一种基于双目视觉组件的POS机测试系统的制作方法

本申请属于自动化测试技术领域，尤其是涉及一种基于双目视觉组件的pos机测试系统。

背景技术：

销售终端——pos(pointofsale)是一种多功能终端，把它安装在信用卡的特约商户和受理网点中与计算机联成网络，就能实现电子资金自动转账，它具有支持消费、预授权、余额查询和转账等功能，使用起来安全、快捷、可靠。pos具有方便购物者消费结算，减少商户清算现金环节，加快资金周转速度，有效规避假币和现金安全管理的风险等等优点。按国家和行业的有关标准规定，所有的金融ic(终端)设备在上市之前都要经过多项功能、安全的合规检测。普通人工测试有着诸多问题：效率不高，统计费时，测试不具备一致性等等，现有技术中的pos机测试设备的测试系统也不够完善。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中pos机测试系统不够完善的不足，从而提供一种基于双目视觉组件的pos机测试系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于双目视觉组件的pos机测试系统，

部件包括：

机械臂，用于模拟人手操作持卡人设备；

测试平台框架，环绕所述机械臂设置，所述测试平台框架的内侧设有若干的用于固定pos机的固定工装；所述固定工装能够调节安装在自身上的pos机的倾斜程度；

双目视觉组件，安装在所述机械臂上，所述双目视觉组件包括一对相机，两台所述相机的光轴之间成一定角度，用于通过两台所述相机对pos机拍摄，获取pos机的空间位置信息；

测试步骤包括：

s1：调节任意一个固定工装，使安装在所述固定工装上的pos机倾斜一定的角度；

s2：控制所述机械臂带动持卡人设备靠近所述固定工装上，使用双目视觉组件对pos机的空间位置进行定位；

s3：控制所述机械臂带动持卡人设备贴近pos机完成测试，之后改变pos机倾斜的角度；

s4：重复s2-s3。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，使用双目视觉组件对pos机的空间位置进行定位的步骤包括：

s21：通过标定板建立双目视觉组件中两个相机的相对位置关系，通过双目视觉组件拍摄标定板以及机械臂示教，建立三维空间坐标和机械臂坐标的映射关系；

s22：两个相机同时拍摄被测物，在两个相机拍摄的图像中提取相同的三个特征，通过两个相机的位置关系，以及特征在图像中的像素坐标，计算特征在三维空间中的位置，将三维空间坐标转换为机械臂坐标并以此为基础建立平面，定位机械臂相对于被测物的空间距离。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，在步骤s21中，通过双目视觉组件拍摄标定板，移动标定板，再次拍摄，重复此动作5～10次。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述固定工装能够调节安装在自身上的pos机上、下倾斜或左、右倾斜。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述固定工装能够调节安装在自身上的pos机上、下倾斜与水平面的夹角范围为0-90°。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，在步骤s3中，改变pos机上、下倾斜的角度相比原来每次增加5°-10°，或减少5°-10°。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，在步骤s1中，pos机与水平面的夹角为45°。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述测试平台框架绕圆周设有若干个固定工装安装台，所述固定工装安装台包括若干层的固定平板，用于承载所述固定工装；所述固定工装包括：

工装框架，固定在所述固定平板上；

固定底板，固定在所述工装框架上；

夹紧装置，设置在所述固定底板上，用于夹紧pos机的两侧。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述工装框架上具有圆弧形的调节槽，所述调节槽内设有用于连接所述固定底板的角度定位螺钉；所述固定底板能够沿所述调节槽转动，所述角度定位螺钉能够在所述调节槽内固定以使所述固定底板定位。

优选地，本发明的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述固定平板通过转轴连接在所述固定工装安装台上，能够在驱动件的带动下绕转轴转动，以使所述固定工装左、右倾斜。

本发明的有益效果是：使用机械臂代替人手进行测试，节省了人员成本，提升了测试效率；能够同时进行多台pos机的测试，每台pos机可以在测试中多次调节角度，以便测试出刷卡支付成功率最高的角度，机械臂的定位结构能够精确确定刷卡位置，测试精确度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。

图1是本申请实施例的pos机拟人化测试设备整体结构示意图；

图2是本申请实施例的机械臂结构示意图；

图3是本申请实施例的固定工装结构示意图；

图4是本申请实施例的固定工装安装台的结构示意图；

图5是本申请实施例的双目视觉组件的结构示意图；

图6是本申请实施例的双目视觉组件的定位原理图；

图7是本申请实施例的双目视觉组件的定位流程图。

图中的附图标记为：

1-测试平台框架；2-固定工装安装台；3-机械臂；5-供电箱；6-三色状态灯；7-总电箱；8-走线孔；9-条形固定支架；10-激光测距仪；11-点击笔；12-点侧键笔；13-环形光源；14-吸盘连接机构；15-吸盘；16-固定底板；17-夹紧机构；18-pos机；19-夹紧机构；20-pos机定位螺丝；21-u形孔；22-固定底板与工装框架连接螺丝；23-固定平板和工装框架连接螺丝；24-工装框架；25-走线槽；26-支撑型材；27-u形孔；28-固定平板；29-固定工装；30-地脚；31-相机镜头；32-相机；33-相机固定支架；34-相机固定平板；35-相机固定支架；36-相机；37-相机镜头；241-调节槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。

实施例

本实施例提供一种pos机拟人化测试设备，如图1-4所示，包括：

机械臂3，用于模拟人手操作持卡人设备；

测试平台框架1，环绕所述机械臂3设置，所述测试平台框架1的内侧设有若干的用于固定pos机的固定工装29；

双目视觉组件，安装在所述机械臂3上，所述双目视觉组件包括一对相机32、36，两台所述相机32、36的光轴之间成一定角度，通过两台所述相机32、36对固定工装29上的pos机拍摄，能够获取pos机的空间位置信息。

具体的，本实施例中，采用pos机拟人化测试设备进行检测，包括以下步骤：

s1，机械臂3移至标定拍照位，所述的左相机32和右相机36拍摄标定板，移动标定板，再次拍摄，重复此动作5～10次。通过标定板在左相机32和右相机36所摄图像中的像素坐标建立左相机32和右相机36的位置关系。

s2，机械臂3移至取料位拍摄，所述的双目视觉组件拍摄持卡人设备，提取摄持卡人设备上的三个特征，利用左相机32和右相机36位置关系和以及持卡人设备上的三个特征的像素坐标计算获得三个特征的实际三维坐标，并以此坐标构建平面，引导所述的机械臂3获取持卡人设备。

s3，机械臂3抬起至测试拍摄位，双目视觉组件拍摄pos机，提取pos机上的三个特征，利用左相机32和右相机36位置关系和以及pos机上的三个特征的像素坐标计算获得三个特征的实际三维坐标，并以此坐标构建平面，引导所述的机械臂3带动持卡人设备快速贴近pos机完成测试。

本实施例的pos机拟人化测试设备，使用机械臂代替人手进行测试，节省了人员成本，提升了测试效率；机械臂上的双目视觉组件能够精确确定刷卡位置，测试精确度高。

具体的，如图1所示，设备供电的装置包括供电箱5和总电箱7，本测试设备还具有三色状态灯6，用于指示设备的三种工作状态。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图2所示，所述机械臂3的端部设有抓取装置，所述抓取装置用于抓取固定物品。具体的，抓取装置用于抓取持卡人卡片或移动设备(手机、智能手表等)。本实施例中，抓取装置能够支持500g的负载，在所述的机械臂做高速动作能保持吸附的负载稳定且不发生脱落，本实施例的机械臂为六轴机械臂，负载不小于4kg，所述的机械臂带4kg负载时，直线运动速度能达到1m/s以上，直线运动的加速度/减速度能达到10m/s2。机械臂用于完成取卡、刷卡测试等动作。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图2所示，所述机械臂3的端部还设有按键装置，所述按键装置用于模拟人手点击pos机上的按键。可进行终端正面或两侧的按键动作。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图2所示，所述按键装置的一侧设有激光测距仪10。使用激光测距仪10判断按键装置与终端之间的距离，以便于按键操作。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图5所示，所述双目视觉组件包括：

相机固定板34，固定在所述机械臂3的端部；

相机固定支架33、35，固定在所述相机固定板34的两侧；

相机32、36，对称设置在两侧的所述相机固定支架33、35上；

环境光源13，安装在所述机械臂3的端部，位于所述相机固定板34的前端，用于对环境照明以便于相机32、36拍摄。

具体的，相机32和相机36光轴夹角约成30度。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图1、4所示，所述测试平台框架1绕圆周设有若干个固定工装安装台2，所述固定工装安装台2包括：

若干层的固定平板28，用于承载所述固定工装29；

走线槽25，沿竖直方向设置在所述固定工装安装台2一侧，用于提供电线排布空间；

地脚30，设置在所述固定工装安装台2底部，用于调节所述固定工装安装台2在地面上的平衡。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图3所示，所述固定工装29包括：

工装框架24，固定在所述固定平板28上；

固定底板16，固定在所述工装框架24上；

夹紧装置17、19，设置在所述固定底板16上，用于夹紧pos机18的两侧。

具体的，本实施例中，固定工装29材料为黑色电木，所述的固定工装29可以兼容常见的pos终端，所述的固定工装29周围15cm内没有任何金属，相邻的固定工装之间的中心距离大于50cm。机械臂3可以覆盖到所有的固定工装29，测试平台框架1为每一个pos机配备一个可有程序控制电源开断的装置。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图3所示，所述工装框架24上具有圆弧形的调节槽241，所述调节槽241内设有用于连接所述固定底板16的角度定位螺钉；所述固定底板16能够沿所述调节槽241转动，所述角度定位螺钉能够在所述调节槽241内固定以使所述固定底板16定位。具体的，本优选实施例中工装框架24的固定底板16可以调节角度，以便于各台待测试的pos机以不同角度接收测试，便于进行刷卡的对比实验，便于测试比较出pos机摆放在哪个角度时容易刷卡成功。具体的，固定底板16通过固定底板与工装框架连接螺丝22与工装框架24可转动地连接，工装框架24通过固定平板和工装框架连接螺丝23与固定平板28固定。松开所述角度定位螺钉时，固定底板16能够转动即其上的pos机可以调节角度，当角度定位螺钉再次锁紧，pos机角度将被固定在特定角度。

优选地，本实施例的基于双目视觉组件的三维定位系统，所述固定平板28通过转轴连接在所述固定工装安装台2上，能够在驱动件的带动下绕转轴转动，以使所述固定工装29左、右倾斜。该结构使pos机在上、下倾斜可调节的基础上增加了左、右倾斜可调节，能够实验pos机在左右倾斜时刷卡成功率。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图3所示，所述固定底板16上设有u形孔21，所述u形孔21内设有pos机定位螺钉20，通过调节所述pos机定位螺钉20在所述u形孔21内固定的位置能够使所述pos机定位螺钉20夹紧所述pos机18。

优选地，本实施例的pos机拟人化测试设备，如图2所示，所述抓取装置为吸盘15，所述按键装置包括点击笔11和点侧键笔12；所述抓取装置中间设有激光装置，用于发出十字线激光，以标示待测pos机的中心点。具体的，本实施例的吸盘15为柱状结构，底部往上15cm内必须为非金属材料。所述的吸盘15与机械臂3坐标系的z轴同轴。所述的吸盘15安装在所述的机械臂第6轴法兰面上。所述的吸盘15配合真空泵可从吸取持卡人设备，所述的吸盘支持500g的负载，在所述的机械臂做高速动作能保持吸附的负载稳定且不发生脱落。

本实施例提供了一种基于双目视觉组件的pos机测试系统，部件包括：

机械臂3，用于模拟人手操作持卡人设备；

测试平台框架1，环绕所述机械臂3设置，所述测试平台框架1的内侧设有若干的用于固定pos机的固定工装29；所述固定工装29能够调节安装在自身上的pos机的倾斜程度；

双目视觉组件，安装在所述机械臂3上，所述双目视觉组件包括一对相机32、36，两台所述相机32、36的光轴之间成一定角度，用于通过两台所述相机32、36对pos机拍摄，获取pos机的空间位置信息；

测试步骤包括：

s1：调节任意一个固定工装29，使安装在所述固定工装29上的pos机倾斜一定的角度；

s2：控制所述机械臂3带动持卡人设备靠近所述固定工装29上，使用双目视觉组件对pos机的空间位置进行定位；

s3：控制所述机械臂3带动持卡人设备贴近pos机完成测试，之后改变pos机倾斜的角度；

s4：重复s2-s3。

本实施例的基于双目视觉组件的三维定位系统，使用机械臂代替人手进行测试，节省了人员成本，提升了测试效率；能够同时进行多台pos机的测试，每台pos机可以在测试中多次调节角度，以便测试出刷卡支付成功率最高的角度，机械臂的定位结构能够精确确定刷卡位置，测试精确度高。

优选地，本实施例的基于双目视觉组件的三维定位系统，如图7所示，使用双目视觉组件对pos机的空间位置进行定位的步骤包括：

s21：通过标定板建立双目视觉组件中两个相机的相对位置关系，通过双目视觉组件拍摄标定板以及机械臂示教，建立三维空间坐标和机械臂坐标的映射关系；

s22：两个相机同时拍摄被测物，在两个相机拍摄的图像中提取相同的三个特征，通过两个相机的位置关系，以及特征在图像中的像素坐标，计算特征在三维空间中的位置，将三维空间坐标转换为机械臂坐标并以此为基础建立平面，定位机械臂相对于被测物的空间距离。

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其图像对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定，这里的参数主要是指相机的内、外参数。如图6所示，b是两个相机光心的距离，f是相机的主距。相机坐标系的原点位于光心处，成像平面本应该位于相机坐标系之后。但是为了简化计算过程，假想的使成像平面位于相机坐标系之前。图像坐标系建立在成像平面上，其坐标轴用u、v表示。p是空间中一点，它在图像坐标系的投影分别是p‘，p’‘，像p这样的点被称为共轭点。在双目视觉标定中，内参数是指左、右相机镜头主距f，镜头畸变k，像元大小sx,sy等。外参数主要是指左、右相机各自的相机坐标系相对于世界坐标系的关系，用旋转矩阵r1和平移变换矩阵t1表示左相机的相机坐标系与世界坐标系的关系，同理，r2，t2表示右相机的相机坐标系到世界坐标系的关系，以及右相机相对于左相机的位置关系，用一个旋转矩阵r和一个平移变换矩阵t表示。确定这些参数需要4个步骤：

(1)将世界坐标系中一点pw＝(xw,yw,zw)^t转换到相机坐标系中pc＝(xc,yc,zc)^t，此变换为刚性变换，它们之间的变换关系是pc＝r*pw+t。其中t＝(tx,ty,tz)是一个平移变换矩阵，r＝(a,b,c)是一个旋转变换矩阵，a，b，c表示物体分别绕摄像机坐标系x，y，z轴的旋转角度。在r和t中6个参数(tx,ty,tz,a,b,c)称为相机外参，它们决定了相机坐标系与世界坐标系之间的相对位置。

(2)将三维空间点pc从相机坐标系投影到成像平面坐标系。可表示为:

但是在实际投影过程中，由于镜头的畸变会导致坐标(u,v)^t的值发生改变。对于大多数镜头而言，都可以认为是径向畸变。此时，对应的关系式为：

(3)将点(u′,v′)从成像平面坐标系转换到图像坐标，可表示为：

(4)通过以上三步即可以获得左、右相机各自的内外参数。假定空间中任意一点在世界坐标系中的坐标为xw，左、右相机坐标系下的非齐次坐标分别是x1，x2，则有：

消去xw，得到：

于是两个相机间的位置关系可表为：

即得出矩阵r和矩阵t的值。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。