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对位
## 使用场景 机器视觉对位是指利用机器视觉系统（相机、镜头、光源、图像处理软件）来精确识别、测量目标物体（工件）的位置和角度（姿态），并将其引导、调整或对齐到预设的期望位置和角度的过程。其核心目标是消除位置和角度偏差，实现高精度的定位和装配。 简单来说，就是视觉系统告诉控制系统：“目标现在在这里（坐标 X, Y, 角度θ），和它应该在的位置（目标坐标 X0, Y0, 角度θ0）差了（ΔX, ΔY, Δθ），请移动这么多来对准。” 对位一般在对齐两个平面上的物体上使用，常用在贴膜贴标。需要两个相机拍到的信息相互转换的情况。  对位：  纠偏：  相比纠偏，对位是两个平面，同时需要一个映射将两个平面转换为一个平面上。 ## 模块基础知识 ### 双相机对位  双相机对位流程是由两个相机组成，将一边相机的图像数据通过映射转移到做标定的相机下，然后进行一个纠偏的计算。即，都转换成机械点后计算位移补偿。所以对位前需要提前做好标定和映射。  机械模型分为带角度的 XYR,XR,YR 和不带角度的 XY 类型。两种对位的计算方式是不同的。带角度的对位要求输入的标定数据也是带角度的 XYR,XR,YR 类型。不带角度的对位则对标定没有要求。 对位方式分为三种，点对，点加角度和点加直线。其中点对用的是 SVD 分解的算法。点加角度和点加直线用的是同一种算法，直线输入会将直线的角度提出带入点加角度的算法去计算结果。 补偿量在带角度 R 的机械模型时，补偿的 R 会影响 XY 的值。（即，只补偿 R 的情况下，机械手抓取工件的位置 XY 不会变，但机械实际坐标 XY 会为了补偿旋转，计算少量变化。）补偿量会在**最后一次对位**结束，加到结果中。如果此次对位没有结束，需要继续对位，则结果输出不会添加补偿。**补偿量不会对位精度的判断。** <img src="/media/202512/2025-12-15_165314_0399650.19030334453626085.png" style="width:45%; display:inline-block; margin-right:5%;" alt="图1"> <img src="/media/202512/2025-12-15_165330_8214940.20841308209243825.png" style="width:45%; display:inline-block;" alt="图2"> 相机出发拍照姿态：机械吸取工件（贴膜对位时为膜）拍照时的固定位置，一般是下相机的拍照位置。当机械类型带有角度 R 时，拍照位对结果有很大影响。 对位精度为机械精度，当对位输出小于对位精度时，对位成功。否者如果对位次数小于既定次数，则会输出错误代码 1，并继续进行对位。 机械范围为机械的可运动范围，当输出的实际坐标超出范围时，会输出错误代码5。  多此累计偏移为当**最大对位次数**不为 1 时，多次对位累计相加的结果。为机械的对位位移总和（会添加补偿）。 ### 多相机对位  多相机对位流程是由多对相机组成，将一边相机的图像数据通过映射转移到做标定的相机下，然后进行一个纠偏的计算。即，都转换成机械点后计算位移补偿。所以对位前需要提前做好标定和映射。 多相机对位只有多点的形式，每个相机获取一个点，同时每个相机都做好和机械设备的标定。注意输入标定和映射的顺序需要与出发点的顺序相同。（标定组/映射组顺序是标定引用的顺序，标定小于相机个数时会运行失败。）多相机对位的出发点是做标定的相机，到达点是只有映射的相机。  机械模型分为带角度的 XYR,XR,YR 和不带角度的 XY,X,Y 类型。两种对位的计算方式是不同的。带角度的对位要求输入的标定数据也是带角度的 XYR,XR,YR 类型。不带角度的对位则对标定没有要求。多相机对位只有多点的形式。 补偿量在带角度 R 的机械模型时，补偿的 R 会影响 XY 的值。（即，只补偿 R 的情况下，机械手抓取工件的位置 XY 不会变，但机械实际坐标 XY 会为了补偿旋转，计算少量变化。）补偿量会在最后一次对位结束，加到结果中。如果此次对位没有结束，需要继续对位，则结果输出不会添加补偿。补偿量不会对位精度的判断。 <img src="/media/202512/2025-12-15_165624_1474090.07106344077713334.png" style="width:45%; display:inline-block; margin-right:5%;" alt="图1"> <img src="/media/202512/2025-12-15_165644_0743010.33658230001865674.png" style="width:45%; display:inline-block;" alt="图2"> 拍照姿态：机械吸取工件（贴膜对位时为膜）拍照时的固定位置，一般是下相机的拍照位置。当机械类型带有角度 R 时，拍照位对结果有很大影响。 对位精度为机械精度，当对位输出小于对位精度时，对位成功。否者如果对位次数小于既定次数，则会输出错误代码 1，并继续进行对位。 机械范围为机械的可运动范围，当输出的实际坐标超出范围时，会输出错误代码5。  多此累计偏移为当**最大对位次数**不为 1 时，多次对位累计相加的结果。为机械的对位位移总和（会添加补偿）。 ### 机械点对位 在之前的模块，不论纠偏还是对位模块，输入的都是图像点，同时输入标定和映射，最后输出机械的补偿。而机械点对位模块，输入和输出都是机械点，不进行标定转换，直接进行对位计算。这样就可以应对于更复杂的机械模型，同时要求用户在流程上自行进行图像点和机械点的转换，方便查找错误。  机械模型分为带角度的 XYR,XR,YR 和不带角度的 XY 类型。两种对位的计算方式是不同的，结果也会不同。 顺时针坐标系：  逆时针坐标系:  机械坐标系的类型为当前机械的坐标类型，当类型带有角度 R 时会影响计算结果和角度方向。 对位方式分为三种，点对，点加角度和点加直线。其中点对用的是 SVD 分解的算法。点加角度和点加直线用的是同一种算法，直线输入会将直线的角度提出带入点加角度的算法去计算结果。 补偿量在带角度 R 的机械模型时，补偿的 R 会影响 XY 的值。（即，只补偿 R 的情况下，机械手抓取工件的位置 XY 不会变，但机械实际坐标 XY 会为了补偿旋转，计算少量变化。） 因为输入的都是机械点，不需要拍照数据，只能对位一次结束。  出发姿态：出发点对应的机械坐标位置，即，旋转中心的位置。一般是下相机的拍照位置。当机械类型带有角度 R 时，拍照姿态对结果有很大影响。 机械范围为机械的可运动范围，它只规范实际姿态，并不限制偏移姿态。当输出的实际坐标超出范围时，会输出错误代码 5。 ## 使用步骤 ### 双相机对位 <style> table th:nth-child(1) {width: 50%;} /* 第1列标题宽15% */ table td:nth-child(1) {width: 50%;} /* 第1列表格宽15% */ table th:nth-child(2) {width: 50%;} /* 第2列宽60% */ table td:nth-child(2) {width: 50%;} </style> | 描述 | 示例 | | --- | --- | | 相机采图，有特征匹配，圆形提取用来获取用于对位的点或角度。（优化特征匹配是用于给圆形提取提供位置修正的。）出发相机和到达相机分别获取出发图像点和到达图像点。最后将获取的数据都汇总到双相机对位，转换为机械点进行对位计算。 |  | ### 多相机对位 | 描述 | 示例 | | --- | --- | | 相机采图，有特征匹配，圆形提取用来获取用于对位的点或角度。（优化特征匹配是用于给圆形提取提供位置修正的。）出发相机和到达相机分别获取出发图像点和到达图像点。每个相机获取一个点，当一个相机获取多个点时，标定引用/映射引用需要重复引用标定。最后将获取的数据都汇总到多相机对位，转换为机械点进行对位计算。 |  | ### 机械点对位 | 描述 | 示例 | | --- | --- | | 相机采图，有特征匹配，圆形提取用来获取用于对位的点或角度。（优化特征匹配是用于给圆形提取提供位置修正的。）出发相机和到达相机分别获取出发图像点和到达图像点。出发图像点的数据A1首先通过映射转换为到达相机的图像点 B1，然后通过标定转换将 B1和到达图像点 B2 一起转换为出发机械点 b1 和到达机械点 b2。最后将 b1 和b2 输入机械点对位，，直接进行对位计算，计算机械补偿。 | | ## 注意事项 >i > > 1. 映射引用时的正运算是，映射时的出发相机点到到达相机点。但在整合的双 相机对位和多相机对位里面的映射使用的时逆运算，即，会将到达相机上的点通 过映射转换为出发相机上的点，然后使用出发相机的标定进行转换。如果实际模 型需要映射的正运算则需要用户自己搭流程，使用机械点对位进行计算。  2. 机械点对位模块的机械坐标系的类型为当前机械的坐标类型，当类型带有角度 R 时会影响计算结果和角度方向。
唐红
2025年12月15日 17:13
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