欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2018100792507
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于机器视觉和PLC的钢材仓储控制系统,包含:

可移动的机械执行装置,包括机械臂,所述机械臂用于抓放钢材货物;

PLC控制装置,用于产生控制指令以控制所述机械执行装置的移动以及所述机械臂进行抓放钢材货物;

工控机,用于控制所述PLC控制装置产生所述控制指令;

机器视觉模块,用于对钢材货物标志牌图像进行采集和识别,包括工业相机;

其特征在于,还包含以下模块:

系统初始化模块,用于获取用户设置的工业相机参数对工业相机进行设置;

工控机主界面操作模块,用于显示工控机主操作界面,获取用户在所述工控机主操作界面上设置的串口信息,并获取用户在工控机主操作界面输入的钢材货物标志牌号信息、出库/入库指令;

钢材货物标志牌号仓库位置获取模块:用于根据预设的钢材货物标志牌牌号字符与仓库位置的一一对应关系,获取对应钢材货物标志牌号的仓库位置;

PLC控制装置执行模块:用于当工控机接收到所述仓库位置信息后,将仓库位置信息发送给PLC,PLC接收工控机发出的仓库位置信息指令,通过PLC控制装置将机械执行装置移动到钢材货物仓库位置;

OCR图像识别处理模块:用于当机械执行装置运动到位,触发工业相机采集图像,对实时拍摄的钢材货物标志牌图像进行OCR图像识别处理,提取相应的牌号字符,与所述对应关系所包含的目标牌号字符进行对比;

字符校验模块:用于判断提取的牌号字符是否与所述对应关系所包含的目标牌号字符一致,如果一致则调用钢材货物位置粗定位模块;

钢材货物位置粗定位模块:用于对实时拍摄的钢材货物标志牌图像使用摄像机标定,完成世界坐标系到图像像素坐标系的转换,再通过Blob分析,进行钢材取货位置粗定位,得到钢材货物标志牌图像的大致位置参数,传输到PLC控制装置,驱动步进电机运转到目标位置;

钢材货物位置精定位模块:用于在钢材货物位置进行粗定位后,触发工业相机拍摄钢材货物标志牌,对钢材货物标志牌使用逐步逼近亚像素图像定位,得到钢材货物标志牌图像的精确位置参数,得到钢材货物的精确位置信息;

钢材货物出库/入库执行模块:用于将钢材货物的精确位置信息传输到PLC控制装置中,触发机械执行装置将钢材货物运转到目标精确位置,执行出库/入库操作。

2.根据权利要求1所述基于机器视觉和PLC的钢材仓储控制系统,其特征在于,OCR图像识别处理模块包含以下子模块:RBG颜色空间图像分解模块:用于对工业相机实时拍摄的钢材货物标识牌图像进行RBG颜色空间图像分解;

HSV颜色空间转换模块:用于对RBG颜色空间图像分解模块中所获得的分解后的RGB图像进行空间转换至HSV颜色空间;

Blob分析提取模块:用于对HSV颜色空间转换模块中获得的钢材货物标识牌图像使用Blob分析提取标示牌的图像信息;

形状特征和位置特征筛选模块:用于对经过Blob分析提取模块处理的标志牌的二值图像进行形状特征和位置特征筛选,获取标示牌中标识号的图像信息;

字符分割模块:用于对形状特征和位置特征筛选模块中所获取的标识号的图像信息进行字符分割,得到多个单字符的图像数组;

字符识别保存模块:用于读取OCR的训练文件生成多层神经网络分类器,对字符分割模块中获得的多个单字符的图像数组进行机器多层神经网络感知识别并保存在数组中。

3.根据权利要求2所述基于机器视觉和PLC的钢材仓储控制系统,其特征在于,Blob分析提取模块包含以下子模块:阈值分割模块:用于对HSV颜色空间转换模块中所获得的HSV图像,提取其中的S图像进行阈值分割,提取标志牌的二值图像信息;

矩形形态学开运算模块:用于对阈值分割模块所获得的标志牌的二值图像信息进行矩形形态学开运算;

矩形拟合模块:用于对矩形形态学开运算模块所获得的标志牌的二值图像进行拟合,形成一个矩形区域,给形状特征和位置特征筛选模块提供运算范围。

4.根据权利要求1所述基于机器视觉和PLC的钢材仓储控制系统,其特征在于,钢材货物位置粗定位模块中摄像机标定包含以下子模块来实现:世界坐标系获取模块:用于获取实时拍摄的钢材货物标志牌图像的世界坐标系(XW,YW,ZW);

摄像机坐标系转换模块:用于将世界坐标系获取模块中获得的世界坐标系(XW,YW,ZW)通过矩阵运算 转换到摄像机坐标系(XC,YC,ZC),其中R为旋转矩阵,t为平移矩阵;

图像物理坐标系转换模块:用于将摄像机坐标系转换模块中获得的摄像机坐标系(XC,YC,ZC),通过三角形近似原理 转换到图像物理坐标系(x,y),其中f代表摄像机焦距;

图像像素坐标系转换模块:用于将在图像物理坐标系转换模块中获得的图像物理坐标系(x,y)转换到图像像素坐标系(u,v),因每个像素在x轴与y轴方向上的物理尺寸为dx,dy,则在图像中任意一个像素在图像物理坐标系和图像像素坐标系的对应关系为:通过矩阵运算: 将图像物理坐标系(x,y)转

换到了图像像素坐标系(u,v)。

5.根据权利要求1所述基于机器视觉和PLC的钢材仓储控制方法,其特征在于:钢材货物位置精定位模块中的逐步逼近亚像素图像定位通过以下子模块实现:钢材货物标志牌图像信息模块:用于获取钢材货物标志牌图像信息;

Blob分析提取模块:用于对钢材货物标志牌图像信息模块中获得的钢材货物标志牌图像信息使用Blob分析提取标志牌图像边缘;

形态学边缘法提取边缘轮廓模块:用于将Blob分析提取模块中获得的标志牌图像边缘使用形态学边缘法,提取到标志牌的二值图像的像素级边缘轮廓;

形态学膨胀提取边缘过渡带模块:用于对形态学边缘法提取边缘轮廓模块中获得的标志牌的二值标志牌图像的像素级边缘轮廓使用形态学膨胀法,提取出标志牌图像的边缘过渡带;

边缘剪切模块:用于对形态学膨胀提取边缘过渡带模块所获得的标识牌图像的过渡边缘带进行剪切,获取可识别的标示牌边缘的图像信息;

Canny算法模块:用于对边缘剪切模块中获得的可识别的标示牌边缘的图像调用Canny算法,设置平滑系数和双阈值,筛选出真实有效的标志牌图像边缘;

多边形逼近法模块:预设多边形逼近迭代次数的阈值,用于对Canny算法模块中获得的真实有效的标志牌图像边缘使用多边形逼近法分割边缘,提取边缘直线;

共线联合算法模块:用于对多边形逼近法模块中获得的标志牌图像边缘直线使用共线联合算法,将提取的在同一条直线上的多段直线轮廓进行联合,形成整段图像边缘直线;

最小二乘法直线拟合模块:用于对共线联合算法模块中获得的标志牌图像边缘直线使用最小二乘法进行直线拟合,获取图像轮廓的四条边线;

图像轮廓交点获取模块:用于对最小二乘法直线拟合模块中获得的图像轮廓四条边线,求出四条边线所围成的封闭区域的四个交点;

图像轮廓中心点获取模块:用于对图像轮廓交点获取模块中获得的图像轮廓交点,求出图像轮廓中心点坐标并保存。