一种基于机器视觉的定位补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于机器视觉的定位补偿方法，尤其是用于摄像模组调焦的基于 机器视觉的定位补偿方法。
【背景技术】
[0002] 在许多不适合人工作业的危险环境或人工视觉难W满足要求的场合，机器视觉系 统在制造生产业中的运用很好地满足了安全、高精度的生产要求。用机器视觉检测方法可 W大大提高生产效率和生产的自动化程度，例如在手机摄像模组的生产中，随着手机摄像 模组行业的不断发展，模组制程工艺要求相应提升，对导入的自动化设备柔性要求与定位 精度也不断提高，机器视觉在自动化设备中的应用极大地提高了设备的柔性与执行机构的 定位精度。例如，在手机摄像模组的调焦过程中，根据所述手机摄像模组位于标记点及拍摄 点时位于所述机械坐标系及所述像素坐标系的坐标，得W推出调焦手轮的圆必的定位位置 及角度偏差值，W对所述手机摄像模组进行调焦作业。由此可见，对所述调焦手轮的圆必的 定位位置及角度偏差值的计算将会直接影响所述自动调焦模组对所述手机摄像模组的调 焦效果而影响到所述自动调焦模组的产品出良率，因而在基于机器视觉的自动化设备开发 中，研究一种高精度的执行机构定位偏差计算方法是关键所在。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，W用于两元件之 间的定位，方便后续所述两元件之间的操作，本发明通过机器视觉识别进行定位补偿，从而 确保所述两元件之间的位置得W精确对准。
[0004] 本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，其通过引入视觉 转接块作为参照，分别得到其在机械坐标系和像素坐标系的位置坐标，然后计算偏差，从而 对所述两元件之间的定位进行补偿。
[0005] 发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，所述基于机器视觉 的定位补偿方法用于摄像模组的自动调焦，所述基于机器视觉的定位补偿方法得W确定自 动调焦设备中的调焦手轮的定位位置，继而驱动调焦爪进入镜头凹槽，并进一步地完成调 焦，提局广品良率。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，其可W应用于摄 像模组的调焦，并且其对因拍摄相机安装位置与运动轴运行方向不平行时而产生的画面倾 斜误差做分析与补偿，从而提高定位精度。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，所述基于机器视 觉的定位补偿方法用于摄像模组的自动调焦时，得W对视觉画面下的像素坐标系与机械坐 标系XY轴运动方向倾斜W及XY轴不垂直状态下的比例系数进行误差分析并计算。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，所述基于机器视 觉的定位补偿方法用于摄像模组的自动调焦时，得W计算视觉画面下的像素坐标系与机械 坐标系XY轴运动方向倾斜W及XY轴不垂直状态时的定位偏差。
[0009] 本发明的另一目的在于提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，所述基于机器视 觉的定位补偿方法用于摄像模组的自动调焦时，得W使得所述调焦手轮快速做出精确的补 偿，从而完成所述摄像模组的自动调焦，减少人工成本，提高产品生产率。
[0010] 为实现W上目的，本发明提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，W用于使运动 执行机构将第一元件和第二元件完成定位，从而方便所述第一和第二元件完成后续的预设 操作，所述方法，包括如下步骤：
[0011] (a)按X，Y轴运动方向建立互相映射的机械坐标系狂i，Yj)和基于机器视觉识别 的像素坐标系狂P，Yp);
[0012] 化）获取视觉转接块分别在初始标记位置和拍摄位置的机械坐标（x,i，y,i)和 (x，2，y，2)，其中所述视觉转接块还用于标记所述第一元件在初始位置的像素坐标（Xpi，ypi);
[0013] (C)获取所述第二元件在拍摄位置的机械坐标（X,3,y,3)和像素坐标（Xp2,yp2) ;W 及
[0014] (d)在所述像素坐标系中，W(Xpi，ypi)为基准点，根据所述第二元件的像素坐标 (Xp2,yp2)，并且基于所述像素坐标系和所述机械坐标系互相对应的关系，进行定位补偿，W 计算所述第一元件和所述第二元件在完成所述预设操作时所述第一元件在所述机械坐标 系中的相关定位位置坐标：
[001引其中Xvs、Yvs为视觉补偿量。
[0017] 当所述像素坐标系和所述机械坐标系平行，通过如下式计算XY方向视觉补偿：
[0019] 其中视觉补偿量的正负号按如下方式确定：若被测物体在所述像素坐标系内移动 的方向与所述机械坐标系下移动的方向一致，则取负号，反之取正号，Sy、Sy分别为XY方向 像素对应机械坐标比例系数，
[0020] 并且所述比例系数Sx、Sy按下述方法计算，在所述像素坐标系内，从第一参照 点a(Xp。，y。。）移动至第二参照点b(Xpb,ypb)，其对应的所述机械坐标系中的坐标分别是 (X阳，y阳）和（X化，yjb)，得至Ij:
[0022] 当所述机械坐标系与所述像素坐标系不平行，并且Xj轴和Yj轴不互相垂直时，设 轴Xp与轴Xj间存在夹角a，轴Yp与轴Yj之间存在夹角目，在所述像素坐标系内，从第一参 照点a(Xp。，y。。）移动至第二参照点b(Xpb，ypb)，取点d与所述点b在同一直线上并且垂直于 Xp轴，点a在所述机械坐标系的坐标轴上映射点分别为点e和点n，点b在所述机械坐标系 的坐标轴上映射点分别为点f和点m，
[0023] 从而通过如下式计算XY方向视觉补偿：
[0025] 其中视觉补偿量的正负号按如下方式确定：若被测物体在所述像素坐标系内移动 的方向与所述机械坐标系下移动的方向一致，则取负号，反之取正号，Sy和Sy分别为XY方 向像素对应机械坐标比例系数；
[0026] 并且所述比例系数S,和Sy按下述方法计算：
[002引其中表示所述像素坐标系下点a与点d之间的像素点差值，歹表示所述机械 坐标系下点e与点f的坐标差值，表示所述像素坐标系下点b与点d之间的像素点差 值是，；品表示所述机械坐标系下点m与点n的坐标差值。
[0029] 通过单独移动Xj轴和Yj轴得到计算参照点，其在所述机械坐标系和所述像素坐标 系中分别具有坐标（x，wy，。）和（Xp3，yp。)，
[0030] 从而用来求解Sx和Sy:
[0032] W及倾斜比例系数：
[0034] 根据相似H角形原理，推导出：
[0036] 由此可推导出XY方向视觉补偿量修正为：
[003引 由此，进一步得到：
[0040] 其中Sx,Sy由式（6)得出，ItanaI和Itan目I由式（7)得出，户故品和化<?五的值由 式饼得出。
[0041] 本发明所述基于机器视觉的定位补偿方法应用于摄像模组的调焦工艺，其中所述 第一和第二元件分别是调焦手轮和待调焦的摄像模组，所述预设操作是所述调焦手轮对所 述摄像模组的调焦操作，在定位时，所述调焦手轮的圆必和所述摄像模组的镜头圆必匹配 对齐。
[0042] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于机器视觉的定位补偿方法，W用于 操作调焦运动执行机构，实现调焦手轮对摄像模组的调焦，所述方法包括如下步骤：
[0043] (A)运行至所述调焦手轮附近，放置视觉转接块，得到所述视觉转接块在初始位置 机械坐标系狂j，Yj)中的坐标（Xji，yji);
[0044] 度）运行至机器视觉系统的拍照相机视野范围内进行拍照，得到所述视觉转接块 在拍照点时在像素坐标系狂P，Yp)中的位置（x,2，y，2)，其中所述视觉转接块还用于标记所述 调焦手轮圆必在初始位置在所述像素坐标系狂P，Yp)中的像素坐标（Xpi，ypi);
[0045] (C)放置待测试的所述摄像模组并且运行至拍照位置，得到所述摄像模组拍照位 置的机械坐标（x，3，y，3)，并且拍照得所述摄像模组镜头圆必的像素坐标（Xp2，yp2) 及[004引 做在所述像素坐标系中，W(V，ypi)为基准点，根据所述摄像模组镜头圆必的像 素坐标（Xp2,yp2)，并且基于所述像素坐标系和所述机械坐标系互相对应的关系，进行定位 补偿，W得到所述调焦手轮圆必对准所述摄像模组圆必的计算式：
[004引其中Xvs、Yvs为视觉补偿量。
[0049] 在上述方法中的所述步骤做中，还得到在初始位置调焦爪的角度0 1，在所述步 骤（C)中得到所述摄像模组定位槽角度02,从而计算角度偏差：e= 02-0 1。
[0050] 在上述方法中，当所述像素坐标系和所述机械坐标系平行，通过如下式计算XY方 向视觉补偿：
[0052] 其中视觉补偿量的正负号按如下方式确定：若被测物体在所述像素坐标系
[0053]内移