相機與影像擷取

工件定位:相機與座標系設定

為定位固定相機視角和原始座標系;把像素定位與經校正的機器人座標和高度分開處理。

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工件定位:相機與座標系設定
工程說明圖,不是照片,也不是實測結果。

檢測任務

可用於定位的影像,必須保留目標的座標含義。將相機剛性固定,並選擇一個位置不會因抓取動作或擺放方式而改變的可見特徵。定義原始影像的原點、座標軸方向和允許的移動範圍。螢幕上跟隨物體的疊加標記,即使裁剪或縮放後的座標有誤,看起來也可能是對的。

前置條件與對照樣品

先宣告本任務是像素位置檢查,還是經校正的運動指令。簡單的固定工站基線檢查水平中心,對象是單個分離的深色目標。它無法證明垂直位置、旋轉、高度或機器人取放是否正確。請準備單個可見目標、無目標和多個目標三類樣品;保留原始座標原點和獨立標註的中心。

選擇相機方案

平面穩定、特徵可觀測時,使用固定的面陣相機。取像過程中工件仍在移動時,採用全域快門的方案較有幫助。如果高度或重疊會影響取放點,應評估經過驗證的深度方案,而不是把 2D 中心當作 3D 位姿。相機到機器人的座標轉換和工具校正,與影像定位彼此獨立。

執行受控流程

連接真實相機之前,先用已儲存的原始影像和治具圖面進行作業。記錄靶面尺寸、像素格式、鏡頭、工作距離和取像後端。匯入一張影像,只能證明演算法能夠檢測該檔案;並不能證明相機受支援、觸發可靠,或現場工站已通過驗收。下達取像指令之前,先用已安裝的執行階段確認設備連線路徑。

  1. 標出影像原點和治具的物理基準。
  2. 在中心和允許行程的兩端極限位置,各擷取一個目標的影像。
  3. 保留原始尺寸,並記錄所有裁剪或方向轉換。
  4. 接受中心輸出之前,先確認可見的目標是唯一的。

流程圖

在進行任何運動轉換之前,治具基準、固定視角和原始像素座標軸共同確立一個一致的定位座標系。

  1. 原始座標系
  2. 治具
  3. 原生像素
  4. 新座標系
工程說明圖,不是照片,也不是實測結果。
查看原尺寸示意圖

記錄佐證

記錄原始尺寸、目標中心、治具位置和取像識別碼。x = 32 px 和 28–35 px 這兩項是示意性的像素檢查,不是經校正的機器人座標。實測的物理位置另列一欄,並註明量測方法。

做一次不依賴定位演算法是否正確的座標對映檢查。在原始影像的副本上標出一個可見基準,並獨立記錄它在原圖中的像素位置。讓同一份輸入經過預定的裁剪和預覽路徑顯示,再找出該基準在顯示畫面中對應的點。儲存裁剪原點、所有縮放比例和方向變化,以便把顯示的點對映回原圖。裁剪若未縮放、未旋轉,則原圖位置等於裁剪內的局部位置加上裁剪原點;其他轉換需要使用各自明確的逆對映。用分佈在整個可用視野內的多個可見標記來驗證。只用一個中心標記,可能掩蓋鏡射的座標軸或錯誤的縮放比例。帶標註的副本和未改動的原圖,要分別存成兩個檔案。

範例記錄表;請填入自己的結果
對照樣品需觀察的結果判定邊界
X32:單個可見目標範例:原始影像中心 x = 32 px範例區間:28–35 px;不是機器人公差
X26:單個可見目標範例:原始影像中心 x = 26 px超出範例水平區間
M:多個目標或目標被遮擋不存在唯一的可觀測目標中心複核;不推斷運動指令

診斷失敗情形

預覽縮放比例變化、影像鏡射或相機安裝鬆動,都會改變對座標的解讀。不要用任意的機器人偏移量去補償。先恢復影像對映;目標高度變化時,重新評估平面假設。

故障隔離

把原圖中的一個點,與裁剪、縮放或鏡射後的顯示畫面作比較。每一種轉換都必須有明確的反向對映,能還原到原始座標。

  1. 原始原點
  2. 裁剪偏移
  3. 縮放
  4. 鏡射
工程說明圖,不是照片,也不是實測結果。
查看原尺寸示意圖

獨立驗證

比較期間,固定增益、曝光和自動影像調整。等機構穩定後再取像,然後在允許的上料極限位置重複。以原生尺寸檢查原圖,不要只看縮放後的瀏覽器預覽。確認每次新觸發都會產生新的影格識別碼,並且影格遺失會被明確判為失敗。過期但清晰的畫面,不適合作為目前工件的佐證。

在原始像素下,把中心與獨立標記作比較。此後若用於機器人,必須另行驗證相機到機器人的對映和工具參考,並做安全的實物測試。

對相機安裝和已宣告的幾何關係做壓力檢驗,不要讓軟體在暗中自行補償。在允許的各個上料位置擷取固定目標,同時維持同一個座標定義。以實體方式移動工件,而不是修改影像像素,並將觀察到的位移與獨立記錄的移動量作比較。影像定位演算法應當在原始座標系中,一致地跟隨實際的物理特徵。若更改視角、裁剪或治具導致出現新的原點,應將其記作需要對比的一種新配置,而不是悄悄加上一個偏移量。如果任務的結果要送給機器人,應把相機到機器人參考的識別碼與影像對映分開,並安排一次受控的實物校正測試。只有原始像素佐證和轉換歷程都可重現,相機設定才算為下一階段做好準備;螢幕上移動的十字準線並不足夠。

繼續工程交接

進行工程交接時,請提供原始影格、治具位置、相機/介面資訊和取像日誌。Deyi Vision 可據此佐證評估取像路徑。在目前的能力記錄中,瀏覽器本地執行 OpenCV.js 仍屬開發需求;不要因為介面上顯示了某個工作流程,就認為其中的節點可以在瀏覽器中執行。

把原始影像和對應的結果記錄一併儲存。

來源與技術參考資料

這些資料說明本教學所用方法的依據與適用範圍。文中的檢查範例僅供參考;量產驗收需要用你自己的樣品取得佐證。

  1. Inspection resolution planningDeyi Vision查核於
  2. Structural analysis and shape descriptorsOpenCV查核於
  3. 2D and 3D machine vision selectionDeyi Vision查核於

工程評估

把檢測問題與佐證資料一併寄來。

請提供樣品影像、目前的方案,以及未通過的檢查項目;並註明視野、工作距離、線速度與驗收標準,方便做出切實可行的評估。

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