[发明专利]一种基于机器视觉的箱体定位控制系统及其方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的箱体定位控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1.安装于装料位前方的限位开关，在装料箱到达装料工位后挡停装料箱，并通过PLC控制器向工控机发送装料箱到达工位的信号，同时修正次数i置为零；

步骤2.工控机收到信号后，控制安装于装料箱两侧的工业相机A和B，分别采集X和Y两个方向上当前箱体的图像，采集到的图像信息实时传送给图像信息处理单元，通过模板匹配切割出箱子箱口的部分；

步骤3.针对步骤2切割出的箱子箱口图片，利用高斯滤波对其进行降噪，图像处理单元的工控机对图像进行预处理，使用Canny算法提取箱体图像边缘；

步骤4.以灌料口的圆心为基准位置，计算得到装料箱箱口实际圆心分别与该基准位置在X、Y方向上的位置偏差ΔA_X和ΔA_Y，进而得到执行单元的气动气缸需要推动的距离，如果该距离小于设定阈值，则顶升机构抬升执行装料操作，装料完毕后气动气缸退回初始位置，然后返回步骤1，否则判断修正次数i是否小于3，如果i小于3，则依照位置偏差值控制执行单元的气动气缸运动修正箱体，修正次数i加1，然后返回步骤2，如果i不小于3，则人工进行修正对齐，然后执行装料操作，装料完毕后气动气缸退回初始位置，返回步骤1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2进一步包括：

步骤2-1.读取目标图像I(x,y)和模板图像T(x,y)，其中，(x,y)表示图像中像素的坐标，I(x,y)表示目标图像，T(x,y)表示已知的用来匹配的箱口模板图像；

步骤2-2.利用标准化插值平方和匹配算法进行模板匹配；

步骤2-3.将获得的匹配结果进行归一化处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2.2中，标准化插值平方和匹配算法的数学公式如下所示：

其中，R(x,y)的值表示了(x,y)位置处的相似度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤3进一步包括：

步骤3-1.利用高斯滤波函数，对装料箱箱口图像进行预处理；用模板图像T(x,y)扫描装料箱箱口图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值；

步骤3-2.对装料箱箱口图片进行灰度化处理，然后利用高斯滤波器平滑灰度化处理后的图像，高斯平滑函数为：

其中，f(x,y)为原图像矩阵，H(x,y)为高斯核，G(x,y)是平滑后的矩阵，x,y为像素坐标；

步骤3-3.然后计算平滑后的图像x和y方向的梯度值g_x(x,y)和g_y(x,y)，如果一个像素点在梯度方向上的梯度值最大，则属于边缘，否则不是边缘，将灰度值设为0，从而获得箱口的图像边缘。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3.1中，采用高斯二维滤波对装料箱箱口图像进行预处理，如公式(3)所示：

其中，G(u,v)为像素值，σ为加权系数，u,v为像素坐标。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3.3中，计算得到梯度值g(x,y)和梯度方向θ的公式如下：