(4)

d_match_rst(2) = TABLE(5)

d_match_rst(3) = TABLE(6)

d_match_rst(4) = TABLE(7)

ZV_GETRIGIDVECTOR(mat_rigid1, 0, 0, 0, TABLE(4), TABLE(5), TABLE(6))'計(jì)算剛性變換矩陣

ZV_CONTAFFINE(contlist1, mat_rigid1, tsContlist1)'對(duì)輪廓或輪廓序列進(jìn)行仿射變換

ZV_CONTLIST(colorImg, tsContlist1, ZV_COLOR(0, 255, 0), 0)'在colorSubImg圖像上繪制綠色的輪廓序列

endif

【單次執(zhí)行】按鈕按下時(shí)的仿真效果圖

使用標(biāo)定功能的檢測(cè)效果圖

不使用標(biāo)定功能的檢測(cè)效果圖

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