UVW平台校准方法及装置制造方法及图纸

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，以及预设的旋转角度α，控制UVW平台进行一系列平移及旋转运动，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。根据标记点在平移前后的平台坐标变化量和图像坐标变化量，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。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及机器视觉对位领域，尤其涉及一种UVW平台校准方法及装置。
技术介绍
目前，机器视觉对位系统广泛应用在机械加工和物料传输等领域。其中，所述机器视觉对位系统一般包括：图像采集装置、可运动的工作平台和控制设备，所述图像采集装置用于采集放置有物料的工作平台的图像，所述控制设备用于接收所述图像采集装置传输的图像，并获取平台平面和图像平面之间的映射关系，以通过该映射关系实现校准。目前，常用的工作平台为XYθ平台，所述XYθ平台包括三个层叠安装的工作轴，即X轴、Y轴和θ轴，在控制设备的控制下，三个工作轴能够分别独立的向X方向平动、向Y方向平动，并绕θ方向旋转。根据各个工作轴的独立运动量，以及图像采集装置获取到的图像，所述控制设备能够确定平台平面和图像平面之间的映射关系，从而实现对XYθ平台的校准。另外，随着视觉对位系统的发展，又出现一种新型的工作平台：UVW平台，所述UVW平台包括U轴、V轴和W轴三个工作轴。所述三个工作轴安装在同一层，通过协同运动，完成工作台的平移和旋转，从而简化了工作平台的结构，降低了工作平台的厚度，具有结构紧凑、角度转动精度高等优势，应用日益广泛。但是，专利技术人在本申请的研究过程中发现，不同于XYθ平台，UVW平台为了实现平移和旋转，通常需要三轴协同运动，从而无法根据各个工作轴的独立运动量，获取平台平面和图像平面之间的映射关系，而目前还不存在一种针对UVW平台的校准方法。
技术实现思路
<br>为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种UVW平台校准方法及装置。根据本公开实施例的第一方面，提供一种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RX、图像坐标系在Y方向的分辨率RY，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(X0,Y0)；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(x0,y0)，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：XY1=RX.cos(ω)-RY.sin(ω)X0RX.sin(ω)RY.cos(ω)Y0001x-x0y-y01;]]>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。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，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：U=Uxtanθ+Uy(1cosθ-1)-Xtanθ+Y-[attanθ-bt(1cosθ-1)]V=Vxtanθ+Vy(1cosθ-1)-Xtanθ+Y-[attanθ-bt(1cosθ-1)]W=Wx(1cosθ-1)-Wytanθ+X+Ytanθ-[at(1cosθ-1)-bttanθ];]]>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：U=Uxsinθ+Uy(cosθ-1)+Y-[at(sinθ-1)+btcosθ]V=Vxsinθ+Vy(cosθ-1)+Y-[at(sinθ-1)+btcosθ]W=Wx(cosθ-1)-Wysinθ+X-[at(cosθ-1)-btsinθ];]]>其中，(Ux,Uy)、(Vx,Vy)、(Wx,Wy)和(at,bt)为所述UVW平台的规格参数，(Ux,Uy)、(Vx,Vy)和(Wx,Wy)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(Ux,Uy)，(Vx,Vy)，(Wx,Wy)，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。结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，根据以下公式，计算所述第一类型参数：ΔXΔY=RX.cos(ω)-RY.sin(ω)RX.sin(ω)RY.cos(ω)ΔxΔy;]]>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。结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，计算所述第二类型参数：X0Y0=cosα-1-sinαsinαcosα-1-1RX.cos(ω)-RY.sin(ω)RX.sin(ω)RY.cos(ω)x1-x0y1-y0;]]>其中，(x0,y0)和(X0,Y0)分别是标记点在旋转前的图像坐标和平台坐标，(x1,y1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标。结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，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(X1,Y1)，所述标记点的第一平台坐标(X1,Y1)为所述标记点在UVW平台旋转α角后的平台坐标：X1Y1=cosα-1-sinαsin&a本文档来自技高网...

【技术保护点】
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RX、图像坐标系在Y方向的分辨率RY，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(X0,Y0)；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(x0,y0)，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：XY1=RX·cos(ω)-RY·sin(ω)X0RX·sin(ω)RY·cos(ω)Y0001x-x0y-y01;]]>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。...

【技术特征摘要】
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RX、图像坐标
系在Y方向的分辨率RY，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(X0,Y0)；
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(x0,y0)，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：
XY1=RX·cos(ω)-RY·sin(ω)X0RX·sin(ω)RY·cos(ω)Y0001x-x0y-y01;]]>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：
U=Uxtanθ+Uy(1cosθ-1)-Xtanθ+Y-[attanθ-bt(1cosθ-1)]V=Vxtanθ+Vy(1cosθ-1)-Xtanθ+Y-[attanθ-bt(1cosθ-1)]W=Wx(1cosθ-1)-Wytanθ+X+Ytanθ-[at(1cosθ-1)-bttanθ];]]>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：
U=Uxsinθ+Uy(cosθ-1)+Y-[at(sinθ-1)+btcosθ]V=Vxsinθ+Vy(cosθ-1)+Y-[at(sinθ-1)+btcosθ]W=Wx(cosθ-1)-Wysinθ+X-[at(cosθ-1)-btsinθ];]]>其中，(Ux,Uy)、(Vx,Vy)、(Wx,Wy)和(at,bt)为所述UVW平台的规格参数，(Ux,Uy)、
(Vx,Vy)和(Wx,Wy)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(Ux,Uy)，(Vx,Vy)，(Wx,Wy)，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：
ΔXΔY=RX·cos(ω)-RY·sin(ω)RX·sin(ω)RY·cos(ω)ΔxΔy;]]>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：
X0Y0=cosα-1-sinαsinαcosα-1-1RX·cos(ω)-RY·sin(ω)RX·sin(ω)RY·cos(ω)x1-x0y1-y0;]]>其中，(x0,y0)和(X0,Y0)分别是标记点在旋转前的图像坐标和平台坐标，(x1,y1)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(X1,Y1)，所述标记点的第一平
台坐标(X1,Y1)为所述标记点在UVW平台旋转α角后的平台坐标：
X1Y1=cosα-1-sinαsinαcosα-1-1RX·cos(ω)-RY·sin(ω)RX·sin(ω)RY·cos(ω)x1-x0y1-y0;]]>其中，(x1,y1)是所述标记点在旋转α角后的图像坐标，(x0,y0)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：1-cosβsinβ-sinβ1-cosβX1Y1;]]>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(XR,YR)，根据所述标记点的
第一平台坐标(X1,Y1)、标记点在旋转和平移前的图像坐标(xR,yR)、标记点在旋转和平移
后的图像坐标(xRef,yRef)，以及所述第一类型参数，计算所述第二平台坐标(XR,YR)；
54)判断所述第二平台坐标(XR,YR)和第一平台坐标(X1,Y1)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(XR,YR)为UVW平台在旋转前，所述标记点的平台
坐标(X0,Y0)，若否，设定所述第二平台坐标(XR,YR)作为第一平台坐标(X1,Y1)，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志强，杨艺，胡坤，李艳萍，钟克洪，
申请(专利权)人：北京凌云光技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11