图12 映射图
首先，选择七巧板的顶点和中心位置作为七巧板的位置信息点，其中中心位置是机械臂吸收七巧板的准确位置。所有的七巧板随机放置在工作台上，将机械臂移动到拍摄位置。然后，更换机械臂的附件，并安装定位针。然后，通过移动机械臂，将定位针分别移动到所有的位置信息点，以记录所有七巧板在空间坐标系中的具体位置。
其次，从当前的灰度图像中选择相应的位置信息点并进行记录。最后，共记录7组数据（对应7个七巧板），包括X、Y轴参数、旋转和特殊情况下使用的参数，如高度或误差调整，并基于这7组数据建立旋转矩阵。具体的实现效果如图13所示。
图13 像素-空间坐标系变换
3.5 机械臂的虚实互控
机械臂的虚实互控主要涉及三个方面：第一个方面是PLC可以实时读取、处理和转发机械臂的位置信息，第二个方面是Demo3D可以实时控制机械模型的运动轨迹，第三个方面是PLC与Demo3D的实时通信。
在Demo3D中，Demo3D并非直接控制机械臂模型，而是使用嵌入式的快速逻辑编程模块来完成机械臂模型的运动控制。快速逻辑编程模块是机器人编程模块。QucikLogic编程模块封装了大量的底层函数，并以模块化的方式呈现这些函数，简化了机器人的整体运动控制过程。
PLC与Demo3D之间的信息通信采用地址映射。机械内存的每个轴由PLC内存和Demo3D内存中的唯一地址表示，机械内存的PLC内存地址和演示三维内存地址之间的映射关系是机械臂的实时虚拟实际相互控制的关键。机械臂地址的具体映射关系如图14所示。
图14 机械臂点表对应图
机械臂的虚实互控主要分为以下四个步骤，如图15所示。
图15 虚实互控过程示意图
1）PLC读取机械臂的位置：PLC和机械臂通过网线连接，通过proifnet协议进行信息交互，PLC通过读取机械臂对应的六个轴获得其当前位置。
2）PLC数据处理：PLC读回的机械臂位置信息为初始信息，其信息格式不符合快速逻辑模块的调用格式。因此，将初始信息的格式通过PLC的内置模块进行转换，使其符合QuickLogic模块的调用格式，并将处理后的数据存储在中间寄存器中。
3）快速逻辑模块调用数据：快速逻辑模块直接调用PLC中间寄存器中相应机械臂的位置信息，通过在快速逻辑模块中设置循环调用函数，每0.01s刷新并读取一次位置信息。程序代码如图16所示。
4）模型运动反馈：QucikLogic模块读取位置信息后，将位置信息反馈给Demo3D，然后再反馈给机械臂模型，最终使机械臂的运动和模型的运动呈现相同的状态。
