視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統

李 震

鄭州輕工業學院電氣信息工程學院 鄭州 450002； 鄭州市財貿學校 鄭州 450007

視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統

李 震

鄭州輕工業學院電氣信息工程學院 鄭州 450002； 鄭州市財貿學校 鄭州 450007

隨著現代化社會的快速發展，許多的電子設備都應用了觸摸顯示屏，所以對觸摸屏的精度和靈敏性要求也越來越高，本文將針對視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統展開討論，希望可以實現對觸摸屏領域的飛速發展。

視覺引導；觸摸屏；高精度；自動貼合系統

在傳統的觸摸屏貼合技術中，對于人工操作和模具使用的依賴性比較高，貼合定位的效果也比較差，而通過使用視覺引導下的觸摸屏自動貼合系統，正是為了解決這一難題，找到合適的自動貼合方案，提高觸摸屏的高精度定位及貼合效果。

1 視覺引導在觸摸屏行業中的應用

伴隨著全球電子消費業務數量的飛速增加，觸摸屏系統也擁有了更為廣泛的應用和發展空間。目前，全球觸摸屏技術應用增長速度已經超過了30%，而且要求觸摸屏產品可以擁有更高的品質，因此引入視覺引導技術，可以幫助觸摸屏企業進行更好的技術開發，同時減少開發的成本，其中視覺引導技術主要應用的是非接觸性的高精度傳感技術，可以讓觸摸屏系統同現代化的機械電子設備融合在一起，從而實現企業的高效生產和管理控制。

通過建立視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統，可以應用視覺技術展開對觸摸屏中關鍵點的精確智能定位，還能夠融合多軸控制系統的準確自動貼合功能，提高觸摸屏自動貼合系統的延展性，再進行雙目攝像頭的焦距和距離調整，這種高精度的智能貼屏技術不單可以應用在手機和電腦貼膜上，所有具有觸摸屏的電子設備，都可以應用高精度的自動貼合技術，完成精細測量、打孔和切割，從而大幅度提升現代化工業的機械自動化生產水平。

2 自動貼合系統的結構與功能

在視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統可以說是能夠自動完成觸摸屏從視覺定位開始，一直到完成高精度貼合的所有過程，可以利用單攝像頭、雙攝像手段，對觸摸屏展開兩次的圖像采集，然后把采集到的觸摸屏圖像再上傳到上位機，此時上位機就可以通過雙重的角點檢測算法來獲得觸摸屏角點的準確定位信息，而且可以將Modbus協議發送給多軸控制管理系統，進而完成對液晶顯示屏以及蓋板玻璃的高精度自動貼合作業。觸摸屏高精度自動貼合系統中的多軸控制系統，主要選用的電機是伺服電機，這種電機的優點就是能夠實現可以控制的高精度轉動，可以讓轉動精度達到0.1mm，提供高精度貼合的硬件基礎[1]。

在視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統中的上位機版塊，可以被看作是雙重角點檢測算法同多軸控制管理系統之間的溝通橋梁，在高精度自動貼合系統的上位機模塊中，可以完成單目攝像頭和雙目攝像頭的拍照控制，使用雙重角點檢測算法來展開精確定位，再通過管理多軸控制系統來進行高精度的自動貼合。上位機模塊主要是由VB語言來完成編寫和構建的，再經過Modbus協議格式來同PLC可編程控制系統進行連接，完成數據信號的信息傳輸，能夠監測單目攝像頭中實時發生的狀況，監測PLC可編程數據寄存器中的數據變化情況，分析監測系統傳送回來的數據和圖像信息，來了解觸摸屏內部裝置的實際運行狀況，并且在系統監測與控制的同時，能夠有效地針對操作臺展開控制和功能調試，從而實現對觸摸屏自動貼合系統的單獨、同時控制，控制系統電磁閘的開關，還可以完成對PLC可編程自動控制系統的緊急停止控制，這樣當PLC自動控制系統中的運行數據出現錯誤或故障時，能夠讓觸摸屏自動貼合系統停止操作，進而減小對系統儀器設備的損壞。

3 視覺引導下的雙重角點算法檢測

（1）單目引導

在雙重角點檢測算法中，其中的單目引導環節可以在任何位置上放置觸摸屏，然后就可以通過自動調整雙目攝像頭拍攝最佳位置的方式來完成視覺引導，因此單目攝像頭在完成拍照以后，會應用單目角點檢測算法來進行精確的定位，從而獲得蓋板玻璃和液晶顯示屏上的具體位置，此時會由上位機模塊發出相應的控制指令，調整多軸操作臺的位置，使得雙目攝像頭能夠同時拍到蓋板玻璃和液晶顯示屏上的兩大角點。

在進行單目引導時，首先要先確定好一個角點，通過公式來重復檢測具體像素點在每個方向上是否出現了變化量，然后認定在每個方向都有著明顯變化的點為角點，通過公式來圖像上每一點同周圍點之間的變化率平均值，其中公式表示為：

在這個公式中，用E(u，v)代表角點坐標，用I(x+u，y+u)來表示檢測點的灰度值，用I(x，y)代表相鄰域點的灰度值。

當檢測到蓋板玻璃和液晶顯示屏上的一組對角角點以后，可以通過亞像素角點檢測算法方式來獲得角點的亞像素坐標，得知角點的亞像素坐標后，還需要通過計算和推導得出蓋板玻璃以及液晶顯示屏上其中一條對角線，還有對角線的中點，整個圖像的水平中線和水平中線的中點，從而得出水平中線和對角線之間的夾角。

（2）雙目引導

在日常生活中，人們對于一般物體的坐標確認，都是通過雙目視覺立體測量的方法來完成的，不過在實際的測量標定中，測量的精確度可能受到外部、內部情況的影響，使雙目測量圖像的清晰度效果降低。在視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統中，可以使用比例測算法的方式來進行雙目標定，因此需要改善比例測算的重復性和精確度，在實施雙目引導的過程中，可以獲得實際坐標和像素坐標值，還有雙目之間的橫縱偏差值，然后把雙目兩坐標和所有參數都設計到一個坐標系里。

把雙目兩坐標和測量參數設計在一個坐標體系中以后，需要使用邊緣測算法來對圖像的邊緣展開輪廓的初次提取，提取輪廓直線，篩選所用直線來獲得角點坐標。

①使用高斯濾波器針對噪聲展開過濾，進而起到平滑圖像的作用效果，消除圖像噪聲因素對雙目引導效果的干擾。

②針對高斯濾波以后的圖像展開灰度度的梯度檢測，計算每一像素點的梯度值，獲得初步輪廓。

③采用霍夫變換技術對初步輪廓當中的直線展開提取，針對檢測以后所有圖形邊緣輪廓上的點展開計算，對滿足公式S=Xcosθ+Ysinθ的點進行連接和篩選，從而獲得兩條互相垂直的直線，選取兩條直線的交點，就是觸摸屏上的高精度角點坐標。其中S是直線與原點之間的直線距離，θ是直線和X軸的夾角。

雙目視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統，可以很好地完成單蓋板玻璃和液晶顯示屏之間的貼合。

4 視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統的優勢

在高精度自動貼合系統綁定貼合功能的應用下，通過視覺引導技術，可以更好地實現對目標物體的精準定位和識別。在具體的操作過程中，要把需要貼合的觸摸屏放到載物臺上面，進行單目拍照處理，再進行雙目的對角拍照處理，最后根據雙目引導的結果數據來操縱控制臺完成貼合，一次對位的時間為0.5s，三次完成對位貼合。

（1）提高精度

通過將觸摸屏高精度自動貼合系統應用在目標體的高精度定位上，可以很好地滿足人們的視覺精度需求，比如在100mm*60mm的圖像中，能夠實現1/200°的對位精度，從而提升了畫面的精致感。

（2）提高效率

其次，一般低端的電子產品定位都要經過5次的迭代定位，才可以完成目標定位，而在視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統，能夠大幅度提升精確定位效果，定位速度快，節省了不少時間。

（3）增強品質

通過視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統的應用，還可以更好地增加現代化電子產品的品質，使產品的屏幕更加精致，每一細節都無懈可擊，給用戶以最為極致的使用享受。

（4）減少成本

在視覺引導技術的帶領下，可以擁有更高分辨率的攝像機，用更短的時間來完成定位，在保證品質的基礎上，有效地降低了生產成本。

5 結論

綜上所述，作為一種機器視覺引導和PLC可編程控制系統融合在一起的多功能高精度自動貼合系統，可以很好地完成圖像處理和觸摸屏的屏幕角點定位，依據觸摸屏的使用需求來改正相應的技術參數，從而實現了對觸摸屏設備的完美貼合，貼合精度的偏移量控制在±0.2mm，±0.2°內，貼合有效率在75%以上。

[1]蘇鷺梅，張輯，薛勇，張權.視覺引導觸摸屏高精度自動貼合系統[J].廈門理工學院學報，2017，25(01):44-49.

TN141.9

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