(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010761999.7
(22)申请日 2020.07.31
(71)申请人 广东利元亨智能装备股份有限公司
地址 516057 广东省惠州市惠城区马安镇
惠州大道旁东江职校路2号(厂房)
(72)发明人 陈腾飞 周俊杰 杜义贤 燕峰伟
(74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理
有限公司 11315
代理人 王华强
(51)Int.Cl.
G06T 7/73(2017.01)
G06T 7/80(2017.01)
(54)发明名称UVW平台标定的修正方法、装置、纠偏方法及对位系统(57)摘要本发明揭示一种UVW平台标定的修正方法、装置、纠偏方法及对位系统，修正方法包括获得相机坐标系与标定坐标系的映射关系；获取工件在相机坐标系中的坐标以及工件旋正的角度；根据相机坐标系与标定坐标系的映射关系，获得U、V及W三轴各轴的运动量；控制UVW平台按照运动量运动；获得旋正后工件在相机坐标系中的坐标；根据工件在相机坐标系中的坐标以及旋正后工件在相机坐标系中的坐标获得ex和ey；根据ex 及e y修正相机坐标系与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系。由于标定获得的UVW平台标定坐标系与UVW平台实际坐标系具有偏移，通过对该映射关系进行修正，获得相机坐标系与UVW平台实际坐标系的映射关系，
提升标定精度。权利要求书2页 说明书9页 附图3页CN 111862220 A 2020.10.30
C N 111862220
A
1.一种UVW平台标定的修正方法，包括：
步骤1、获得相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系；
步骤2、获取工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标以及工件相对于模板旋正的角度；
步骤3、根据工件旋正的角度及工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标，获得工件旋正时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
步骤4、控制UVW平台按照所述运动量运动，使得工件被UVW平台旋正；
步骤5、获得旋正后工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标；
步骤6、根据工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标以及旋正后工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标，获得UVW平台标定坐标系XYθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ的偏移ex和ey；
步骤7、根据偏移量ex、ey及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系，获得相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间的映射关系。
2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系的获取方法为：
步骤1.1、控制UVW平台按照预设平移距离，分别沿X、Y方向运动m次(m≥2)，每完成一次平移后控制UVW平台停止，则控制相机获取一次图像；
步骤1.2、根据平移获取的所有图像，获得相机在XY方向的像素当量及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的夹角ε；
步骤1.3、控制UVW平台按照预设角度依次旋转n次(n≥2)，每完成一次旋转后控制UVW 平台停止，则控制相机采集一次图像；
步骤1.4、根据旋转获取的所有图像及相机在XY方向的像素当量，获取相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系原点与相机坐标系原点沿X、Y方向距离Δx及Δy；
步骤1.5、根据夹角ε、Δx及Δy获得相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系系XYθ的映射关系。
3.根据权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述控制UVW平台按照预设平移距离分别沿X、Y方向平移的方法包括：
步骤1.1.1、控制UVW平台回零；
步骤1.1.2、根据预设平移距离计算每次沿X、Y方向平移时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
步骤1.1.3、根据计算得到U、V及W三轴各轴的运动量，控制UVW平台分别沿X、Y方向平移m次。
4.根据权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述控制UVW平台按照预设角度旋转的方法包括：
步骤1.3.1、控制UVW平台回零；
步骤1.3.2、根据预设旋转角度计算每次旋转时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
步骤1.3.3、根据计算的U、V及W三轴各轴的运动量控制UVW平台按照预设角度依次旋转旋转n次。
5.根据权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述获取相机在XY方向的像素当量及夹角ε的方法为：
步骤1.2.1、根据每一次平移前及平移后，相机获取的两个图像，获得两个图像在相机
坐标系xyθ中的像素变化；
步骤1.2.2、根据预设平移距离以及每一次平移前及平移后获得的相机坐标系xyθ中两个图像的像素变化，获取相机在XY方向的像素当量及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的夹角ε。
6.根据权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述获取Δx及Δy方法为：
步骤1.4.1、根据旋转采集的所有图像及相机在XY方向的像素当量，获得采集的所有图像在相机坐标系xyθ中的坐标，根据图像在相机坐标系xyθ中的所有坐标，拟合获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点；
步骤1.4.2、根据获得的相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点及相机在XY方向的像素当量，获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的原点与相机坐标系xyθ的原点沿X、Y方向距离Δx及Δy。
7.根据权利要求6所述的修正方法，其特征在于，采用最小二乘法拟合获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点。
8.一种UVW平台标定的修正装置，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的UVW 平台标定的修正方法。
9.一种UVW平台纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据相机拍摄的工件的图像，获取工件在相机坐标系xyθ下的坐标；
根据相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ的映射关系，将工件在相机坐标系xyθ下的坐标转换成UVW平台实际坐标系X'Y'θ下的坐标；
根据工件在UVW平台实际坐标系X'Y'θ下的坐标、工件在UVW平台实际坐标系X'Y'θ的目标位置以及UVW平台中U、V及W三轴各轴定位销在UVW平台实际坐标系X'Y'θ下的坐标，获得UVW平台中U、V及W三轴各轴的运动量ΔU、ΔV及ΔW；
控制UVW平台按照ΔU、ΔV及ΔW移动，完成工件纠偏。
10.一种机器视觉对位系统，其特征在于，包括UVW平台、相机、控制系统及计算机；所述UVW平台用于承载工件，所述相机设于所述UVW平台上方，用于获取工件图像，所述相机与所述计算机连接，所述计算机用于根据所述相机获取的工件图像、相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ的映射关系及UVW平台的三轴定位销在UVW平台实际坐标系X'Y'θ下的坐标计算得到UVW平台中U、V及W三轴各轴
的运动量ΔU、ΔV及ΔW，所述控制系统用于根据UVW 平台中U、V及W三轴各轴的运动量ΔU、ΔV及ΔW控制UVW平台运动，UVW平台对工件纠偏。
UVW平台标定的修正方法、装置、纠偏方法及对位系统
技术领域
[0001]本发明涉及机器视觉技术领域，具体地，涉及一种UVW平台标定的修正方法、装置、纠偏方法及对位系统。
背景技术
[0002]UVW平台中，三个运动轴分别称为U轴、V轴和W轴，U轴是与另外两条垂直的轴V轴和W轴相互平行，三条轴的正方向复合逆时针排列。平台自身存在一个XY坐标系，该坐标系相对于平台底座静止，称为UVW平台实际坐标系X'Y'θ；另外以相机中心为原点建立相机坐标系xyθ。当UVW平台应用于机器视觉处理中时，为了将UVW平台上放置于初始位置的工件移送至目标位置，便于机械臂在固定目标位置抓取工件，需要对UVW平台进行视觉标定，以通过视觉标定获得相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间的映射关系，当将工件放置于UVW平台后，通过相机获得工件在相机坐标系xyθ中的图像坐标，而后利用图像坐标及相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间的映射关系，控制UVW平台运动，便可驱动工件由初始位置移送至目标位置。
[0003]但由于标定精度的问题，通过视觉标定得到的UVW平台标定坐标系XYθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间存在偏差，因而使得最终获得的相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间的映射关系不准确，如此UVW平台驱动工件由初始位置移动到目标位置的运动便不够准确。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种UVW平台标定的修正方法、装置、纠偏方法及对位系统。
[0005]本发明公开的UVW平台标定的修正方法，包括：
[0006]步骤1、获得相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系；
[0007]步骤2、获取工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标以及工件相对于模板旋正的角度；
[0008]步骤3、根据工件旋正的角度及工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标，获得工件旋正时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
[0009]步骤4、控制UVW平台按照所述运动量运动，使得工件被UVW平台旋正；
[0010]步骤5、获得旋正后工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标；
[0011]步骤6、根据工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标以及旋正后工件在UVW平台标定坐标系XYθ中的坐标，获得UVW平台标定坐标系XYθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ的偏移ex 和ey；
[0012]步骤7、根据偏移量ex及ey及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系，获得相机坐标系xyθ与UVW平台实际坐标系X'Y'θ之间的映射关系。
[0013]进一步地，相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的映射关系的获取方法为：
[0014]步骤1.1、控制UVW平台按照预设平移距离，分别沿X、Y方向运动m次(m≥2)，每完成一次平移后控制UVW平台停止，则控制相机获取一次图像；
[0015]步骤1.2、根据平移获取的所有图像，获得相机在XY方向的像素当量及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的夹角ε；
[0016]步骤1.3、控制UVW平台按照预设角度依次旋转n次(n≥2)，每完成一次旋转后控制UVW平台停止，则控制相机采集一次图像；
[0017]步骤1.4、根据旋转获取的所有图像及相机在XY方向的像素当量，获取相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系原点与相机坐标系原点沿X、Y方向距离Δx及Δy；
[0018]步骤1.5、根据夹角ε、Δx及Δy获得相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系系XYθ的映射关系。
[0019]进一步地，控制UVW平台按照预设平移距离分别沿X、Y方向平移的方法包括：[0020]步骤1.1.1、控制UVW平台回零；
[0021]步骤1.1.2、根据预设平移距离计算每次沿X、Y方向平移时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
[0022]步骤1.1.3、根据计算得到U、V及W三轴各轴的运动量，控制UVW平台分别沿X、Y方向平移m次。
[0023]进一步地，控制UVW平台按照预设角度旋转的方法包括：
[0024]步骤1.3.1、控制UVW平台回零；
[0025]步骤1.3.2、根据预设旋转角度计算每次旋转时UVW平台U、V及W三轴各轴的运动量；
[0026]步骤1.3.3、根据计算的U、V及W三轴各轴的运动量控制UVW平台按照预设角度依次旋转旋转n次。
[0027]进一步地，获取相机在XY方向的像素当量及夹角ε的方法为：
[0028]步骤1.2.1、根据每一次平移前及平移后，相机获取的两个图像，获得两个图像在相机坐标系xyθ中的像素变化；
[0029]步骤1.2.2、根据预设平移距离以及每一次平移前及平移后获得的相机坐标系xyθ中两个图像的像素变化，获取相机在XY方向的像素当量及相机坐标系xyθ与UVW平台标定坐标系XYθ的夹角ε。
[0030]进一步地，获取Δx及Δy方法为：
[0031]步骤1.4.1、根据旋转采集的所有图像及相机在XY方向的像素当量，获得采集的所有图像在相机坐标系xyθ中的坐标，根据图像在相机坐标系xyθ中的所有坐标，拟合获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点；
[0032]步骤1.4.2、根据获得的相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点及相机在XY方向的像素当量，获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的原点与相机坐标系xyθ的原点沿X、Y方向距离Δx及Δy
[0033]进一步地，采用最小二乘法拟合获得相机坐标系xyθ中UVW平台标定坐标系XYθ的坐标系原点。
[0034]本发明公开的一种UVW平台标定的修正装置，采用如上任一所述的UVW平台标定的修正方法。
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