(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201410609789.0
(22)申请日 2014.11.03
G05D 3/12(2006.01)
(71)申请人北京凌云光技术有限责任公司
地址100195 北京市海淀区杏石口路益园文
化创意产业基地C 区2号楼
(72)发明人戴志强 杨艺 胡坤 李艳萍
钟克洪
(74)专利代理机构北京弘权知识产权代理事务
所(普通合伙) 11363
代理人逯长明
许伟
(54)发明名称
(57)摘要
本申请公开一种UVW 平台校准方法和装置。
该方案应用于机器视觉对位系统的控制设备，该
控制设备根据X 方向和Y 方向的预设平移量，以及
移及旋转运动，并在每次平移和旋转后，对UVW 平
台拍照，获取UVW 平台的图像，并且设定UVW 平台 中，能够拍摄到的某一点作为标记点。根据标记
量，以及标记点在旋转前后的图像坐标和旋转角
度，从而能够计算得到图像坐标系和平台坐标系
之间的映射关系。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书4页 说明书15页 附图7页
(10)申请公布号CN 104460698 A (43)申请公布日2015.03.25
C N 104460698
A
1.一种UVW 平台校准方法，其特征在于，预先根据UVW 平台的规格参数，确定UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个方向的移动量之间的对应关系，所述UVW 平台校准方法包括： 获取三组以上，且不同线的X 方向和Y 方向的预设平移量后，根据所述对应关系和所述预设平移量，确定所述UVW 平台中各个工作轴的第一移动量，并控制所述各个工作轴根据所述第一移动量进行移动，实现平移；
根据UVW 平台中标记点在平移前后的平台坐标变化量和图像坐标变化量，计算第一类型参数，其中，所述第一类型参数包括：图像坐标系在X 方向的分辨率R X 、图像坐标系在Y 方向的分辨率R Y ，以及图像坐标系和平台坐标系之间的夹角ω；
获取预设的旋转角度α后，根据所述对应关系和所述旋转角度α，确定所述UVW 平台中各个工作轴的第二移动量，并控制所述各个工作轴根据所述第二移动量进行移动，实现旋转；
根据所述第一类型参数、旋转角度α，以及所述标记点在旋转前后的图像坐标，计算第二类型参数，其中，所述第二类型参数包括：UVW 平台在旋转前，所述标记点的平台坐标(X 0,Y 0)；
根据所述第一类型参数、第二类型参数和UVW 平台在旋转前，所述标记点的图像坐标(x 0,y 0)，获取所
述UVW 平台在移动过程中，所述标记点的图像坐标系和平台坐标系之间的映射关系，所述映射关系为：
其中，(X,Y)为所述标记点在移动过程中的平台坐标，(x,y)为所述标记点在移动过程中的图像坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
若所述UVW 平台为PRP 型，所述UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个方向的移动量之间的对应关系为：
若所述UVW 平台为PPR 型，所述UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个方向的移动量之间的对应关系为：
其中，(U x ,U y )、(V x ,V y )、(W x ,W y )和(at,bt)为所述UVW 平台的规格参数，(U x ,U y )、(V x ,V y )
和(W x ,W y )分别为所述UVW 平台中，U 轴、V 轴和W 轴的连接点坐标，(at,bt)为所述UVW 平台的旋转中心，(U,V,W)中的U 、V 和W 分别表示若UVW 平台的连接点坐标为(U x ,U y )，(V x ,V y )，(W x ,W y )，且旋转中心坐标为(at,bt)，当UVW 平台在X 、Y 和θ三个方向的移动量为(X,Y,θ)时，UVW 平台中U 轴、V 轴和W 轴的移动量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式，计算所述第一类型参数：
其中，(ΔX,ΔY)为所述标记点的平台坐标变化量，(Δx,Δy)为所述标记点的图像坐标变化量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式，计算所述第二类型参数：
其中，(x 0,y 0)和(X 0,Y 0)分别是标记点在旋转前的图像坐标和平台坐标，(x 1,y 1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一类型参数、旋转角度α，以及所述标记点在旋转前后的图像坐标，计算第二类型参数，包括：
51)根据以下公式，计算所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)，
所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)为所述标记点在UVW 平台旋转α角后的平台坐标：
其中，(x 1,y 1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标，(x 0,y 0)为UVW 平台在旋转前，所述标记点的图像坐标；
52)根据预设的旋转角度β，获取与所述旋转角度β相对应的平移量，其中，所述与所述旋转角度β相对应的平移量为：
52)根据所述旋转角度β，以及与所述旋转角度β相对应的平移量，控制UVW 平台进行相应的旋转和平移；
53)设定所述标记点在旋转和平移前的第二平台坐标为(X R ,Y R )，根据所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)、标记点在旋转和平移前的图像坐标(x R ,y R )、标记点在旋转和平移后的图像坐标(x Ref ,y Ref )，以及所述第一类型参数，计算所述第二平台坐标(X R ,Y R )；
54)判断所述第二平台坐标(X R ,Y R )和第一平台坐标(X 1,Y 1)之间的差值是否在预设范围内，若是，确定所述第二平台坐标(X R ,Y R )为UVW 平台在旋转前，所述标记点的平台坐标(X 0,Y 0)，若否，设定所述第二平台坐标(X R ,Y R )作为第一平台坐标(X 1,Y 1)，并重新获取其他预设的旋转角度，并设定所述其他预设的旋转角度为旋转角度β，返回执行步骤52)的操作。
6.一种UVW 平台校准装置，其特征在于，包括对应关系确定模块，所述对应关系确定模块用于先根据UVW 平台的规格参数，确定UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个
方向的移动量之间的对应关系，所述UVW 平台校准装置还包括：
平移控制模块，用于获取三组以上，且不同线的X 方向和Y 方向的预设平移量后，根据所述对应关系和所述预设平移量，确定所述UVW 平台中各个工作轴的第一移动量，并控制所述各个工作轴根据所述第一移动量进行移动，实现平移；
第一类型参数获取模块，用于根据UVW 平台中标记点在平移前后的平台坐标变化量和图像坐标变化量，计算第一类型参数，其中，所述第一类型参数包括：图像坐标系在X 方向的分辨率R X 、图像坐标系在Y 方向的分辨率R Y ，以及图像坐标系和平台坐标系之间的夹角ω；
旋转控制模块，用于获取预设的旋转角度α后，根据所述对应关系和所述旋转角度α，确定所述UVW 平台中各个工作轴的第二移动量，并控制所述各个工作轴根据所述第二移动量进行移动，实现旋转；
第二类型参数获取模块，用于根据所述第一类型参数、旋转角度α，以及所述标记点在旋转前后的图像坐标，计算第二类型参数，其中，所述第二类型参数包括：UVW 平台在旋转前，所述标记点的平台坐标(X 0,Y 0)；
映射关系确定模块，用于根据所述第一类型参数、第二类型参数和UVW 平台在旋转前，所述标记点的图像坐标(x 0,y 0)，获取所述UVW 平台在移动过程中，所述标记点的图像坐标系和平台坐标系之间的映射关系，所述映射关系为：
其中，(X,Y)为所述标记点在移动过程中的平台坐标，(x,y)为所述标记点在移动过程中的图像坐标。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
若所述UVW 平台为PRP 型，所述UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个方向的移动量之间的对应关系为：
若所述UVW 平台为PPR 型，所述UVW 平台的各个工作轴的移动量与X 、Y 和θ三个方向的移动量之间的对应关系为：
其中，(U x ,U y )、(V x ,V y )、(W x ,W y )和(at,bt)为所述UVW 平台的规格参数，(U x ,U y )、(V x ,V y )和(W x ,W y )分别为所述UVW 平台中，U 轴、V 轴和W 轴的连接点坐标，(at,bt)为所述UVW 平台
的旋转中心，(U,V,W)中的U 、V 和W 分别表示若UVW 平台的连接点坐标为(U x ,U y )，(V x ,V y )，(W x ,W y )，且旋转中心坐标为(at,bt)，当UVW 平台在X 、Y 和θ三个方向的移动量为(X,Y,θ)时，UVW 平台中U 轴、V 轴和W 轴的移动量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一类型参数获取模块根据以下公式，计算所述第一类型参数：
其中，(ΔX,ΔY)为所述标记点的平台坐标变化量，(Δx,Δy)为所述标记点的图像坐标变化量。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二类型参数获取模块根据以下公式，计算所述第二类型参数：
其中，(x 0,y 0)和(X 0,Y 0)分别是标记点在旋转前的图像坐标和平台坐标，(x 1,y 1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二类型参数获取模块包括：
第一计算单元，用于根据以下公式，计算所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)，
所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)为所述标记点在UVW 平台旋转α角后的平台坐标：
其中，(x 1,y 1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标，(x 0,y 0)为UVW 平台在旋转前，所述标记点的图像坐标；
平移量获取单元，用于根据预设的旋转角度β，获取与所述旋转角度β相对应的平移量，其中，所述与所述旋转角度β相对应的平移量为：
旋转平移单元，用于根据所述旋转角度β，以及与所述旋转角度β相对应的平移量，控制UVW 平台的进行相应的旋转和平移；
第二计算单元，用于设定所述标记点在旋转和平移前的第二平台坐标为(X R ,Y R )，根据所述标记点的第一平台坐标(X 1,Y 1)、标记点在旋转和平移前的图像坐标(x R ,y R )、标记点在旋转和平移后的图像坐标(x Ref ,y Ref )，以及所述第一类型参数，计算所述第二平台坐标(X R ,Y R )；
判断单元，用于判断所述第二平台坐标(X R ,Y R )和第一平台坐标(X 1,Y 1)之间的差值是否在预设范围内，若是，确定所述第二平台坐标(X R ,Y R )为UVW 平台在旋转前，所述标记点的平台坐标(X 0,Y 0)，若否，设定所述第二平台坐标(X R ,Y R )作为第一平台坐标(X 1,Y 1)，并重新获取其他预设的旋转角度，并设定所述其他预设的旋转角度为旋转角度β，返回由所述平移量获取单元执行操作。
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