時間:2019-03-15 17:18:48來源:聞晶 武漢臻迪智能技術(shù)有限公司
摘要:針對工業(yè)自動化領(lǐng)域視覺應(yīng)用越來越多的情況,采用Halcon和C#開發(fā)了一款視覺軟件。該軟件具有二維碼識別,OCR字符識別和定位功能。可以配合機(jī)器人和模組完成定位監(jiān)測功能。
關(guān)鍵詞:Halcon;C#;視覺;愛普生機(jī)器人
中圖法分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
引言
近年來,社會發(fā)展節(jié)奏越來越快,人們思想發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變加上適齡勞動力減少,各行各業(yè)都想導(dǎo)入自動化設(shè)備。由于工況越來越復(fù)雜,對設(shè)備的精度要求也越來越高。為了提高精度,引入了相機(jī)視覺定位。
業(yè)界普遍使用視覺有兩種方式,智能相機(jī)和基于PC自主開發(fā)的視覺軟件。前者使用方便成本高,好多規(guī)模不大的公司用不起。后者成本適中但是開發(fā)任務(wù)繁重,開發(fā)周期較長。如果能夠自主開發(fā)一套具備常用功能的視覺通用軟件,將會極大節(jié)約成本又可以在較短時間內(nèi)應(yīng)用。本文就這方面做一個簡單介紹。
1.軟件總體介紹
軟件使用C#和Halcon混合編程開發(fā)而成,開發(fā)工具是VS2012和Halcon11.0。軟件功能主要由七部分構(gòu)成:相機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊,二維碼讀取模塊,OCR識別模塊,模式匹配模塊,串口通訊模塊,網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和狀態(tài)顯示模塊。下面簡單介紹下各模塊功能:
相機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊主要用于相機(jī)類型選擇,相機(jī)名稱選擇,曝光和增益調(diào)節(jié),搜索當(dāng)前已連接相機(jī)及保存當(dāng)前參數(shù)。
二維碼讀取模塊可以設(shè)置二維碼類型,條碼極性等參數(shù)并可以顯示讀碼結(jié)果和內(nèi)容。
OCR識別模塊可以設(shè)置OCR參數(shù),區(qū)域及顯示當(dāng)前讀取結(jié)果。
模板匹配模塊可以設(shè)置匹配參數(shù),模板參數(shù),創(chuàng)建模板,設(shè)置ROI及顯示當(dāng)前檢測結(jié)果。
串口通訊模塊用來和外部通訊設(shè)置相關(guān)參數(shù),包括串口號等,設(shè)置好后可以保存至XML文件。
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊可以設(shè)置TCP/IP相關(guān)參數(shù)及保存至XML文件。軟件整體界面如下圖1所示:
圖1
2.軟件詳細(xì)介紹
本軟件采用傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生命周期的方法,采用自上而下的開發(fā)順序,逐步求精細(xì)化的結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法。從用戶使用需求方面上講,軟件可分為運(yùn)行狀態(tài)、測試類型、實時顯示、模式選擇、文件加載等功能,如圖2所示。
2.1通訊協(xié)議
本軟件具有兩種通訊方式和外部交互數(shù)據(jù),分別是串口通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊。
串口通訊包括串口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位、保存和打開串口等信息,如圖3所示。其中串口號為連接相機(jī)端口號,圖中為COM6。波特率要與數(shù)據(jù)交互端設(shè)置成一致,圖中為9600(常用的波特率有9600、19200、38400、43000、56000、57600、115200等)。數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位設(shè)置,圖中設(shè)置為8位、1位、無校驗。“保存”是用來存儲設(shè)置的參數(shù)信息?!按蜷_串口”是用來測試通訊端口是否能打開。
網(wǎng)絡(luò)通訊界面包括端口號、聯(lián)機(jī)信息、數(shù)據(jù)內(nèi)容、考試監(jiān)聽、發(fā)送信息和保存等信息,如圖4所示。“端口號”設(shè)置的是60000,“聯(lián)機(jī)信息”會顯示連接狀態(tài),“數(shù)據(jù)內(nèi)容”會顯示收到的數(shù)據(jù),當(dāng)需要啟用網(wǎng)絡(luò)通信時點選開始監(jiān)聽。
2.2相機(jī)參數(shù)
相機(jī)參數(shù)設(shè)置界面主要用于相機(jī)類型、相機(jī)名稱、曝光、增益、搜索相機(jī)、保存、打開相機(jī)、實時圖像、停止。如圖5所示,
圖5相機(jī)參數(shù)設(shè)置界面選擇相機(jī)類型:選擇相機(jī)的品牌,如Basler、Dahua等;
搜索相機(jī):搜索當(dāng)前連接的相機(jī)的型號;
選擇相機(jī)名稱:根據(jù)搜索到的相機(jī)型號選擇對應(yīng)的型號;打開相機(jī):手動打開相機(jī),使相機(jī)能夠正常工作;
實時圖像:實時顯示當(dāng)前相機(jī)視野范圍內(nèi)的物體;
曝光和增益:調(diào)整相機(jī)的曝光值和增益值,使圖像能夠清晰成像;保存:將當(dāng)前所有的參數(shù)設(shè)置保存到對應(yīng)的文件中;
停止:使相機(jī)停止工作;
2.3二維碼
二維碼測試界面包括二維碼測試和二維碼參數(shù)2個板塊,如圖7所示。圖中綠色的拾取框為二維碼的邊緣,可以自動在視野范圍內(nèi)搜索到二維碼的位置,檢測到二維碼的內(nèi)容為1234567890,相機(jī)的像素為640*480,即30萬像素的黑白相機(jī)。二維碼測試主要是手動測試二維碼是否合格,以及顯示測試的二維碼內(nèi)容,如圖7所示。二維碼參數(shù)主要是設(shè)置二維碼的類型(常用的有DataMatrix,MaxiCode,Aztec,QRCode,Vericode,PDF417,Ultracode,Code49,Code16K等)、條碼的極性(dark_on_light或者light_on_dark),以及設(shè)置超時時間,如圖8所示。
2.4OCR識別
OCR識別包括OCR識別、設(shè)置區(qū)域和OCR參數(shù)3個板塊。圖中綠色外框為設(shè)置的ROI區(qū)域,當(dāng)設(shè)置的ROI區(qū)域越小,檢測的精度就會越高,出現(xiàn)誤判的幾率就會越小,同時因為檢測區(qū)域小,所以檢測速度非???,能夠有效節(jié)省時間;紅色的小框為每一個字符的拾取框,會根據(jù)字符的大小和寬度自動分配;紅色的字符是顯示識別到的信息內(nèi)容為97527,與要識別的字符一致。OCR識別界面主要是識別OCR字符,并顯示識別結(jié)果,如圖10所示。設(shè)置區(qū)域界面主要包括OCRROI和屏蔽區(qū)域。其中OCRROI主要是設(shè)置OCR識別的檢測區(qū)域;屏蔽區(qū)域是為了減少干擾而屏蔽一些外部多余的特征,保證檢測的精度和速度,如圖11所示。
OCR參數(shù)界面主要是ROI設(shè)置、ROI讀取、屏蔽數(shù)量。對應(yīng)的選擇不同的ROI名稱,可以識別不同的模板特征,如圖12所示。
2.5匹配測試界面
匹配測試界面包括匹配測試、創(chuàng)建模板、模板參數(shù)、匹配參數(shù)4個板塊。其中綠色外框為拾取范圍,即相機(jī)會在設(shè)定好的拾取范圍內(nèi)尋找設(shè)定的模板,同樣的要使拾取范圍盡可能小;藍(lán)色框為模板匹配區(qū)域,將當(dāng)前模板為設(shè)定的匹配模板進(jìn)行對比,按照閾值/匹配度來進(jìn)行判斷,結(jié)果大于和等于閾值判定為OK,結(jié)果小于閾值判定為NG。圖中綠色字體為顯示信息,Result為檢測到的模板的坐標(biāo)位置和角度;Score為得分閾值。
匹配測試界面主要是顯示檢測結(jié)果和檢測匹配度,如圖14所示。創(chuàng)建模板界面包括創(chuàng)建模板和設(shè)置
ROI,其中創(chuàng)建模板是用來設(shè)置視覺抓取匹配所需的模板,設(shè)置ROI是設(shè)置視覺匹配的區(qū)域,如圖15所示。模板參數(shù)界面包括模板旋轉(zhuǎn)角度、模板最小對比度、金字塔層數(shù)、設(shè)定模板名稱。匹配參數(shù)界面包括匹配閾值、搜索角度、選擇模板。其中匹配閾值是用來設(shè)置合格和不合格之間的評判標(biāo)準(zhǔn);搜索角度是在匹配過程中在一定的角度范圍內(nèi)進(jìn)行搜索,超過設(shè)定角度的物體視為NG;選擇模板是用來設(shè)置匹配模板的名稱,如圖17所示。
4.結(jié)語
上述軟件經(jīng)測試效果良好。二維碼識別成功率較高,OCR字符識別對于印刷質(zhì)量好的字符效果也不錯,但是對于字符質(zhì)量不好的字符會出現(xiàn)誤判,這方面功能還需優(yōu)化。和愛普生機(jī)器人配合的定位功能可以在軟件這一端完成標(biāo)定,機(jī)器人端只需要接收世界坐標(biāo)走位置即可。
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