[发明专利]基于视觉精度运动机构的高精度修正控制系统及修正方法

说明书

本发明提供了基于视觉精度运动机构的高精度修正控制系统及修正方法，高精度修正控制系统包括相机模组、对位控制模组和运动模组；运动模组包括电机以及由电机驱动的移动机构；对位控制模组包括图像处理模块和移动控制模块，图像处理模块用于对相机模组所拍摄图像的分析处理，以获得图像中标记点的坐标数据；移动控制模块包括坐标计算单元和控制信号单元，坐标计算单元用于计算标记点和运动模组上待对位点在图像坐标系或相机坐标系下的XY坐标差，控制信号单元基于XY坐标差生成对所述电机的驱动信号。通过本发明的高精度修正控制系统及方法能够在机械系统最大精度下，借助视觉系统反馈，进行机械亚精度控制。

技术领域

在本发明涉及机器视觉检测技术，尤其是基于视觉精度运动机构的高精度修正控制系统及修正方法。

背景技术

在机器视觉对位装配中主要涉及平面对位和曲面对位，平面对位主要是实现两个平板工件的对位装配，比如屏幕的对位贴合。平面对位只需基于平面坐标信息即可完成，而对于复杂曲面的对位，则需加入高度信息从而建立工件的三维数据模型。在平面对位和曲面对位中，通常会基于工件上标记点的准确识别定位，实现工件的姿态确定。在实际生产中，待对位工件可能是以未知的姿态呈现到装配平台上，因此，为实现准确对位，通常会基于实际检测到的姿态和标准姿态进行对比得到偏移量，进而通过运动平台将工件调整到标准姿态。因此，待对位工件位姿信息的精确度以及运动平台的机械精度成为了影响装配精度的关键要素，对于装配质量起到了决定性的作用。

由于工件位姿信息的估计通常是基于对工件上标记点坐标数据的测量结果，因此，在一些借助于运动平台进行标记点坐标数据的对位测量方案中，运动平台的运动误差成为了标记点定位精度一个主要的影响因素。

运动平台通常由运动机构和高精度机电系统构成，由机械结构实现的运动机构精度受限于机械系统的制造工艺特性，其运动误差通常远大于视觉系统所能达到的精度，其差别水平通常会达到一个或多个数量级。也就是说，运动机构的精度等级与视觉系统的误差等级差距至少是1个数量级（10倍以上）。运动机构的运动误差来源主要为：机械系统（动力、传动等）之间的配合，控制系统的最小控制精度等。运动平台的精度是整个对位系统精度的基础，如果运动平台本身的重复运动精度就不是很高，那么就无法保证视觉系统的精度。而对于特定的运动机构，在机构生成稳定的情况下，产品对位贴合好以后，产品本身的贴合效果受机构的固定系统误差（机械误差）影响，会有一个固定的偏移量，而且这个固定的偏移量是难以通过调整机构来消除的。因此，通过视觉系统添加一个固定补偿值来消除整个机构的固定误差成为了一种提高对位精度的可行方式。然而，该方式虽然在一定程度上减小了运动平台的整体运动误差，但是，其最优结果也仅仅是最大程度的接近运动平台的最高设计精度，其无法突破该最高精度，而采用更高精度设计的运动平台则又不可避免的提升了成本。

发明内容

本发明的目的在于至少部分的解决上述现有技术问题，提供基于视觉精度运动机构的高精度修正控制系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供了基于视觉精度运动机构的高精度修正控制系统，包括相机模组、对位控制模组和运动模组；

运动模组包括电机以及由电机驱动的移动机构；

对位控制模组包括图像处理模块和移动控制模块，图像处理模块用于对相机模组所拍摄图像的分析处理，以获得图像中标记点的坐标数据；

移动控制模块包括坐标计算单元和控制信号单元，坐标计算单元用于计算标记点和运动模组上待对位点在图像坐标系或相机坐标系下的XY坐标差，控制信号单元基于XY坐标差生成对所述电机的驱动信号。

优选的，控制信号单元包括用于生成标准驱动脉冲信号的第一信号子单元，以及用于生成非标驱动脉冲信号的第二信号子单元，所述非标驱动脉冲信号的脉冲宽度小于标准驱动脉冲信号的脉冲宽度。

优选的，所述非标驱动脉冲信号的脉冲宽度为标准驱动脉冲信号的脉冲宽度的1/10-1/3。