[发明专利]一种带倒角工件的视觉垂直定位方法

说明书

本发明公开一种带倒角工件的视觉垂直定位方法，是通过视觉成像系统的垂直光路图分析工件倒角对成像位置的影响，利用待定位工件的几何模型及其与相机成像中心的相对位置建立工件定位坐标、实际坐标和相机成像中心坐标的函数，利用标准工件多次标定来计算相机成像中心坐标，得到工件定位坐标与实际坐标的关系函数，最后根据每次定位结果计算出工件的实际坐标，实现倒角工件精准定位的方法。本发明能有效提高带倒角工件垂直成像的视觉定位精度，降低了定位带倒角工件时对视觉系统配置的严苛要求，提高了设备通用化、智能化程度，推动制造企业工艺升级。

技术领域

本发明涉及机器视觉自动加工领域，特别涉及一种带倒角的工件自动定位方法。

背景技术

在视觉辅助定位加工系统中，机器视觉用来准确定位待加工产品的位置。通常将视觉系统垂直照射在加工范围内。通过采用张正友标定法，视觉系统可精确获取标定平面的对象参数，包括尺寸、坐标等。对于棱角清晰无倒角的工件，将其上表面与标定面重合后，通过识别上表面的形状也可准确获取上表面参数。

实际生产中，绝大部分工件都存在倒角，对于上表面有倒角的工件，使用工件轮廓进行定位时，其在常用视觉系统中形成的图像形状随着工件位置的变化而变化，无法准确定位工件的和位置。使用远心镜头可提高精度。但是远心镜头成本高、体积大，有效视场较小，景深短，限制了应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种带倒角工件的视觉垂直定位方法，是通过视觉成像系统的垂直光路图分析工件倒角对成像位置的影响，利用待定位工件的几何模型以及其与相机成像中心的相对位置建立工件定位坐标、实际坐标和相机成像中心坐标的函数，利用标准工件多次标定来计算相机成像中心坐标，得到工件定位坐标与实际坐标的关系函数，最后根据每次定位结果计算出工件的实际坐标，实现倒角工件精准定位的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

所述带倒角工件为长方体，倒角半径为r，长宽高依次为L、W和H，在标定面上的中心坐标为P(x_p,y_p,0)；根据针孔成像模型，所述相机成像中心坐标为针孔相机模型的聚焦中心M(x₀,y₀,z₀)；设定：

在XOZ平面的X方向上，图像中可观察到的工件左端边界中点为P_lx，右端边界中点为P_rx；图像处理时计算的左端和右端定位坐标分别为P_lx’(a,b_l,0)和P_rx’(c,b_r,0)，P_lx’对应的实际边界点坐标为A(x_a,y_a,z_a)，P_rx’对应的实际边界点坐标为B(x_b,y_b,z_b)。

在YOZ平面的Y方向上，图像中可观察到的工件左端边界中点为P_ly，右端边界中点为P_ry；图像处理时计算的左端和右端定位坐标分别为P_ly’(d_l,e,0)和P_ry’(d_r,f,0)，P_ly’对应的实际边界点坐标为C(x_c,y_c,z_c)，P_ry^’对应的实际边界点坐标为D(x_d,y_d,z_d)。

整个视觉区域被分为3*3个子区域，每个子区域可建立对应的工件定位坐标、实际坐标和相机成像中心坐标的关系函数；

其特征在于：