Design and Manufacturing EngineeringDesign and Manufacturing EngineeringDepartment ofDepartment of

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZAUNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

AutoresAutores: David Samper: David Samper Jorge SantolariaJorge Santolaria Jose A. AlbajezJose A. Albajez Carlos CajalCarlos Cajal

1.- INTRODUCTION1.- INTRODUCTION

PROCESOS DE FABRICACIÓNPROCESOS DE FABRICACIÓN

INSPECCIÓN INSPECCIÓN DE CALIDADDE CALIDAD

CONTROL DE CONTROL DE PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

OPTIMIZACIÓNOPTIMIZACIÓNDE PROCESODE PROCESO

CÁMARAS DE VISIÓNCÁMARAS DE VISIÓN

CALIBRACIÓN DE CÁMARASCALIBRACIÓN DE CÁMARAS

ESENCIAL PARA ALUMNOS ESENCIAL PARA ALUMNOS DE DISEÑO Y FABRIACACIÓNDE DISEÑO Y FABRIACACIÓN

1.- Introducción1.- Introducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

2.- HERRAMIENTA DESARROLLADA2.- HERRAMIENTA DESARROLLADA

METROVISIONLABMETROVISIONLABCAMERA SIMULATION SOFTWARECAMERA SIMULATION SOFTWARE

DESARROLLDAD COMO TOOLBOX DE DESARROLLDAD COMO TOOLBOX DE MATLABMATLAB®®

AMPLIAMENTE ÚTIL AMPLIAMENTE ÚTIL EN DOCENCIA E INVESTIGACIÓNEN DOCENCIA E INVESTIGACIÓN

PROGRAMACIÓN SENCILLA PROGRAMACIÓN SENCILLA DE COMPLEJOS DE COMPLEJOS

ALGORITMOS MATEMÁTICOSALGORITMOS MATEMÁTICOS

2.- HERRAMIENTA DESARROLLADA2.- HERRAMIENTA DESARROLLADA

PRINCIPALES PRINCIPALES

CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

• Cámara virtual.Cámara virtual.

• Simulación de distorsión de lentes.Simulación de distorsión de lentes.

• Simulación de ruido.Simulación de ruido.

• Generación de puntos sintéticos.Generación de puntos sintéticos.

• Preprocesado de imagen.Preprocesado de imagen.

• Extracción de puntos en imágenes Extracción de puntos en imágenes

reales.reales.

• Calibración de cámaras.Calibración de cámaras.

11.- Introducción.- Introducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

2.1.- CÁMARA VIRTUAL2.1.- CÁMARA VIRTUAL

PARÁMETROS DE CÁMARAPARÁMETROS DE CÁMARA

• Parámetros intrínsecos:Parámetros intrínsecos:• Longitud focal, centro imagen, Longitud focal, centro imagen, pixel pitch, resolución.pixel pitch, resolución.

• Parámetros extrínsecos:Parámetros extrínsecos:• Matriz de rotación y vector de Matriz de rotación y vector de traslacióntraslación

• Parámetros de ruido:Parámetros de ruido:• Ruido del sensor y errores del Ruido del sensor y errores del calibrador.calibrador.

• Distorsión radial de la lente.Distorsión radial de la lente.

2.1.- CÁMARA VIRTUAL2.1.- CÁMARA VIRTUAL

GENERACIÓN DE IMAGEN GENERACIÓN DE IMAGEN VIRTUALVIRTUAL

COORDENADAS MUNDO:COORDENADAS MUNDO:• COPLANAR (X,Y)COPLANAR (X,Y)• NO COPLANAR (X,Y,Z)NO COPLANAR (X,Y,Z)

ALGORITMO DE CALIBRACIÓN INVERSA ALGORITMO DE CALIBRACIÓN INVERSA BASADO EN EL MÉTODO BASADO EN EL MÉTODO TSAITSAI

COORDENADAS IMAGEN(u,v)COORDENADAS IMAGEN(u,v)

IMAGEN VIRUTALIMAGEN VIRUTAL

PARÁMETRO DE PARÁMETRO DE CÁMARA VIRUTALCÁMARA VIRUTAL

11.- Introducción.- Introducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

2.2.- GENERADOR DE PUNTOS SINTETICOS2.2.- GENERADOR DE PUNTOS SINTETICOS

Matriz de puntos tridimensionalMatriz de puntos tridimensional::• Número de filas, columnas y planos.Número de filas, columnas y planos.• Separación entre puntos y planos.Separación entre puntos y planos.• Matriz de posición en coordenadas Matriz de posición en coordenadas mundo.mundo.

Calibrador de tablero de ajedrezCalibrador de tablero de ajedrez::• Dimensiones de los cuadros.Dimensiones de los cuadros.• Posición del calibrador en coordenadas Posición del calibrador en coordenadas mundo.mundo.

11.- Introducción.- Introducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

2.3.- EXTRACCIÓN DE PUNTOS2.3.- EXTRACCIÓN DE PUNTOS

Extracción de líneas en calibrador Extracción de líneas en calibrador de tablero de ajedrezde tablero de ajedrez::• Filtro Canny.Filtro Canny.• Filtro Sobel.Filtro Sobel.

Extracción de centrosExtracción de centros::• Centro de gravedad basado en niveles de Centro de gravedad basado en niveles de gris.gris.•Centroide de la forma.Centroide de la forma.• Aproximación elíptica.Aproximación elíptica.

1.- 1.- IntroducciónIntroducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA

LOS MÉTODOS DE CALIBRACIÓN MÁS LOS MÉTODOS DE CALIBRACIÓN MÁS IMPORTANTESIMPORTANTESTsai Tsai ::

• Coplanar con corrección radial de la distorsión.Coplanar con corrección radial de la distorsión.• No coplanar con corrección radial de la distorsión.No coplanar con corrección radial de la distorsión.Direct Linear Transformation (DLT)Direct Linear Transformation (DLT)::• Coplanar sin corrección radial de la distorsión.Coplanar sin corrección radial de la distorsión.• No coplanar sin corrección radial de la distorsión.No coplanar sin corrección radial de la distorsión.• No coplanar con corrección de distorsión y de centro de la No coplanar con corrección de distorsión y de centro de la imagen.imagen...Faugeras Faugeras ::• Con corrección radial de la distorsión.Con corrección radial de la distorsión.• Sin corrección radial de la distorsión.Sin corrección radial de la distorsión.

Zhang Zhang ::• Con corrección radial de la distorsión.Con corrección radial de la distorsión.• Sin corrección radial de la distorsión.Sin corrección radial de la distorsión.

2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA

RESULTADOS DE CALIBRACIÓN DE CÁMARARESULTADOS DE CALIBRACIÓN DE CÁMARA

RESULTADOS NUMÉRICOSRESULTADOS NUMÉRICOS

• Parámetros intrínsecos e extrínsecos.Parámetros intrínsecos e extrínsecos.

• Matriz de proyección.Matriz de proyección.

• Error de reconstrucción (Coord Imagen).Error de reconstrucción (Coord Imagen).

• Error de reconstrucción (Coord Mundo).Error de reconstrucción (Coord Mundo).

• Error de calibración normalizado (NCE Error de calibración normalizado (NCE

factor).factor).

• Tiempo de cálculo.Tiempo de cálculo.

2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA2.4.- CALIBRACIÓN DE CÁMARA

RESULTADOS DE CALIBRACIÓN DE CÁMARARESULTADOS DE CALIBRACIÓN DE CÁMARA

RESULTADOS GRÁFICOSRESULTADOS GRÁFICOS

1.- 1.- IntroducciónIntroducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDEXINDEX

4.- CUESTIONARIO DE SEGUIMIENTO4.- CUESTIONARIO DE SEGUIMIENTO

A1 El uso y calibración de cámaras industriales es útil dentro de mi formación como ingeniero.

A2 Metrovisionlab es una aplicación fácil de usar.

A3 Metrovisionlab me ha ayudado a entender mejor como las características de una cámara y sus ópticas influencian la imagen obtenida.

A4 Metrovisionlab me ha ayudado a aprender más acerca de las características de los métodos de calibración.

A5 Metrovisionlab me ha ayudado a aprender más sobre el

uso de cámaras en procesos de medida y verificación.

A6 El material complementario adjunto a la aplicación ha sido útil para mejorar mi aprendizaje (página web).

En dicho cuestionario los estudiantes deben contestar en una escala de 1 a 5 donde 1 representa total desacuerdo y 5 completamente de acuerdo.

4.- CUESTIONARIO DE SEGUIMIENTO4.- CUESTIONARIO DE SEGUIMIENTO

83 83 EstudiantesEstudiantes..

• 78% de los estudiantes piensan que es sencilla de utilizar.78% de los estudiantes piensan que es sencilla de utilizar.

• 56% estuvieron de acuerdo que Metrovisiónlab les ayuda en su 56% estuvieron de acuerdo que Metrovisiónlab les ayuda en su

proceso de aprendizaje.proceso de aprendizaje.

1.- 1.- IntroducciónIntroducción2.- Herramienta desarrollada2.- Herramienta desarrollada

2.1.- Cámara virtual2.1.- Cámara virtual2.2.- Generador de puntos sintéticos2.2.- Generador de puntos sintéticos2.3.- Extracción de puntos 2.3.- Extracción de puntos 2.4.- Calibración de cámara2.4.- Calibración de cámara

4.- Cuestionario de seguimiento4.- Cuestionario de seguimiento5.- Conclusiones5.- Conclusiones

INDICEINDICE

5.- CONCLUSIONES5.- CONCLUSIONES

METROVISIONLAB PROPORCIONA:METROVISIONLAB PROPORCIONA:

• Una manera simple de entender cómo los parámetros de la cámara Una manera simple de entender cómo los parámetros de la cámara

afectan a la imagen capturada.afectan a la imagen capturada.

•Conocimiento de que factores influencian a la calibración de la Conocimiento de que factores influencian a la calibración de la

cámara y en que medida.cámara y en que medida.

METROVISIONLAB ES UTIL:METROVISIONLAB ES UTIL:

•Para comparar los diversos métodos de calibración y así evaluar las Para comparar los diversos métodos de calibración y así evaluar las

ventajas y desventajas de cada uno de ellos. ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

•Como herramienta de desarrollo.Como herramienta de desarrollo.

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