在过去几年里,使用机器视觉做为关键元件的运动控制系统渐渐普及。越来越多工程师和科学家发现,结合目前的机器视觉和运动控制技术,可以在解决困难的应用问题时提供许多优势。软体及硬体技术方面的进步亦有助于推动这种趋势,拜它们所赐,结合运动控制和机器视觉的系统更加容易实现,成本也较低。在设计这一类的系统时,应该留意目前的技术进步、方法,以及设计用来帮助布署系统的工具。
在建立视觉导引运动控制系统时,有几件事情要考虑。首先要考虑的事情之一就是要如何设定系统。就拿一个在行动电话上加上盖子的视觉导引运动系统而言,电话每次的位置和方向未必都相同。为了让它容易操作,可以把行动电话放在一个X-Y-Theta平台上,用来同时修正位置及方向。在此可以使用视觉来定位盖子,并测量需要进行多大的动作,才能正确地放置盖子及改变其走向。在建立这一类系统时,必须考虑多项问题,包括视觉如何与运动通讯,以便正确地将零件移到位置上。要让运动和视觉元件之间能够进行通讯,需要使用一种校准方式。如(图一)所示,在校准视觉导引运动系统时,必须考虑几个步骤如下。
- (1)应该排除影像系统中的任何扭曲现象,它们可能导致运动控制系统解读的距离不正确;
- (2)必须将影像中测得的距离(通常以像素为单位)与在平台或马达上测得的距离(例如几步或计数)建立关联;
- (3)最后,必须将视觉座标系统与运动控制系统建立关联,以修正两个座标系统之间的任何误差。
要从影像中的距离转换成运动控制系统中的距离,视多项参数而定,包括摄影机与被移动之物体之间的距离,以及透镜类型。在摄影机上使用不同的缩放程度,会从摄影机的角度改变物体的大小,结果对该物体进行的测量都会和移动摄影机之前获得的测量结果不同。图一为简单的视觉及运动系统流程显示图。
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