[贴装专题] 基于halcon的最小二乘法计算吸嘴或机械轴旋转中心

📢标定旋转中心目的

在机器视觉实际应用过程中，有这样的案例：贴片机吸取物料A贴到物料B的过程中，由于，上料端物料A每次的角度都有一些偏差，需要贴片机上的吸嘴旋转一定角度，贴到物料B上。但是，当吸嘴末端的中心与其自身的旋转中心不重合时，会导致贴装过程中物料A贴和物料B的中心偏差计算出现误差，贴合精度会不满足要求

📢标定前的准备工作

       Lid是需要吸取的产品。吸嘴由金属材质的吸嘴本体E和橡胶材质的吸盘F组成，吸嘴在吸取产品Lid过程中主要靠吸盘吸取。第一延长线M和第二延长线N是Lid两条相邻边缘的延长线，两条延长线的交点就是所需的Lid角点。吸嘴吸取Lid旋转拍照之前，需要先将Lid的左上角和旁边的产品孔洞Q做成模板，产品孔洞Q的目的是使产品左上角和另外三个角作区分，否则模板匹配时可能会匹配到另外三个角，模板做完之后要提取产品角点，通过提取产品的两条边缘，计算出其边缘延长线，延长线的交点就是产品的角点，这些角点就是我们需要对其进行拟合，获取圆心即旋转中心所需要的点。

✨标定吸嘴旋转中心

       吸嘴吸取产品，将吸取产品的吸嘴移动到UpLook上视相机上方，每次旋转30°～50°UpLook上视相机拍一次照，获取产品上面的上视Mark点信息，将产品旋转一周360°进行拍照，对获得的所有上视Mark点进行拟合圆，求得的圆中心即为吸嘴旋转轴的旋转中心。当吸取产品的吸嘴移动到UpLook上视相机上方，每旋转30°，UpLook上视相机拍一次照，旋转一周，共得到12张图像上面的产品上视Mark点信息，12张图像对应12个Mark点，其点集合为{ (x_k，y_k) | k = 1,2,…,12} ，通过最小二乘法原理，各个上视Mark点坐标到拟合圆的距离绝对值之和最小，即：

g = ∑ k = 1 12 ∣ ( x k − x u ) 2 + ( y k − y u ) 2 n − R ∣ g=\sum_{k=1}^{12} |\sqrt[n]{(x_k-x_u)^2+(y_k-y_u)^2}-R|g=k=1∑12∣n(xk−xu)2+(yk−yu)2−R∣

其中，g为离散的各个上视Mark点到拟合圆的距离绝对值；k为参与拟合的特征点数；(x_k，y_k) 为产品上的上视Mark点坐标； (x_u，y_u) 为吸嘴的旋转中心坐标；R为拟合圆的半径；拟合出来的圆心即为所求的吸嘴旋转轴的旋转中心。

💫halcon仿真效果

       最终显示结果中，绿色中心为图像中心，红色中心为拟合的吸嘴旋转中心，图像像素中心和实际坐标中心已知（标定得到，即吸嘴中心在上视相机中心时，机械轴的坐标），而旋转中心的像素中心也求了出来，可通过等式计算出旋转中心的实际物理坐标。

注：我这里是通过每次提取两边缘的交点，最终将这些交点拟合成圆来求得旋转中心。还有一种方法是模板匹配的方式求mark点，最终拟合mark点求圆心。

仿真代码和测试数据下载链接：基于halcon计算旋转中心的仿真代码