[发明专利]基于计算机视觉识别焊点中心位置的方法

摘要

本发明公开的基于计算机视觉识别焊点中心位置的方法，通过架设于生产线上方的摄像头采集图像，并输入通过计算机，计算机首先对该图像设置标记位，计算得到焊点的实际偏移量；然后确定二值化的阈值，根据该阈值获得二值化图，通过二值化图确定焊点区域，再识别出焊点中心，之后，确定焊点中心的实际物理坐标，将该实际物理坐标传输给后续机械装置，为其提供定位信息。本发明方法，基于自动识别技术，对焊点的中心位置自动进行识别，对计算机的硬件要求较低，降低了设备造价，特别适合中小企业使用。

主权项

1.一种基于计算机视觉识别焊点中心位置的方法，通过架设于生产线上方的摄像头采集图像，并将该图像传入计算机，通过计算机对其进行分析计算，得到焊点的中心位置坐标，然后，将该中心位置坐标传输给后续机械装置，为机械装置提供定位信息，其特征在于，该方法按以下步骤进行：步骤1：在工件上设置标记位在工件边角等非主体位置设置一个大小确定的圆环形标记位；步骤2：通过架设于生产线上方的摄像头采集图像，并将该图像传入计算机；步骤3：计算目标的实际偏移量根据步骤1设置的圆环形标记位和步骤2采集的图像，设实际内圆圆心的坐标为(0，0)，图像中的内圆圆心坐标为(x，y)，Δx为图像中x坐标相对于实际圆心坐标的偏移量，Δx＝x，Δy为图像中y坐标相对于实际圆心坐标的偏移量，Δy＝y，按照下面的对应关系，计算得到目标的实际偏移量：$\left\{\begin{array}{c}\Delta x^{\prime }=\mathrm{\Delta x}·\frac{r^{\prime }}{r}\\ \Delta y^{\prime }=\mathrm{\Delta y}·\frac{r^{\prime }}{r}\end{array}\right.式中，r\prime 为标示物的实际内圆半径，r为标示物在图像中的内圆半径，\Delta x\prime 为焊点沿x坐标轴的实际偏移量，\Delta y\prime 为焊点沿y坐标轴的实际偏移量；步骤4：确定二值化的阈值进入计算机设计界面，选择局部光照比较理想的焊盘照片，手动框选需识别焊盘的位置，并在该焊盘位置内选定包含光照亮度信息和焊盘的焊点大小、焊点基座颜色信息的焊点区域，然后，将选择框内的图像转换为HSV色系，其转换公式如下：V＝max(R，G，B)$ S=\left\{\begin{array}{cc}[V-\min (R,G,B)/V& V>0\\ 0& V=0\end{array}\right.$ H=\left\{\begin{array}{cc}60(G-B)/\mathrm{SV}& V=R\\ 60[2+(B-R)/\mathrm{SV}& V=G\\ 60+[4+(R-G)/\mathrm{SV}& V=B\\ 0& V=0\\ H+360& H<0\end{array}\right.其中，R、G、B分别表示拍摄到的图像的红色、绿色、蓝色通道的三基色值，H为色调，表示不同的颜色，S为饱和度，表示颜色的纯度，V为亮度，表示颜色的明暗程度，再采用如下公式，计算选择框内的V、H通道的均值\mu V，\mu H：$ {\mu }_f=\underset{(i,j)\in \Omega }{\Sigma }f(i,j)/N_{\Omega },(f=V,H)其中，\Omega 为框内焊点像素集合，N\Omega 为焊点像素集合中的像素点个数，亮度均值\mu V＜75时，采用色度均值\mu H作为二值化的阈值，亮度均值\mu V\ge 75时，采用亮度均值\mu V作为二值化的阈值，即阈值Th得计算公式为：步骤5：获得二值化图根据步骤4确定的二值化阈值Th，采用下式，获得二值化图：$ g(x,y)=\left\{\begin{array}{c}1,f(x,y)\ge \mathrm{Th}\\ 0,f(x,y)<\mathrm{Th}\end{array}\right.式中，g(x，y)为获得的二值图；步骤6：确定焊点区域对步骤5得到的二值图像，进行贴标签，获得标签图像，统计该标签图像中标签编号相同的区域，即连通域中的像素个数，将连通域中像素个数与步骤4中手动框选的焊盘区域中像素个数相近的连通域，确定为焊点区域；步骤7：识别焊点中心对步骤6确定的焊点区域，根据下式计算得到焊点中心坐标：$ x_m=\frac{1}{N_s}·\underset{(x,y)\in S}{\Sigma }x$ y_m=\frac{1}{N_s}·\underset{(x,y)\in S}{\Sigma }y式中，S表示连通域；Ns为连通域中像素的个数；(xm，ym)为焊点中心的坐标；步骤8：确定焊点中心的实际物理坐标若步骤6计算得到的焊点中心处于步骤5确定的焊点区域内，则将步骤7计算获得的焊点中心坐标(xm，ym)与步骤3获得的实际偏移量\Delta x\prime 和\Delta y\prime ，通过下式：$ \left\{\begin{array}{c}{x}^{\prime }=x_m+\Delta x^{\prime }\\ y^{\prime }=y_m+\Delta y^{\prime }\end{array}\right.计算获得焊点中心的实际物理坐标(x\prime ，y\prime )，并将该实际物理坐标(x\prime ，y\prime )输入到后续机械，控制其定位、焊接；若步骤6计算得到的焊点中心在步骤5确定的焊点区域中无法获得或明显偏离该焊点区域时，程序返回一个异常信号，计算机不提示后续机械操作。$$$$$$$$