[发明专利]基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法

说明书

本发明公开了一种基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法，涉及计算机视觉识别领域。该方法包括标定和对位两个阶段，其中，标定流程通过等角度间隔采集的保温器皿或真空器皿图片实现自动计算图像坐标和角度的换算公式，对位流程根据定位到的LOGO定位基准坐标计算需要旋转的角度，实现视觉反馈对位。本发明采用视觉方式代替人工对位的方式，在速度上能够满足流水线的全自动不间断生产需要，在生产效率上得到极大提升，提高了保温器皿或真空器皿打标精度的稳定性，可实现全自动化的打标流程。

技术领域

本发明涉及计算机视觉识别技术领域，具体涉及一种基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法。

背景技术

激光打标，作为一种现代精密加工方法，与印刷、机械刻划、电火花加工等传统的加工方法相比，具有免维护、灵活性高、可靠性高等优势，在五金制品领域得到广泛应用。现有的保温器皿或真空器皿打标主要以人工打标为主。打标时工人将保温器皿或真空器皿的底部卡在专用治具上，使用工作台上固定的线激光将用作定位基准的LOGO与线激光进行对位，然后人工操作打标机进行打标。人工对位的精度因人而异，长时间操作还会因为人员疲劳导致精度下降，人工打标无法做到与产线连线实现全自动化生产。

现有技术中，余德山等人发明的一种圆柱体产品自动找正视觉打标系统，其同样使用回转装置带动圆柱状产品转动实现在柱面上多处位置打标，并使用视觉来辅助找正。张亮等人的旋转打标机同样具有旋转机构带动样品旋转，其视觉部分主要侧重在打标过程中对打标质量进行监控，剔除打标不合格的产品。上述现有技术均不具备对柱面特征进行对位的功能，且使用固定治具仅对少部分形状规则的样品有效，定位精度不高。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种用计算机视觉代替人工对位的方式，在速度上能够满足流水线的全自动不间断生产需要，且定位精度高的基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法，包括步骤：

S1、选定定位基准，训练获得YOLOv3-tiny定位模型；

S2、执行标定流程，通过等角度间隔采集的器皿图片实现LOGO图像基准特征坐标的自动定位，基于定位到的基准特征坐标和对应角度，拟合坐标和角度的换算公式；

S3、执行对位流程，根据定位到的LOGO定位基准坐标计算需要旋转的角度，实现视觉反馈对位。

优选地，在上述的基于2D视觉的3D曲面动态标定实现LOGO对位方法中，所述标定流程包括步骤：

S21、人工将器皿放置在治具上，通过相机获取当前器皿的图像并显示在界面上，将定位基准对位到界面上的标记位置；

S22、将该标记位置设定为对位的零位，控制器皿在零位两侧设定角度范围内按照设定的角度间隔步进旋转，同时触发相机采集对应角度的图像；

S23、基于YOLOv3-tiny定位模型定位步骤S12中采集的图像中LOGO的基准特征坐标；

S24、基于定位到的基准坐标集合和对应图像的角度集合，拟合坐标和角度换算的换算公式，换算公式为线性模型a′＝kx+b，其中k、b为待计算的系数，使用式计算样本实际角度a_i和预测角度a′_i的偏差平方和，依据偏差平方和最小的原则，利用最小二乘法拟合系数k和b；