一種圖像采集方法及裝置與流程

本發明涉及圖像處理領域，具體地，涉及一種圖像采集方法及裝置。

背景技術：

AOI(Automatic Optic Inspection，自動光學檢測)是工業制作過程的必要環節，焊錫面AOI是利用光學方式取得成品焊錫面的表面狀態，以影像處理來檢測異物或表面瑕疵。而電路板卡焊錫面焊點的焊錫缺陷檢測是電路板卡缺陷檢測領域中一項重要的應用。

傳統焊錫面AOI通常采用XY運動平臺配合相機進行拍照，采用的方式是每運動到一個拍攝點就需要停穩，拍攝一張照片，然后再運動到下一個位置，其運動路徑只能是沿垂直或水平方向，移動路徑不靈活，制約了自動化檢測的速度和效果。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，提供一種圖像采集方法，提升檢測速度和拍攝效果。

為了解決上述技術問題，本發明實施例一方面提供一種圖像采集方法，包括：

獲取待測工件的拍攝長度和拍攝寬度；其中，所述拍攝長度為可包圍所述待測工件的矩形的長度，所述拍攝長度為可包圍所述待測工件的矩形的寬度；

獲取相機在所述待測工件上的視野長度和視野寬度；其中，所述相機與所述待測工件的運動平面間隔預設的距離；

根據所述拍攝長度、拍攝寬度、視野長度和視野寬度，規劃所述待測工件在所述運動平面上的曲線運動軌跡；

驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像；

拼接所述多張圖像，獲得所述待測工件的完整圖像。

實施本發明實施例，具有如下有益效果：

本發明實施例提供的圖像采集方法，根據待測工件的拍攝長度和拍攝寬度，以及相機的視野長度和寬度，規劃曲線運動軌跡，使待測工件移動路徑不局限于垂直和水平方向。在AOI檢測設備中，待測工件移動路徑靈活，圖像采集效率高，提高了自動化檢測的速度和效果。

進一步地，所述曲線運動軌跡包括第一直線軌跡、第二直線軌跡和第一弧線軌跡；

所述第一直線軌跡為自第一端點P1(x1，y1+m*H)至第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)的直線軌跡；

所述第一弧線軌跡為自第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)至第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)的弧線軌跡；

所述第二直線軌跡為自第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)至第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)的直線軌跡；

其中，所述曲線運動軌跡的起點為P0(x1，y1)，所述待測工件置于所述曲線運動軌跡的起點時進入相機的視野范圍；m為不小于0的偶數；H為所述視野寬度；L0＝n*S，n為不小于(L/S)的整數，L為所述拍攝長度，S為所述視野長度。

進一步地，所述曲線運動軌跡還包括第二弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為自第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)至第五端點P5(x1，y1+(m+2)*H)的弧線軌跡。

進一步地，所述第一弧線軌跡是根據第二端點P2的坐標值、第三端點P3的坐標值、預先設定的從所述第二端點P2移動至所述第三端點P3的用時t₁、預先設定的所述待測工件在所述第二端點的速度V₂以及預先設定的所述待測工件在所述第三端點的速度V₃所規劃的弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為根據第四端點P4的坐標值、第五端點P5的坐標值、預先設定的從所述第四端點P4移動至第五端點P5的用時t₂、預先設定的所述待測工件在所述第四端點的速度V4以及預先設定的所述待測工件在所述第五端點的速度V5所規劃的弧線軌跡。

進一步地，所述待測工件在所述第一弧線軌跡上的坐標值Q與時間t的函數關系式為：Q(t)＝a₀+a₁*t+a₂*t²+a₃*t³；

其中，a₀＝Q₂，a₁＝V₂，Q2為所述第二端點P2的坐標值，Q3為所述第三端點P3的坐標值。

進一步地，所述驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像，具體包括：

驅動所述待測工件至所述曲線運動軌跡的起點，按照所述曲線運動軌跡移動；

當所述待測工件在直線軌跡上運動時，每移動距離S則控制相機拍攝一張圖像。

進一步地，所述驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，具體為：

控制四軸機械臂夾持所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動；其中，所述四軸機械臂的四軸值與所述運動平面的坐標值對應；

或者，驅動所述待測工件在XY運動平臺上按照所述曲線運動軌跡移動；其中，所述XY運動平臺的坐標值與所述運動平面的坐標值對應。

進一步地，所述待測工件為電路板卡。

本發明實施例另一方面提供一種圖像采集裝置，包括：

工件參數獲取模塊，用于獲取待測工件的拍攝長度和拍攝寬度；其中，所述拍攝長度為可包圍所述待測工件的矩形的長度，所述拍攝寬度為可包圍所述待測工件的矩形的寬度；

相機參數獲取模塊，用于獲取相機在所述待測工件上的視野長度和視野寬度；其中，所述相機與所述待測工件的運動平面間隔預設的距離；

軌跡規劃模塊，用于根據所述拍攝長度、拍攝寬度、視野長度和視野寬度，規劃所述待測工件在所述運動平面上的曲線運動軌跡；

拍攝模塊，用于驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像；

拼接模塊，用于拼接所述多張圖像，獲得所述待測工件的完整圖像。

本發明實施例提供的圖像采集裝置，根據待測工件的拍攝長度和拍攝寬度，以及相機的視野長度和寬度，規劃曲線運動軌跡，使待測工件移動路徑不局限于垂直和水平方向。在AOI檢測設備中，待測工件移動路徑靈活，圖像采集效率高，提高了自動化檢測的速度和效果。

進一步地，所述曲線運動軌跡包括第一直線軌跡、第二直線軌跡和第一弧線軌跡；

所述第一直線軌跡為自第一端點P1(x1，y1+m*H)至第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)的直線軌跡；

所述第一弧線軌跡為自第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)至第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)的弧線軌跡；

所述第二直線軌跡為自第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)至第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)的直線軌跡；

其中，所述曲線運動軌跡的起點為P0(x1，y1)，所述待測工件置于所述曲線運動軌跡的起點時進入相機的視野范圍；m為不小于0的偶數；H為所述視野寬度；L0＝n*S，n為不小于(L/S)的整數，L為所述拍攝長度，S為所述視野長度。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的圖像采集方法的流程圖；

圖2是本發明實施例一中的曲線運動軌跡的示意圖；

圖3是本發明實施例二提供的圖像采集裝置的結構框圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

參見圖1，是本發明實施例一提供的圖像采集方法的流程圖；本發明實施例一提供的圖像采集方法，包括以下步驟：

S101、獲取待測工件的拍攝長度和拍攝寬度；其中，所述拍攝長度為可包圍所述待測工件的矩形的長度，所述拍攝寬度為可包圍所述待測工件的矩形的寬度；

S102、獲取相機在所述待測工件上的視野長度和視野寬度；其中，所述相機與所述待測工件的運動平面間隔預設的距離；

S103、根據所述拍攝長度、拍攝寬度、視野長度和視野寬度，規劃所述待測工件在所述運動平面上的曲線運動軌跡；

S104、驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像；

S105、拼接所述多張圖像，獲得所述待測工件的完整圖像。

在AOI檢測設備執行較多的是電路板卡缺陷檢測，其中，電路板卡焊錫面焊點的焊錫缺陷檢測是電路板卡缺陷檢測領域中一項重要的應用。本實施例可應用于電路板卡的焊錫缺陷檢測或其他缺陷檢測，也可應用于其他工件和物料的外觀檢測。按照本發明實施例一提供的圖像采集方法獲得待測工件的完整圖像，進行圖像分析處理可檢測待測工件的表面缺陷。

具體地，驅動待測工件移動的方式有多種實施方式，比如將待測工件置于XY運動平臺，驅動待測工件在XY運動平臺上按照步驟S103規劃的在所述運動平面上的曲線運動軌跡移動；由于XY運動平臺具有坐標，能定位待測工件的位置，因此，XY運動平臺的坐標值與所述運動平面的坐標值對應，以便于使用XY運動平臺驅動待測工件按運動平面上的曲線運動軌跡移動。

或者，也可以使用四軸機械臂驅動待測工件移動，控制四軸機械臂夾持待測工件按照所述曲線運動軌跡移動；其中，四軸機械臂的四軸值與運動平面的坐標值對應。由于四軸機械臂的靈活度較高，比XY運動平臺更適合驅動待測工件進行曲線移動。并且，四軸機械臂夾持物件運動的軌跡不限于平面，因此，四軸機械臂還可用于根據待測工件在生產線上的定位信息，到生產線上夾取待測工件到所述曲線運動軌跡的起點處。

采用四軸機械臂還便于計算待測工件的拍攝長度與寬度。若待測工件為矩形工件，令四軸機械臂的末端四軸值與所述運動平面的坐標值對應(即四軸機械臂的末端x軸坐標對應運動平面的x軸坐標，四軸機械臂的末端y軸坐標對應運動平面的y軸坐標)，采用手動示教的操作方式將夾持有電路板卡的四軸機械臂運動到相機前方與相機間隔預設距離的運動平面上，觀察相機的圖像，當出現電路板卡的一個頂點時，記錄四軸機械臂末端位置P(x0,y0,z1,u1)。繼續移動機械臂，并觀察相機的圖像，當出現電路板卡相對于前一個頂點的對角頂點時，記錄四軸機械臂的末端位置P’(x0’,y0’,z1,u1)。則待測工件的拍攝長度L＝|x0-x0'|，拍攝寬度W＝|y0-y0'|。

具體地，參見圖2，是本發明實施例一中的曲線運動軌跡的示意圖；在步驟S103中，根據所述拍攝長度、拍攝寬度、視野長度和視野寬度，規劃所述待測工件在所述運動平面上的曲線運動軌跡，具體包括：

設曲線運動軌跡的起點為P0(x1，y1)，先規劃一段沿x軸正方向運動的直線運動軌跡，其長度為L0，其中，符號{a}表示不小于a的最小整數，L為所述拍攝長度，S為所述視野長度；由于相機視野范圍有限，表示使用相機拍攝待測工件的全長所需的最小次數；則這段x軸上的直線運動軌跡終點位置為Q0(x1+L0，y1)；

根據預設的算法規劃一段以Q0(x1+L0，y1)為起點，以Q1(x1+L0，y1+H)為終點的弧線段；其中，H為所述視野寬度；

以Q1(x1+L0，y1+H)為起點，規劃一段沿x軸反方向運動的直線運動軌跡，其長度為L0；則這段x軸上的直線運動軌跡終點位置坐標為(x1，y1+H)；

根據預設的算法規劃一段以(x1，y1+H)為起點，以(x1，y1+2H)為終點的弧線段；

重復上述直線段和弧線段的規劃，直至到達曲線運動軌跡的終點P0’(x1’,y1’)；其中，

通過上述步驟規劃的曲線運動軌跡，在x軸方向上直線移動一段的長度為L0，并總共包括了段直線軌跡。因此，若所述待測工件運動到曲線運動軌跡的起點時開始進入相機的視野范圍，則驅動待測工件按上述曲線運動軌跡移動即可遍歷整個待測工件。待測工件每移動距離S即拍攝一張圖像，將所有圖像拼接起來可得到整個待測工件的完整圖像。即步驟S104，所述驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像，具體包括：

驅動所述待測工件至所述曲線運動軌跡的起點，按照所述曲線運動軌跡移動；

當所述待測工件在直線軌跡上運動時，每移動距離S則控制相機拍攝一張圖像。

需要說明的是，本實施例提供的是一種優選的軌跡規劃步驟。在其他實施例中，直線軌跡的長度可大于直線軌跡的段數也可大于只要確保曲線運動軌跡能遍歷整個待測工件即可。此外，若待測工件的拍攝寬度較小，則可能僅需規劃兩段直線軌跡、一段直線軌跡即可。

綜上所述，所述曲線運動軌跡應包括第一直線軌跡、第二直線軌跡和第一弧線軌跡；

所述第一直線軌跡為自第一端點P1(x1，y1+m*H)至第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)的直線軌跡；

所述第一弧線軌跡為自第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)至第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)的弧線軌跡；

所述第二直線軌跡為自第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)至第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)的直線軌跡；

其中，所述曲線運動軌跡的起點為P0(x1，y1)，m為不小于0的偶數，L0＝n*S，n為不小于(L/S)的整數。

進一步地，所述曲線運動軌跡還包括第二弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為自第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)至第五端點P5(x1，y1+(m+2)*H)的弧線軌跡。

下面具體介紹弧線軌跡的規劃步驟：

所述第一弧線軌跡是根據第二端點P2的坐標值、第三端點P3的坐標值、預先設定的從所述第二端點P2移動至所述第三端點P3的用時t₁、預先設定的所述待測工件在所述第二端點的速度V₂以及預先設定的所述待測工件在所述第三端點的速度V₃所規劃的弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為根據第四端點P4的坐標值、第五端點P5的坐標值、預先設定的從所述第四端點P4移動至第五端點P5的用時t₂、預先設定的所述待測工件在所述第四端點的速度V4以及預先設定的所述待測工件在所述第五端點的速度V5所規劃的弧線軌跡。

進一步地，所述待測工件在所述第一弧線軌跡上的坐標值Q與時間t的函數關系式為：Q(t)＝a₀+a₁*t+a₂*t²+a₃*t³；

則

初始時間為0，在第二端點P2，速度為V₂，在時間t₁到達第三端點P3，速度為V₃，代入以上兩個函數關系式可得：

Q₂＝a₀

V₂＝a₁

根據上述已知公式，求得系數的值：a₀＝Q₂，a₁＝V₂，其中，Q2為所述第二端點P2的坐標值，Q3為所述第三端點P3的坐標值。本領域技術人員可知，在采用多項式Q(t)規劃弧線段時，坐標值Q包括x軸和y軸兩個維度上的坐標值，對x軸和y軸兩個維度分別計算，求得兩個維度上的運動軌跡再合成該弧線運動軌跡。

第二弧線軌跡的規劃算法與第一弧線軌跡的規劃算法類似，在此不再贅述。

本發明實施例一提供的圖像采集方法，根據待測工件的拍攝長度和拍攝寬度，以及相機的視野長度和寬度，規劃曲線運動軌跡，使待測工件移動路徑不局限于垂直和水平方向。在AOI檢測設備中，待測工件移動路徑靈活，圖像采集效率高，提高了自動化檢測的速度和效果。

參見圖3，是本發明實施例二提供的圖像采集裝置的結構框圖。

本發明實施例二提供一種圖像采集裝置，包括：

工件參數獲取模塊301，用于獲取待測工件的拍攝長度L和拍攝寬度W；其中，所述拍攝長度L為可包圍所述待測工件的矩形的長度，所述拍攝長度W為可包圍所述待測工件的矩形的寬度；

相機參數獲取模塊302，用于獲取相機在所述待測工件上的視野長度S和視野寬度H；其中，所述相機與所述待測工件的運動平面間隔預設的距離；

軌跡規劃模塊303，用于根據所述拍攝長度L、拍攝寬度W、視野長度S和視野寬度H，規劃所述待測工件在所述運動平面上的曲線運動軌跡；

拍攝模塊304，用于驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，并且控制所述相機拍攝多張圖像；

拼接模塊305，用于拼接所述多張圖像，獲得所述待測工件的完整圖像。

進一步地，所述曲線運動軌跡包括第一直線軌跡、第二直線軌跡和第一弧線軌跡；

所述第一直線軌跡為自第一端點P1(x1，y1+m*H)至第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)的直線軌跡；

所述第一弧線軌跡為自第二端點P2(x1+L0，y1+m*H)至第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)的弧線軌跡；

所述第二直線軌跡為自第三端點P3(x1+L0，y1*(m+1)H)至第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)的直線軌跡；

其中，所述曲線運動軌跡的起點為P0(x1，y1)，m為不小于0的偶數，L0＝n*S，n為不小于(L/S)的整數。

進一步地，所述曲線運動軌跡還包括第二弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為自第四端點P4(x1，y1+(m+1)*H)至第五端點P5(x1，y1+(m+2)*H)的弧線軌跡。

進一步地，所述第一弧線軌跡是根據第二端點P2的坐標值、第三端點P3的坐標值、預先設定的從所述第二端點P2移動至所述第三端點P3的用時t₁、預先設定的所述待測工件在所述第二端點的速度V₂以及預先設定的所述待測工件在所述第三端點的速度V₃所規劃的弧線軌跡；

所述第二弧線軌跡為根據第四端點P4的坐標值、第五端點P5的坐標值、預先設定的從所述第四端點P4移動至第五端點P5的用時t₂、預先設定的所述待測工件在所述第四端點的速度V4以及預先設定的所述待測工件在所述第五端點的速度V5所規劃的弧線軌跡。

進一步地，所述待測工件在所述第一弧線軌跡上的坐標值Q與時間t的函數關系式為：Q(t)＝a₀+a₁*t+a₂*t²+a₃*t³；

其中，a₀＝Q₂，a₁＝V₂，Q2為所述第二端點P2的坐標值，Q3為所述第三端點P3的坐標值。

進一步地，所述拍攝模塊包括：

移動單元，用于驅動所述待測工件至所述曲線運動軌跡的起點，按照所述曲線運動軌跡移動；

攝像單元，用于當所述待測工件在直線軌跡上運動時，每移動距離S則控制相機拍攝一張圖像。

進一步地，所述驅動所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動，具體為：

控制四軸機械臂夾持所述待測工件按照所述曲線運動軌跡移動；其中，所述四軸機械臂的四軸值與所述運動平面的坐標值對應；

或者，驅動所述待測工件在XY運動平臺上按照所述曲線運動軌跡移動；其中，所述XY運動平臺的坐標值與所述運動平面的坐標值對應。

進一步地，所述待測工件為電路板卡。

本發明實施例提供的圖像采集裝置，根據待測工件的拍攝長度和拍攝寬度，以及相機的視野長度和寬度，規劃曲線運動軌跡，使待測工件移動路徑不局限于垂直和水平方向。在AOI檢測設備中，待測工件移動路徑靈活，圖像采集效率高，提高了自動化檢測的速度和效果。

以上是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也視為本發明的保護范圍。