?視覺定位系統是一種利用機器視覺技術(攝像頭、圖像傳感器等)獲取目標物體的圖像信息,通過算法分析處理,確定物體在三維空間或二維平面中位置、姿態(如角度、方位)的自動化系統。視覺定位系統的性能依賴于硬件采集的圖像質量和軟件算法的分析能力,主要組成包括:
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1. 硬件部分
圖像采集設備:
工業相機(如面陣相機、線陣相機):根據場景選擇分辨率(百萬像素級至千萬像素級)、幀率(高速運動目標需高幀率)、光譜類型(可見光、紅外、紫外,適應不同光照環境)。
鏡頭:匹配相機傳感器尺寸,調節焦距、光圈,確保目標成像清晰(如長焦鏡頭適合遠距離定位,廣角鏡頭適合大視野場景)。
光源:提供穩定照明(如環形光、條形光、同軸光),消除陰影、反光,突出目標特征(如輪廓、紋理、二維碼),是保證圖像質量的關鍵。
輔助設備:
運動平臺(如機械臂、傳送帶):帶動相機或目標移動,擴大定位范圍。
標定板:用于相機內外參數標定(如畸變矯正、焦距校準),確保定位精度。
2. 軟件部分
圖像預處理:對原始圖像進行降噪、增強、邊緣提取、閾值分割等處理,突出目標區域,去除背景干擾(如消除光照不均導致的圖像偏差)。
特征提取與匹配:從處理后的圖像中提取目標的關鍵特征(如幾何形狀、紋理、顏色、二維碼 / 條碼、特定標記點),與預設模板或數據庫中的特征進行匹配(如 SIFT、SURF、ORB 等算法)。
定位算法:
二維定位:計算目標在圖像平面中的坐標(X、Y)及旋轉角度(θ),適用于平面定位(如 PCB 板上元件定位)。
三維定位:通過單目視覺(結合運動 parallax)、雙目視覺(模擬人眼立體視覺,計算視差)或結構光(投射特定光圖案,分析變形獲取深度信息),獲取目標的三維坐標(X、Y、Z)及姿態(如翻滾角、俯仰角),適用于立體裝配、機器人抓取等場景。
結果輸出:將定位結果(坐標、角度等)轉化為控制信號,發送給執行機構(如機械臂、傳送帶控制器),實現自動化操作。