机器视觉软件sherlock在生产线零件对准方面的应用

１ 概述

在机器视觉检测过程中，通常需要通过夹具来对每一个检测的零件进行定位，以保证光源照射到零件而让相机能拍摄到被照射的零件，从而使位置传感器能够在同一位置进行触发，防止零件发生晃动或旋转。每一个所要检测的零件到达检测区域时，视觉系统都要对它进行检测。但是在很多情况下，即使夹具特别精确，也不能保证零件位置不发生变化。因为零件不可能总是准确的定位在期望的位置，即零件不能重复地关于摄像机定位。

在很多情况下，这种未对准可以使用相关测量方法进行补偿。例如，在Ｓｈｅｒｌｏｃｋ软件中可以得到零件的长度，方法是使用线ｐｅｅｋ找到所要测量的端点，然后使用距离公式计算两个端点之间的距离。这样，测量值就将保持恒定。只要它的一个端点没有移出相应的线区域即可。

然而，一些情况下则需要绝对对准。此时如果使用理想模板，或者测量的是一个小零件，若还不考虑零件位置的正常变化，那么过度扩大感兴趣区域就不太可能保证鲁棒性。在这些情况下，利用机器视觉软件ｓｈｅｒｌｏｃｋ的ｌａｎｄｍａｒｋ就很容易解决零件不能对准的问题。

２　零件对准工作过程

当检测的零件不在最初训练的位置时，Ｓｈｅｒｌｏｃｋ的零件对准功能依靠Ｌａｎｄｍａｒｋｓ可自动找到所要检测的位置。所有点的读数都可以在读数编辑对话框中标记为Ｌａｎｄｍａｒｋ。通过指令返回Ｌａｎｄｍａｒｋｓ标记点的位置后，便可根据ｌａｎｄｍａｒｋｓ的位置对所要处理的ｐｅｅｋ进行自动定位。

２．１ 零件只发生移动时的对准

当所检测的零件只发生Ｘ方向或Ｙ方向的移动时，只需要一个ｌａｎｄｍａｒｋ点进行定位就可以实现自动对准。其操作过程如下：

（１）首先在所拍摄的合格零件图像上选定一个点作为定位点(ｌａｎｄｍａｒｋ)，如利用矩形ｐｅｅｋ的Ｓｍａｒｔ-Ｓｅａｒｃｈ分析算法对零件的某一特征部分进行训练，并将该特征的ｂｅｓｔ ｐｏｉｎｔ作为定位点（ｌａｎｄｍａｒｋ）。

（２）将矩形ｐｅｅｋ的范围拉大，使所检测的零件中与所训练的特征相应的特征部分总在该ｐｅｅｋ范围内。

（３）对需要检测的区域进行训练，并添加相应的程序。

（４）运行检测程序，当零件位置发生移动时，所要检测部位的ｐｅｅｋ就会根据ｌａｎｄｍａｒｋ点自动精确的找到所要检测的部位，并进行检测。

图１中，将十字架作为训练模板，十字架的中心作为ｌａｎｄｍａｒｋ,需要检测的位置为梳状齿。当零件发生移动时，ｐｅｅｋ Ｂ可以自动找到所要检测的位置。

２．２ 零件既发生移动又有旋转时的对准

当检测的零件相对于训练模板在位置上既有Ｘ、Ｙ方向移动，又发生了旋转时，用一个ｌａｎｄｍａｒｋ就不能找到所要检测的位置。此时可在ｓｈｅｒｌｏｃｋ中使用两个ｌａｎｄｍａｒｋｓ来实现自动对准。其中一个ｌａｎｄ-ｍａｒｋ计算移动的信息，另一个计算旋转的信息。其操作过程如下：

（１） 在所拍摄的合格零件图像上选定两个可以被可靠定位的特征点作为定位点（ｌａｎｄｍａｒｋｓ）进行训练。

（２） 训练完成后分别将两个特征点的ｐｅｅｋ拉大，以使每一个特征点都在自己的ｐｅｅｋ范围内。

（３） 对需要检测的区域进行训练，并添加相应的程序。

（４） 运行检测程序，当零件位置既发生移动，又发生旋转时，所要检测部位的ｐｅｅｋ就会根据ｌａｎｄ-ｍａｒｋ点自动精确的找到所要检测的部位并进行检测。

零件位置发生旋转时，也可以使用三个ｌａｎｄ-ｍａｒｋｓ实现对准，假定第一点相对于零件来说是一个固定点，随后的两点只被用来计算旋转信息。那么，记录下点之间的原始角度，再找出运行时的新角度，然后通过新角度和原始角度之间的比较计算出旋转距离，就可以实现零件对准。

２．３ 使用Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０的结果来实现零件对准

ｓｈｅｒｌｏｃｋ软件中的分析算法Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０是一个模式识别的分析算法，该算法不但可以识别旋转的物体，也可以实现零、部件对准。Ｓｍａｒｔ Ｓｅａｒｃｈ３６０的返回结果中有一个最佳点和一个最佳角度。使用点的转换函数Ｆｏｒｍｕｌａ—Ａｌｉｇｎ把该点和该角度转换成两个ｌａｎｄｍａｒｋｓ，就可以实现零件对准。