视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统

2018-01-10李震

海峡科技与产业 2017年11期

关键词：单目双目角点

李震

郑州轻工业学院电气信息工程学院郑州 450002；郑州市财贸学校郑州 450007

视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统

李震

郑州轻工业学院电气信息工程学院郑州 450002；郑州市财贸学校郑州 450007

随着现代化社会的快速发展，许多的电子设备都应用了触摸显示屏，所以对触摸屏的精度和灵敏性要求也越来越高，本文将针对视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统展开讨论，希望可以实现对触摸屏领域的飞速发展。

视觉引导；触摸屏；高精度；自动贴合系统

在传统的触摸屏贴合技术中，对于人工操作和模具使用的依赖性比较高，贴合定位的效果也比较差，而通过使用视觉引导下的触摸屏自动贴合系统，正是为了解决这一难题，找到合适的自动贴合方案，提高触摸屏的高精度定位及贴合效果。

1 视觉引导在触摸屏行业中的应用

伴随着全球电子消费业务数量的飞速增加，触摸屏系统也拥有了更为广泛的应用和发展空间。目前，全球触摸屏技术应用增长速度已经超过了30%，而且要求触摸屏产品可以拥有更高的品质，因此引入视觉引导技术，可以帮助触摸屏企业进行更好的技术开发，同时减少开发的成本，其中视觉引导技术主要应用的是非接触性的高精度传感技术，可以让触摸屏系统同现代化的机械电子设备融合在一起，从而实现企业的高效生产和管理控制。

通过建立视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统，可以应用视觉技术展开对触摸屏中关键点的精确智能定位，还能够融合多轴控制系统的准确自动贴合功能，提高触摸屏自动贴合系统的延展性，再进行双目摄像头的焦距和距离调整，这种高精度的智能贴屏技术不单可以应用在手机和电脑贴膜上，所有具有触摸屏的电子设备，都可以应用高精度的自动贴合技术，完成精细测量、打孔和切割，从而大幅度提升现代化工业的机械自动化生产水平。

2 自动贴合系统的结构与功能

在视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统可以说是能够自动完成触摸屏从视觉定位开始，一直到完成高精度贴合的所有过程，可以利用单摄像头、双摄像手段，对触摸屏展开两次的图像采集，然后把采集到的触摸屏图像再上传到上位机，此时上位机就可以通过双重的角点检测算法来获得触摸屏角点的准确定位信息，而且可以将Modbus协议发送给多轴控制管理系统，进而完成对液晶显示屏以及盖板玻璃的高精度自动贴合作业。触摸屏高精度自动贴合系统中的多轴控制系统，主要选用的电机是伺服电机，这种电机的优点就是能够实现可以控制的高精度转动，可以让转动精度达到0.1mm，提供高精度贴合的硬件基础[1]。

在视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统中的上位机版块，可以被看作是双重角点检测算法同多轴控制管理系统之间的沟通桥梁，在高精度自动贴合系统的上位机模块中，可以完成单目摄像头和双目摄像头的拍照控制，使用双重角点检测算法来展开精确定位，再通过管理多轴控制系统来进行高精度的自动贴合。上位机模块主要是由VB语言来完成编写和构建的，再经过Modbus协议格式来同PLC可编程控制系统进行连接，完成数据信号的信息传输，能够监测单目摄像头中实时发生的状况，监测PLC可编程数据寄存器中的数据变化情况，分析监测系统传送回来的数据和图像信息，来了解触摸屏内部装置的实际运行状况，并且在系统监测与控制的同时，能够有效地针对操作台展开控制和功能调试，从而实现对触摸屏自动贴合系统的单独、同时控制，控制系统电磁闸的开关，还可以完成对PLC可编程自动控制系统的紧急停止控制，这样当PLC自动控制系统中的运行数据出现错误或故障时，能够让触摸屏自动贴合系统停止操作，进而减小对系统仪器设备的损坏。

3 视觉引导下的双重角点算法检测

（1）单目引导

在双重角点检测算法中，其中的单目引导环节可以在任何位置上放置触摸屏，然后就可以通过自动调整双目摄像头拍摄最佳位置的方式来完成视觉引导，因此单目摄像头在完成拍照以后，会应用单目角点检测算法来进行精确的定位，从而获得盖板玻璃和液晶显示屏上的具体位置，此时会由上位机模块发出相应的控制指令，调整多轴操作台的位置，使得双目摄像头能够同时拍到盖板玻璃和液晶显示屏上的两大角点。

在进行单目引导时，首先要先确定好一个角点，通过公式来重复检测具体像素点在每个方向上是否出现了变化量，然后认定在每个方向都有着明显变化的点为角点，通过公式来图像上每一点同周围点之间的变化率平均值，其中公式表示为：

在这个公式中，用E(u，v)代表角点坐标，用I(x+u，y+u)来表示检测点的灰度值，用I(x，y)代表相邻域点的灰度值。

当检测到盖板玻璃和液晶显示屏上的一组对角角点以后，可以通过亚像素角点检测算法方式来获得角点的亚像素坐标，得知角点的亚像素坐标后，还需要通过计算和推导得出盖板玻璃以及液晶显示屏上其中一条对角线，还有对角线的中点，整个图像的水平中线和水平中线的中点，从而得出水平中线和对角线之间的夹角。

（2）双目引导

在日常生活中，人们对于一般物体的坐标确认，都是通过双目视觉立体测量的方法来完成的，不过在实际的测量标定中，测量的精确度可能受到外部、内部情况的影响，使双目测量图像的清晰度效果降低。在视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统中，可以使用比例测算法的方式来进行双目标定，因此需要改善比例测算的重复性和精确度，在实施双目引导的过程中，可以获得实际坐标和像素坐标值，还有双目之间的横纵偏差值，然后把双目两坐标和所有参数都设计到一个坐标系里。

把双目两坐标和测量参数设计在一个坐标体系中以后，需要使用边缘测算法来对图像的边缘展开轮廓的初次提取，提取轮廓直线，筛选所用直线来获得角点坐标。

①使用高斯滤波器针对噪声展开过滤，进而起到平滑图像的作用效果，消除图像噪声因素对双目引导效果的干扰。

②针对高斯滤波以后的图像展开灰度度的梯度检测，计算每一像素点的梯度值，获得初步轮廓。

③采用霍夫变换技术对初步轮廓当中的直线展开提取，针对检测以后所有图形边缘轮廓上的点展开计算，对满足公式S=Xcosθ+Ysinθ的点进行连接和筛选，从而获得两条互相垂直的直线，选取两条直线的交点，就是触摸屏上的高精度角点坐标。其中S是直线与原点之间的直线距离，θ是直线和X轴的夹角。

双目视觉引导下的触摸屏高精度自动贴合系统，可以很好地完成单盖板玻璃和液晶显示屏之间的贴合。