前言 計算機視覺的應用大致上可以分成定位 （Location）、量測 （Measurement）、識別（Recognition）、缺陷檢測 （Defect Inspection）四大類，其中以定位的應用最為廣泛，機器視覺系統(tǒng)同時涵蓋了多項功能，例如檢視主機板上的電子組件。機器視覺也可以用來控制機械手臂，在機械手臂上加裝CCD，利用影像辨識的定位，帶動機械手臂來做一些高危險性的醫(yī)療研究，例如：病毒研究、藥物混合等，都可以用這種方式來做控制，除了精準之外，對人類的生命也比較有安全保障。 　　 影像定位后的坐標轉(zhuǎn)換 　　 市面上影像比對的函數(shù)庫（Library）很多，使用者可以自行選用合適的函數(shù)庫。本文以下所提的系統(tǒng)采用Euresys公司開發(fā)的 eVision EasyMatch，這是一種基于灰度相關性的圖像匹配函數(shù)庫，速度非常快，而且能夠達到次像素（sub-pixel）精度的匹配結(jié)果。對于旋轉(zhuǎn)、比率變化（縮/放）和平移等，都能精確找到模板圖像（Golden Image）的位置。故本文僅對影像定位后的二維坐標產(chǎn)生的“位移”與“旋轉(zhuǎn)”做探討。 　　 坐標位移 坐標旋轉(zhuǎn) 坐標位移+旋轉(zhuǎn) 遇到同時發(fā)生坐標位移＆旋轉(zhuǎn)時，先計算位移，再套用旋轉(zhuǎn)的公式，即可算出最后的結(jié)果。 　　 系統(tǒng)架構(gòu) 本系統(tǒng)為介紹如何設計出結(jié)合“機械運動”與“計算機視覺”的自動化定位系統(tǒng)。 　　 基本架構(gòu) 1、GEME-3000主控制器： 含HSL控制卡, 安裝Windows＆reg； XP操作系統(tǒng) 2、3-Axis定位平臺：三菱伺服馬達+滾珠螺桿 3、運動控制器：HSL-4XMO控制模塊。 4、計算機視覺組件：使用IEEE1394 CCD采集影像，利用Euresys eVision的EasyMatch進行影像比對（Pattern Match），作定位偏移的補正計算。 　　 [align=center] [圖1] 系統(tǒng)架構(gòu)實機圖[/align] 系統(tǒng)流程 本系統(tǒng)為介紹如何設計出結(jié)合“機械運動”與“計算機視覺”的自動化定位系統(tǒng)。 　　 系統(tǒng)校正 1、Mitsubishi 驅(qū)動器調(diào)校：10,000 pulse/roll 2、滾珠螺桿的螺距vs. Pulse/Roll： 3、如，螺距=10mm/roll，10,000 pulse/roll ＆#61664； 1um/pulse 4、F.O.V. （Field of View） 的選定：F.O.V.要大于定位點的大小，太?。?61664；可接受的“初步定位”誤差變?。惶螅?61664；因定位點影像太小，影像定位誤差大。 5、CCD工作距離的選定：工作距離要大于打孔頂針，以免對焦時打孔頂針撞到工件。當F.O.V.及工作距離確認后，即求出 LENS ＆ Ext. Ring。 　　 教導作業(yè) 1、啟動系統(tǒng)3軸回Home，待３軸回定位后，再由人工將工件置于3軸之定位平臺上并作“初步定位” ； 2、手動控制Z軸緩慢下降，使其接近定位平臺上方 （約0.5～1.0mm）； 3、手動控制X/Y軸，使打孔頂針剛好在工件第一個孔位上方；再將Z軸緩慢下降，使其插入第一個孔位內(nèi)。如定位不準，可以手動移動工件，使其定位更準確。 4、精確定位后，將Z軸上升至CCD的實時影像可看到完整“定位點”后，執(zhí)行下列“流程圖” 。 自動定位 1、由人工將工件置于3軸定位平臺上，作“初步定位”后并啟動本系統(tǒng)； 2、系統(tǒng)會驅(qū)動3軸定位平臺將CCD移至定位點上方 （2個不同位置），取像并利用已 “教導” 之標準影像做“影像比對”作業(yè)， 3、計算出“初步定位”之偏移量（Shift X/Y） 及 旋轉(zhuǎn)角度 （Rotation Angle）； 4、通過“極坐標轉(zhuǎn)換” ，重新計算工件上所有孔位的新坐標 （Point Table）。 　　[void CalNewLocate（F64 angle, F64 shiftx, F64 shifty） 　?。? 　　 int i； 　　 F64 P[TOTAL_POINT＊2]； 　　 F64 t； 　　 for （i=0； i　　 P[i＊2] = sqrt（ OrgLocate[i＊2] ＊ OrgLocate[i＊2] 　　 + OrgLocate[i＊2+1] ＊ OrgLocate[i＊2+1]）； 　　 P[i＊2+1] = atan2（ OrgLocate[i＊2], 　　 OrgLocate[i＊2+1]）+ angle； 　　 ｝ 　　 for （i=0； i　　 t = P[i＊2]＊sin（P[i＊2+1]）； 　　 NewLocate[i＊2] = （shiftx + t）＊SCALE_X； 　　 t = P[i＊2]＊cos（P[i＊2+1]）； 　　 NewLocate[i＊2+1] = （shifty + t）＊SCALE_Y； 　　 ｝ 　　｝ 　　] 結(jié)語 　　 機器視覺系統(tǒng)應用在現(xiàn)今的工業(yè)上，不但大幅的提升了工業(yè)的生產(chǎn)力，而且增加了使用者的能力。機器視覺系統(tǒng)適用在哪些領域中： 　　 1.需要顯微鏡或放大鏡配合的工作，長期使用放大工具對視力將會造成很大的損害，且操作人員的素質(zhì)也成為檢驗上不定的因素。 2.高危險工作環(huán)境，例如高溫、低溫、真空、高壓、高噪音、高量輻射、高電壓、大電流的工作環(huán)境。 3.重復性工作，一成不變的工作容易造成操作人員的倦怠，容易產(chǎn)生疏忽而受傷，或有怠工的現(xiàn)象，而機器視覺能二十四小時無休止的工作，且能在高速下執(zhí)行檢查，而檢視的準確度也能控制在較穩(wěn)定的程度之內(nèi)。 4.需要快速處理的狀況，如軍事武器操控，實時、大量的生產(chǎn)線。 5.高精確性工作，如量測、定位、對象判別。