CogFixtureTool 定位工具文檔

1. 工具概述

CogFixtureTool 是康耐視 VisionPro 視覺軟件中的核心坐標系管理工具，主要用于在圖像中創建和管理坐標系轉換。其核心功能是根據提供的二維變換關系，在圖像的原始坐標系（UnfixturedSpace）基礎上創建一個新的、與目標物體對齊的穩定坐標系（FixturedSpace），從而為后續的視覺處理（如測量、檢測）提供統一的基準。

該工具的核心價值在于實現 “坐標系的動態對齊”。它通過接收一個來自定位工具（如 CogPMAlignTool）的變換參數，建立一個“隨動”坐標系，使得即使工件在相機視野中的位置和角度發生變化，后續的所有檢測和測量操作都能在一個與工件本身固定的參考系下進行，極大提高了系統的魯棒性和準確性。

2. 核心功能與特點

• 坐標系創建與添加：CogFixtureTool 的主要任務是在輸入圖像的坐標空間樹中添加一個用戶定義的 FixturedSpace（固定空間）。這個新坐標系的原點和方向可以由用戶指定，通常與圖像中定位到的目標特征（如中心點）對齊。
• 輸出圖像生成：該工具會創建一幅輸出圖像。這幅輸出圖像與輸入圖像共享相同的像素數據，但其內部的坐標空間樹中包含了新創建的 FixturedSpace。其他下游工具可以使用這幅輸出圖像，并選擇在 FixturedSpace 下進行處理。
• 支持多種變換輸入：工具可以通過 RunParams.UnfixturedFromFixturedTransform 參數接收一個完整的二維變換（包含平移和旋轉），也可以分別通過 TranslationX、TranslationY 和 Rotation 參數接收平移和旋轉分量。前者通常由模板匹配工具的結果（如 CogPMAlignTool.Results.Item[0].GetPose()）提供，更為常用和便捷。
• 模式選擇：工具提供 Compatibility（兼容模式） 和 Enhanced（增強模式） 兩種運行模式。兼容模式使用舊版算法以確保與早期項目的兼容性；增強模式使用優化后的新算法，能提供更高的精度和性能，無特殊要求時推薦選擇增強模式。

3. 關鍵概念解析

理解 CogFixtureTool 需要掌握 VisionPro 中的幾個基本空間概念：

CogFixtureTool 的核心作用是定義從 UnfixturedSpace 到 FixturedSpace 的映射關系。工具運行后，會輸出一幅新的圖像，這幅圖像的 SelectedSpaceName（當前選中的空間）可以是 UnfixturedSpace 或 FixturedSpace，這取決于工具的 SpaceToOutput 屬性設置。

4. 在 QuickBuild 中的配置流程

4.1 添加與連接工具

1. 添加工具：在 QuickBuild 的工具箱中，找到 Calibration & Fixturing 類別下的 CogFixtureTool，將其拖放到作業中。通常將其放置在定位工具（如 CogPMAlignTool）之后。
2. 連接圖像源：將工具的 InputImage 鏈接到圖像源或上一個工具的 OutputImage。
3. 提供變換關系（最關鍵的一步）：將定位工具（如 CogPMAlignTool）得到的位姿結果（通常是 Results.Item[0].GetPose()）鏈接到 CogFixtureTool 的 RunParams.UnfixturedFromFixturedTransform 參數。這相當于告訴工具如何創建新坐標系。

4.2 關鍵參數設置

在工具的屬性窗口中，需配置以下參數：

• Action：通常設置為 EstablishNewFixture，以創建一個新的固定坐標系。
• SpaceTo Output：選擇輸出圖像的當前空間，決定下游工具默認在哪個坐標系下工作。
• FixturedSpace Name：為新建的坐標系設置一個唯一的名稱。當項目中存在多個 CogFixtureTool 時，務必確保名稱不重復，以避免沖突。
• FixturedSpace Duplicate Handling：在 Compatibility（兼容模式）和 Enhanced（增強模式）中選擇。無特殊要求時，建議選擇 Enhanced 以獲得更好的性能。

5. 完整工作流程與數據流向

一個典型的使用 CogFixtureTool 的視覺處理流程如下：

1. 圖像獲取與定位：
   • 使用 CogPMAlignTool（模板匹配工具）在圖像中搜索并定位工件。該工具輸出找到工件的位置和角度信息（一個二維變換關系）。
2. 建立固定坐標系：
   • 將 CogPMAlignTool 的 Results.Item[0].GetPose() 輸出鏈接到 CogFixtureTool 的 RunParams.UnfixturedFromFixturedTransform 輸入。
   • CogFixtureTool 根據此變換關系創建一個新的坐標系（FixturedSpace），其原點位于匹配到的工件中心，方向與工件方向對齊。
3. 執行精確測量/檢測：
   • 后續的測量工具（如 CogCaliperTool 卡尺工具）將其輸入圖像和坐標空間鏈接到 CogFixtureTool 的輸出。
   • 這些工具將在新的固定坐標系下工作，無論工件在視野中如何移動或旋轉，測量基準始終與工件綁定，從而保證結果的穩定性和準確性。

6. 主要應用場景

• 高精度尺寸測量：在生產線上對零件進行檢測時，零件可能以不同的角度和位置出現在相機視野中。使用 CogFixtureTool 可以將零件圖像統一對齊到標準坐標系，從而保證測量工具（如卡尺）始終在正確的位置進行測量，提高檢測的準確性和魯棒性。
• 機器人引導：在機器人抓取或加工應用中，CogFixtureTool 可以將圖像中識別到的目標物體的坐標轉換到機器人的基坐標系中，引導機器人準確移動到目標位置。

7. 注意事項與技巧

• 空間名稱唯一性：當您的項目中存在多個 CogFixtureTool 時，務必為每個工具定義的固定空間設置唯一的名稱，以避免沖突和混淆。
• 確保鏈接正確：務必確保定位工具（如 CogPMAlignTool）的結果正確鏈接到 CogFixtureTool 的變換參數（通常是 RunParams.UnfixturedFromFixturedTransform），這是工具正常工作的基礎。
• 理解變換方向：參數 RunParams.UnfixturedFromFixturedTransform 定義了從固定空間（FixturedSpace）反向映射回非固定空間（UnfixturedSpace）的變換關系。雖然參數名容易引起困惑，但通常我們只需將匹配工具的 GetPose() 結果鏈接至此即可。
• 替代工具：除了 CogFixtureTool，VisionPro 還提供了 CogFixtureNPointToNPointTool，它可以通過多組點對來計算復雜的線性或非線性變換模型，常用于特定標定場景。

實踐效果