此前，我們依次講解了軟硬件介紹及計數(shù)實例、相機的基本使用、基于形狀匹配的視覺定位、BLOB有無檢測以及測量尺寸。

　　本期課程，正運動技術(shù)和大家一起分享和標定有關(guān)的詳細知識內(nèi)容。

　機器視覺檢測結(jié)果

　　將機器視覺處理的像素結(jié)果(單位：像素)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實中使用到的實際結(jié)果(單位：毫米)，或者是將機器視覺中使用的圖像坐標轉(zhuǎn)換成世界坐標的過程。

　　測量標定是使用已知尺寸的標準模塊，如已知半徑的小圓塊、已知寬度的小方塊、刻度尺等物品，在使用機器視覺檢測出對應(yīng)尺寸的像素值后，求出實際尺寸值和像素值的比例即像素比例，之后再將檢測的像素結(jié)果乘以像素比例即可得出實際值結(jié)果。

　　坐標標定是指使用機器視覺獲取幾組圖像坐標數(shù)據(jù)(至少9組)，然后輸入對應(yīng)的幾組世界坐標數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計算出矩陣坐標轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后將檢測的圖像坐標結(jié)果按照這個標定系數(shù)轉(zhuǎn)換成世界坐標結(jié)果。

　　1.測量標定

　　測量標定的實施方法比較簡單，只需要將已知尺寸的標準塊放到檢測平臺中，然后使用視覺輸出的像素結(jié)果和已知尺寸計算得到像素比例即可。

　　2.坐標標定--使用標定板

　　標定板的特點是特征點的距離是固定且已知的。我們就可以在標定板上選擇幾組矩陣坐標數(shù)據(jù)，把某個點設(shè)置成坐標原點，再根據(jù)實際圓點(或棋盤格)的距離定義對應(yīng)點的實際坐標，最后再使用視覺檢測出對應(yīng)特征點的圖像坐標即可。得到圖像坐標數(shù)據(jù)和世界坐標數(shù)據(jù)后就可以求出標定系數(shù)。

　　3.坐標標定--不使用標定板

　　在沒有準備標定板的條件下做坐標標定需要運動機構(gòu)如機械手配合。

　　機械手抓取產(chǎn)品按照指定的位置坐標(機械手坐標)走9個點位(這9個點位需要保證在相機拍照的視野范圍內(nèi)),每走到一個點位就使用相機獲取產(chǎn)品特征在當前位置的圖像坐標并記錄圖像坐標數(shù)據(jù)，依次走完9個點位即可。然后再根據(jù)獲取的圖像坐標數(shù)據(jù)和記錄的機械手坐標進行坐標系轉(zhuǎn)換，得出標定系數(shù)。

　　注意：在相機結(jié)構(gòu)和檢測平臺的相對位置發(fā)生變化時需要重新標定!

　　　坐標標定流程圖

　　演示實例說明：本課程實例在《VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(三)--形狀匹配》實例的基礎(chǔ)上增加使用標定板進行坐標標定的功能，并輸出標定后的產(chǎn)品位置。

　　1.打開ZDevelop軟件：點擊[文件]→[打開項目]→選擇“基于形狀匹配的視覺定位”項目。

　　2.修改設(shè)計主界面。

　　3.在global_variable.bas文件中增加定義坐標標定使用到的全局變量。

　　'***********定義坐標標定相關(guān)變量*********************

　　'定義是否使用標定功能標志，0-不使用標定功能，1-使用標定功能

　　GLOBAL DIM d_use_calib

　　d_use_calib = 0

　　'定義標定成功標志，0-標定未成功，1-標定成功

　　GLOBAL DIM d_calib_success

　　d_calib_success = 0

　　'標定參數(shù)

　　GLOBAL ZVOBJECT ca_param

　　'標定參數(shù)數(shù)組，依次為：標定類型、對比度、極性、最小面積、最大面積、世界坐標點間距

　　GLOBAL DIM d_ca_param(6) 'd開頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　'標定誤差，最小誤差、最大誤差、平均誤差

　　GLOBAL DIM ca_min_err,ca_max_err,ca_avg_err

　　ca_min_err = 0

　　ca_max_err = 0

　　ca_avg_err = 0

　　'常用顏色變量

　　GLOBAL C_RED, C_GREEN, C_BLUE, C_YELLOW

　　C_RED = RGB(255, 0, 0)

　　C_GREEN = RGB( 0,255, 0)

　　C_BLUE = RGB( 0, 0,255)

　　C_YELLOW= RGB(255,255, 0)

　　'標定矩陣

　　GLOBAL ZVOBJECT ca_mat

　　'***********結(jié)束定義坐標標定相關(guān)變量******************

　　4.在InitLocator.bas文件中初始化坐標標定相關(guān)的測量參數(shù)。

　　'初始化坐標標定相關(guān)的變量

　　d_ca_param(0) = 0 '標定類型

　　d_ca_param(1) = 120 '對比度

　　d_ca_param(2) = 0 '極性

　　d_ca_param(3) = 80 '最小面積

　　d_ca_param(4) = 20000 '最大面積

　　d_ca_param(5) = 9 '世界坐標點間距

　　ca_min_err = 0 '最小誤差

　　ca_max_err = 0 '最大誤差

　　ca_avg_err = 0 '平均誤差

　　5.新建主界面按下【坐標標定】按鈕時彈出的窗口界面calib，并設(shè)計界面布局。

　　6.在calib窗口界面中關(guān)聯(lián)元件變量。

　　7.添加在主界面按下【坐標標定】按鈕時響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)名。

　　'點擊主界面坐標標定按鈕時響應(yīng)的函數(shù)

　　GLOBAL SUB btn_calib()

　　ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(13, 91), HMI_CONTROLSIZEY(13, 91)) '設(shè)置坐標標定窗口鎖存通道0的鎖存大小

　　ZV_LATCHCLEAR(0) '將鎖存通道0清空

　　ZV_LATCH(grabImg, 0) '顯示采集圖像顯示到鎖存通道0中

　　HMI_SHOWWINDOW(13)

　　END SUB

　　8.添加在calib界面按下【提取mark點】按鈕時響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)名。

　　'坐標標定界面按下提取mark點按鈕時響應(yīng)的函數(shù)

　　GLOBAL SUB btn_ca_extract()

　    　ZVOBJECT inppts, ppts, wpts

    　　'提取像素坐標

    　　ZV_CALGETSCAPTS(grabImg, inppts, d_ca_param(1), d_ca_param(2), d_ca_param(3), d_ca_param(4))

    　　ZV_MATINFO (inppts, 400)

    　　DIM row,col

    　　row = TABLE(400)

    　　col = TABLE(401)

    　　if(row * col = 18) then

    　　    TABLE(150) = 1 '提取mark點成功

    　　else

        　　TABLE(150) = 0 '提取mark點失敗

        　　return

    　　endif

    　　'根據(jù)mrak點間距和像素坐標計算世界坐標

    　　ZV_CALGETPTSMAP(inppts,ppts,wpts,d_ca_param(5))

    　　ZV_MATINFO (ppts, 400)

    　　row = TABLE(400)

    　　col = TABLE(401)

    　　if(row * col = 18) then

    　　    TABLE(150) = 1 '提取mark點成功

    　　else

        　　TABLE(150) = 0 '提取mark點失敗

        　　return

    　　endif

    　　'像素坐標和世界坐標放入table中

    　　DIM i

    　　FOR i=0 TO row-1

        　　ZV_MATGETROW (ppts, i, col, 81 + i*col)

        　　ZV_MATGETROW (wpts, i, col, 131 + i*col)

    　　NEXT

    　　'設(shè)置用于繪制mark點的圖像

    　　ZVOBJECT color

    　　ZV_GRAYTORGB(grabImg, color)

    　　'和繪制mark點的十字架

    　　DIM j, pixNum '像素個數(shù)

    　　pixNum = 0

    　　FOR i=0 TO 2

        　　FOR j=0 TO 2

            　　ZV_MARKER(color, TABLE(81 + 2 * pixNum), TABLE(81 + 2 * pixNum + 1), 0, 40, C_GREEN)

            　　pixNum = pixNum + 1

        　　NEXT

    　　NEXT

    　　'用文本繪制mark點的序號

    　　FOR i=0 TO 8

    　　    ZV_TEXT (color, TOSTR(i,1,0), TABLE(81+2*i)-20, TABLE(81+2*i +1)-40, 20, C_BLUE)

    　　NEXT

　    　ZV_LATCH(color, 0)

　　end sub

　　在calib界面按下【提取mark點】按鈕時仿真效果圖。

　　9.添加在calib界面按下【標定】按鈕時響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)名。

　　'坐標標定界面按下標定按鈕時響應(yīng)的函數(shù)

　　global sub btn_ca_calib()

    　　ZV_IMGINFO(grabImg,0)

    　　ZV_CALCAM(ppts,wpts,ca_param,TABLE(0),TABLE(1),d_ca_param(0))

    　　is_ca_success=1

    　　'計算標定誤差

    　　ZV_CALERROR(ca_param, ppts, wpts, 0)

    　　ca_min_err = TABLE(1)

    　　ca_max_err = TABLE(2)

    　　ca_avg_err = TABLE(0)

　　end sub

　　　　在calib界面按下【標定】按鈕時仿真效果圖

　　10.添加在calib界面按下【返回】按鈕時響應(yīng)的函數(shù)，并關(guān)聯(lián)動作函數(shù)名。

　　'坐標標定界面按下返回按鈕時響應(yīng)的函數(shù)

　　global sub btn_ca_param_rtn()

　　    HMI_CLOSEWINDOW(13)

　　end sub

　　11.修改匹配測試子函數(shù)中匹配結(jié)果輸出部分的指令代碼。

　　if(is_ca_success = 1 AND TABLE(300)) then

                    　　ZV_GETRIGIDVECTOR(mat_rigid1, 0, 0, 0, TABLE(4), TABLE(5), TABLE(6))'計算剛性變換矩陣

                    　　ZV_CONTAFFINE(contlist1, mat_rigid1, tsContlist1)'對輪廓或輪廓序列進行仿射變換

                    　　ZV_CONTLIST(colorImg, tsContlist1, ZV_COLOR(0, 255, 0), 0)'在colorSubImg圖像上繪制綠色的輪廓序列

                    　　ZV_CALTRANSW(ca_param, TABLE(4),TABLE(5),4)

                    　　d_match_rst(0) = TABLE(3)

                    　　d_match_rst(1) = TABLE(4)

                    　　d_match_rst(2) = TABLE(5)

                    　　d_match_rst(3) = TABLE(6)

                    　　d_match_rst(4) = TABLE(7)

                　　else

                    　　d_match_rst(0) = TABLE(3)

                    　　d_match_rst(1) = TABLE(4)

                    　　d_match_rst(2) = TABLE(5)

                    　　d_match_rst(3) = TABLE(6)

                    　　d_match_rst(4) = TABLE(7)

                    　　ZV_GETRIGIDVECTOR(mat_rigid1, 0, 0, 0, TABLE(4), TABLE(5), TABLE(6))'計算剛性變換矩陣

                    　　ZV_CONTAFFINE(contlist1, mat_rigid1, tsContlist1)'對輪廓或輪廓序列進行仿射變換

                    　　ZV_CONTLIST(colorImg, tsContlist1, ZV_COLOR(0, 255, 0), 0)'在colorSubImg圖像上繪制綠色的輪廓序列

                　　endif

【單次執(zhí)行】按鈕按下時的仿真效果圖

　　　　使用標定功能的檢測效果圖

　　　　不使用標定功能的檢測效果圖

      本次，正運動技術(shù)VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(六)——標定功能就分享到這里，更多精彩內(nèi)容請關(guān)注“正運動小助手”公眾號。

　　本文由正運動技術(shù)原創(chuàng)，歡迎大家轉(zhuǎn)載，共同學(xué)習(xí)，一起提高中國智能制造水平。文章版權(quán)歸正運動技術(shù)所有，如有轉(zhuǎn)載請注明文章來源。