[发明专利]一种机器人视觉伺服系统的快速聚焦方法

说明书

一种机器人视觉伺服系统的快速聚焦方法，属于图像处理领域。现有的机械式聚焦技术，存在变焦能力差、速度慢的问题，难以满足视觉伺服实时性要求。本发明方法为机器人机械臂末端相机安装液态镜头；多次采集获得图像时的液态镜头的电流，以及相机与目标物体之间的距离数据；确定最大锐度的图像及对应的液态镜头的电流以及相机与目标物体之间的距离数据；重复上述内容，获得多组最大锐度的电流及距离数据，建立最大锐度的电流与距离之间的关系模型，通过系统辨识方法得到模型参数；利用建立的关系模型，结合距离信息，得到液态镜头变焦所需的电流值，进而控制液态镜头进行变焦。本发明方法保证视觉伺服系统的快速聚焦，和目标物体成像清晰度。

技术领域

本发明涉及一种聚焦方法，特别涉及一种机器人视觉伺服系统的快速聚焦方法。

背景技术

使用相机获取图像，并对图像进行处理，分析和理解，从而给机器人提供反馈信息，对机器人进行控制的技术称为视觉伺服技术。目前，随着无人工厂概念的提出与发展，视觉伺服技术在工业中使用越来越广泛。将相机安装在机器人末端的视觉伺服系统，最大特点是相机将随机器人末端一起运动，图像变化迅速。在视觉伺服系统中，图像的清晰程度决定了视觉伺服中机器人控制的稳定性和精度。因此我们需要在机器人移动过程中，相机可以实时快速变焦，获取清晰的图像，从而可以保证视觉伺服的稳定性。传统的机械式聚焦技术，通过计算图像的清晰度，改变感光片的位置，调整透镜与感光片之间距离的方法，变焦能力差，速度慢，难以满足视觉伺服实时性条件。为此，需要为相机安装在机器人末端位置的视觉伺服系统提供一种快速的自动聚焦技术，满足视觉伺服对实时性以及图像清晰度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的机械式聚焦技术，存在变焦能力差、速度慢的问题，难以满足视觉伺服实时性要求，而提出一种机器人视觉伺服系统的快速聚焦方法。

一种机器人视觉伺服系统的快速聚焦方法，所述方法为，首先，采集多组最大锐度下的电流，以及相机距离目标物体的距离数据；然后，建立电流与距离之间的关系模型，并通过系统辨识和参数拟合方法确定模型中的未知参数，确定最终的关系模型；最后，获得相机与目标物体间的距离数据，代入确定的最终的关系模型，反推液态镜头变焦所需要的电流值，进而控制液态镜头进行变焦。具体包括以下步骤：

步骤一、将相机安装在机器人的机械臂末端，使相机能够随机械臂一起移动，并能利用相机采集目标物体图像的程度；之后为相机安装液态镜头，调节液态镜头的电流为零；

步骤二、移动机器人至位形空间内的位置，多次调整电流并采集获得图像时的液态镜头的电流，以及相机与目标物体之间的距离数据；位形空间内，是指机器人进行正常目标物体拍摄工作的位置；

步骤二一、将机器人移动至机械臂的位形空间内，调节机械臂末端安装的相机至可拍摄目标物体的位置，将液态镜头的电流设置为零，调节相机，使相机视野内图像清晰；

步骤二二、移动机械臂，计算此时相机距离目标物体顶部表面的垂直距离；且小步长调节电流，观察锐度变化值，直到得到锐度最大时的电流，记录此时电流和距离数据；

步骤二三、多次重复步骤步骤二二，获取多组电流与距离数据；

步骤三、计算获得的图像的锐度，确定获得的图像中具有最大锐度的图像，并确定具有最大锐度的图像对应的液态镜头的电流以及相机与目标物体之间的距离数据；

步骤四、重复步骤二和步骤三的内容，获得多组最大锐度的图像对应的液态镜头的电流以及相机与目标物体之间的距离数据，以建立确定出的最大锐度的图像对应的电流与距离之间的关系模型，通过系统辨识的方法得到模型参数；

步骤四一、根据液态镜头焦距和电流关系以及透镜投影的物理定律，建立如下电流与距离关系模型公式：