VisionPro 標定與創建坐標系(Calibration and Fixturing)(二)


本文主要介紹Fixture創建的坐標系的意義以及CogFixture工具的使用方法。
同Calibration一樣,fixture同樣創建一個新的坐標系,不同之處在於經過Calibration之后生成的是一個固定坐標系,而Fixture之后是一個“隨動”的坐標系。此外,經過Calibration之后的坐標空間一般為物理坐標空間,而Fixture之后的坐標空間取決於輸入圖像的坐標空間,即輸入空間為像素空間,新創建的坐標空間以像素為單位坐標;輸入空間為物理坐標空間,則新創建的坐標系以物理空間(如mm)為基本單位坐標。
假設現在用戶要通過測量零件右上角的圓孔直徑來判斷當前產品是否合格,而該零件每次進入相機視野的位置姿態都是不確定的,如下圖所示。要測量圓孔的直徑需要使用CogFindCircleTool,在對該工具進行參數設置時需要手動輸入或者通過交互窗口確定確定圓形卡尺工具的位置,Calibration之后只能獲取在物理坐標系下的測量值,要測量的圓形通孔每次在Calibrated Coordinate (標定坐標系)下的坐標並不相同,所以如果圓孔在標定坐標系下的坐標值不固定就會導致檢測失敗的情況,這是我們不願意看到的。
在這里插入圖片描述
不難發現,零件右上角圓孔的位置相對於零件的位置是不會變換的,也就是所如果以零件本身為參照物的話,右上角的通孔出現的一個固定坐標值的位置。在這里插入圖片描述
采集一幅包含該零件的圖像作為參考圖像,使用CogPMAlignTool工具創建零件的匹配模板,每次采集到待測量圖像先進行模板匹配,確定零件在圖像中的位置與姿態,然后使用CogFixturetool根據零件相對於模板圖像的位姿關系建立一個新的坐標系Fixtured Coordinate。CogFixtureTool在運行時執行兩項操作:

  • 創建一個坐標系並添加到該圖像的坐標空間樹。
  • 創建一幅輸出圖像,如果是使用的CogPMAlignTool提供的位置姿態,原點為CogPMAlignTool的匹配點。
    CogFixtureTool需要的輸入參數
  • InputImage,輸入圖像,告訴工具將要對哪副圖像進行坐標轉換
  • 轉換參數,告訴工具對圖像進行怎樣的變換(平移與旋轉)
  • 轉換后的坐標空間名稱,默認值為Fixtured

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實現Fixture功能,創建“隨動”坐標系,除了實現CogFixtureTool外,還可以使用CogFixtureNPointToNPointTool。與CogCalibNPointToPointTool類似,都是通過不同坐標系下的兩組點集求解不同坐標系之間的映射關系。不同的是,Calibrate之后的坐標系是一個固定的坐標系,而Fixture之后的坐標系是根據提供的對應點每次重新建立。對於Calibrate建立的坐標系,固定的像素坐標對應固定的物理坐標 ,而對於Fixture建立的坐標系,固定的像素坐標值對應的物理坐標值不同(除非兩次提供的輸入圖像完全相同)。
使用CogFixtureNPointToNPointTool創建坐標系有兩種不同的方式。

    • Reference fixturing (參考法建立坐標系)
    • Geometric fixturing(幾何法建立坐標系)
      使用Referrnce fixture,需要在參考圖像中指定要建立坐標系的位置以及姿態(通過交互見面手動拖放實現),每次程序運行時需要用戶通過其他工具提供指定的參考點的坐標值,這些坐標值可以是像素坐標系下的值。通過交互界面手動拖放建立坐標系為Fixtured 坐標系,手動指定的特征點為Raw Fixture 坐標空間,通過提取工具計算得到的特征點的坐標在UnFixutred坐標系下。CogCalibNPointToPointTool同不對Reference Image作任何處理,參考圖像僅僅是為了建立坐標系與標記特征點更加方便直觀。用於定位的特征點的坐標必須由其他工具來提供,CogCalibNPointToPointTool只是用來建立坐標關系,沒有提取特征點的功能。
      使用Geometric fixture方式,一般是基於明確的產品尺寸,提供的特征點的坐標是在某一個已知的物理坐標系下,通過Geometric 方法得到的輸出圖像是在物理坐標系下的圖像,后續工具可以直接處理得到真實的物理坐標數據。通過Geometric 方式可以同時完成標定與Fixture,就是所謂的“一步標定”,這種方式並不推薦,原因有兩點:①需要知道定位目標的尺寸圖②精度一般不高。
      在這里插入圖片描述


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