武杰愈犹， 秦輝
（中國電子科技集團公司第二研究所键科， 山西 太原 030024）
摘要：為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本漩怎，自動化設(shè)備漸漸取代了人工手動機臺萝嘁。全自動 FOG（FPC On Glass）邦定機是實現(xiàn)柔性電路 FPC 和液晶玻璃或者觸摸屏機械連接邦定的一種自動化設(shè)備。因此扬卷，重點介紹了霍夫變換算法在 FPC 上料機中的應用牙言，視覺系統(tǒng)在 FPC 上料機當中的應用，將極大地提高 FPC 上料機的上料效率怪得。
關(guān)鍵詞：FOG邦定機咱枉、FPC上料機、霍夫變換
中圖分類號：TP 391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X（2018）06-0169-02
引言
FOG 邦定機主要由LCD 上料機徒恋，ACF 邦定蚕断、預壓邦定、主壓邦定以及FPC 上料機入挣，自動下料部分組成亿乳。整個設(shè)備邦定的工藝流程是：先將 ACF 導電膜貼附在液晶玻璃的 ITO 端子處；然后通過機械手搬運到預壓部分径筏，依靠視覺系統(tǒng)將液晶玻璃與 FPC 采用低溫葛假，小壓力黏附在一起；最后在主壓單元滋恬，采用高溫聊训、大壓力、長時間的方式將黏接處的導電粒子壓碎并固化恢氯，既實現(xiàn)了單方向?qū)щ姶撸謱⒁壕РＡc FPC 邦定在一起。其中勋拟，F(xiàn)PC 上料的作用是將 FPC 搬運到FOG邦定機預壓部分勋磕。FPC上料機最先采用的是機械定位方式，及把 FPC 放入提前刻好凹槽的料盤當中敢靡，算好料盤行列數(shù)和間隔距離挂滓，然后控制機械手自動走到每個定位位置，實現(xiàn)抓取上料醋安。在實際生產(chǎn)當中杂彭，由于人工擺放，以及料盤規(guī)格存在誤差吓揪，經(jīng)常出現(xiàn)機械手走位不準確亲怠，吸取位置到了 FPC 邊緣或者到了料盤凸起部分，造成上料失敗柠辞，引起設(shè)備報警团秽，暫停生產(chǎn)。本文將介紹一種霍夫變換算法叭首，用視覺識別取代機械定位习勤，可極大提升 FPC 上料機的取料成功率。
1焙格、數(shù)學模型與算法
霍夫變換是現(xiàn)在視覺系統(tǒng)中常用的一種算法图毕， 它可以很好的對直線和曲線圖形進行識別。這一算法具有對局部缺陷不敏感眷唉、隨機噪聲魯棒性強予颤、適合并行處理等特點，并且已經(jīng)廣泛應用于計算機視覺冬阳、圖像處理蛤虐、機器視覺等領(lǐng)域 [1]。下面是最小二乘法的霍夫變換的推導由來[2]肝陪。任意一個圓可由圓心坐標（A驳庭，B）和半徑R表示為：
（x- A）2+（y- B）2=R2 . （1）
變換一下公式（1），我們可以得到：
R2=x2- 2Ax+A2+y2- 2By+B2 . （2）
假設(shè) a=- 2A氯窍，b=- 2B 以及 c=A2+B2- R2饲常，所以，圓參數(shù)可以表示為：A=a/- 2狼讨，B=b/- 2不皆，。從而得到：
x2+y2+ax+by+c=0 . （3）
如圖 1 所示熊楼，如果圖上一系列小點集的坐標分別為（{ X1霹娄，Y1），（X2鲫骗，Y2）犬耻，…，（Xn执泰，Yn）}枕磁，這些點到圖中圓弧圓心的距離為 dn，根據(jù)公式（1）（3）术吝，可以得到：
dn2- R2=（X - A）2+（Ya - B）2- R2=X n2+Y 2+aXn +bYn +c . （4）
圖1 圓弧周邊的點集
假設(shè)一個新方程：
那么 F（a计济，b茸苇，c）的偏導數(shù)為 0：
假設(shè)：
解方程（6）（7）（8）并帶入 M1、M2沦寂、M3学密、M4、M5传藏，可得：
這樣通過霍夫變換腻暮，我們可以用 a、b毯侦、c 三個設(shè)定參數(shù)來表示圓心坐標以及圓半徑哭靖。
2、流程設(shè)計與實現(xiàn)
首先侈离，相機在其視野內(nèi)拍攝圖像试幽，程序會將拍到的圖片由彩色圖片自動轉(zhuǎn)換成為灰度圖，利用邊緣檢測索貝爾算子卦碾，找出邊緣點[3] 抡草。然后通過計算公式算出每個邊緣點在 X、Y 兩個方向上的梯度蔗坯，并且應用霍夫變換康震，可以得到候補圓心點的坐標，統(tǒng)計不同半徑的頻次宾濒，將所有候補圓心由得票多少進行排序腿短。最后，通過分析圓存在概率以及其峰值绘梦，遍歷每個候補圓心點橘忱，得票數(shù)高以及滿足固定靶標參數(shù)的閾值候補圓心可以被當做是最佳圓心，返回靶標圓的坐標[4]卸奉。流程圖如圖 2钝诚。為了適應高精度的要求，我們將實際測量好的靶標圓心的半徑作為閾值榄棵，這樣可以快速排除大部分不在檢測范圍內(nèi)的圓半徑凝颇。
圖 2 霍夫變換檢測圓心的流程圖
3.、實驗結(jié)果與實際應用
為了評估該程序改進算法的準確率疹鳄，我們選取了 50 張擁有真實圓數(shù)據(jù)的的圖片拧略，其中（a，b瘪弓，r）分別表示為圓心 X垫蛆、Y 向坐標以及圓半徑長度。根據(jù)這50 組實驗數(shù)據(jù)，我們可以得到該程序檢測出的目標圓的平均誤差值為（0.068袱饭，0.023川无，0.133）；誤差的標準偏差為（0.000 367虑乖，0.000 178懦趋，0.001 535）。此程序的運行精度完全可以滿足 FPC 上料機上料位置 0.1 以內(nèi)的誤差要求决左。
圖 3 所示為一種常見的小尺寸 FPC愕够，其中間部分有很明顯的 logo 可以被當做靶標供攝像頭識別走贪，靶標的圓心所在位置也有利于機械手進行抓取佛猛。圖4 為識別結(jié)果并且返回圓心坐標位置及其半徑。
小尺寸FPC（左） 檢測結(jié)果（右）
如果相機視野大坠狡，在一個視野中继找，會出現(xiàn)多個FPC，該程序可以將視野內(nèi)的靶標全部標出并返回給機械手逃沿，機械手判斷最近位置進行抓取婴渡，提高上料效率，如圖 5凯亮；該程序也可以將視野中的靶標進行最優(yōu)排序边臼，返回最佳靶標位置，這樣可以保證上料精度及準確率假消，如圖 6柠并。
返回視野中所有圓心（左） 返回最佳圓心（右）
在實際生產(chǎn)中，也會遇到一些異形 FPC富拗，拖著長長尾巴的 FPC 也是較常見的臼予，如圖 7 所示，為了抓取牢靠啃沪，在 FPC 上料機上增加輔助吸嘴的機械結(jié)構(gòu)來保證抓取穩(wěn)固粘拾。該程序可以根據(jù)實際需要，返回機 械手最佳單一坐標创千，或者同時返回靶標圓心位置和輔助靶標圓心位置缰雇，如圖 8。
異形FPC 返回最佳圓心（左） 返回圓心和輔助圓心（右）
4追驴、結(jié)語
FPC 自動上料機大大提高了全自動 FOG 生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度寓涨，也減少了大量的人力成本，提高了生產(chǎn)效率氯檐。視覺系統(tǒng)在 FPC 上料機中的應用戒良，進一步提升了自動化設(shè)備的技術(shù)水平，有著巨大的經(jīng)濟效益冠摄。
參考文獻
[1] HK Yuen, J Princen, J Illingworth, et.al. A comparative study of Hough Transform methods for circle finding [M].Copyright 1990 Published by Elsevier B.V.糯崎，1990.
[2]崔繼文几缭，譚久彬.基于約束抽樣 Hough 變換的圓輪廓快速檢測技術(shù).哈爾濱工業(yè)大學學報，2005沃呢，37（10）：1 394- 1 396.
[3]胡占義年栓，吳福朝.基于主動視覺攝像機標定方法.計算機學報，2002（11）：1 150- 1 156
[4]David Manthey .General Least- Squares - Direct Solutions and Bundle Adjustments.Copyright:1999- 2005.
聚砜醫(yī)療干粉吸入...
塑料包裝材料的減...
汽車功能鍵觸摸蓋I...
高性能注塑聚丙烯...
