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        面向薯片生產(chǎn)線上殘次品篩選的視覺檢測(cè)定位

        2018-04-02 07:17:16應(yīng)偉軍范興鐸李映平
        裝備制造技術(shù) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:殘次品薯片質(zhì)心

        應(yīng)偉軍,范興鐸,李映平

        (浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院,浙江 諸暨311800)

        0 引言

        近年來,機(jī)器人技術(shù)在食品行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,特別是一些自動(dòng)化要求較高的食品行業(yè)。在薯片生產(chǎn)企業(yè)中,由于機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用,不僅提高了薯片的生產(chǎn)效率,降低了勞動(dòng)力成本,還有效保證了食品的安全,為企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。但在薯片質(zhì)檢崗位上,依然采用人工的方式進(jìn)行薯片殘次品的檢查和剔除,其主要原因是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人仍利用“示教-再現(xiàn)”的方式,控制機(jī)器人完成點(diǎn)到點(diǎn)的工作[1-3]。人工質(zhì)檢薯片的方式不僅費(fèi)時(shí)耗力,而且長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致眼部不適,據(jù)報(bào)道人工檢測(cè)最多只能夠達(dá)到80%的有效性。針對(duì)以上問題,本文旨在研究一種薯片生產(chǎn)線上殘次品篩選的視覺檢測(cè)定位系統(tǒng)。由工業(yè)機(jī)器人和視覺系統(tǒng)來協(xié)調(diào)完成薯片殘次品篩選的工作。

        1 殘次品篩選系統(tǒng)工作流程

        本文設(shè)計(jì)的薯片殘次品篩選系統(tǒng)工作流程如下,首先進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定,完成世界坐標(biāo)系和圖像像素坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換;接著開啟系統(tǒng)進(jìn)行工作,薯片圖像由工業(yè)相機(jī)采集,通過圖像采集卡將采集的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過OpenCV對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理結(jié)束后,進(jìn)行薯片殘次品的識(shí)別和定位,并將定位坐標(biāo)傳輸給工業(yè)機(jī)器人,由工業(yè)機(jī)器人完成拾取薯片殘次品的拾取工作[4-5]。具體流程如圖1所示。

        圖1 篩選系統(tǒng)工作流程

        2 攝像機(jī)標(biāo)定

        攝像機(jī)標(biāo)定是視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作的基礎(chǔ),要讓機(jī)器人根據(jù)視覺信息完成目標(biāo)動(dòng)作,必須完成像素坐標(biāo)系(Ouvuv),世界坐標(biāo)系(O-XwYwZw)之間的轉(zhuǎn)換,使圖像中的點(diǎn)跟與工作平面中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來,這就要進(jìn)行攝像機(jī)的標(biāo)定,實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系在世界坐標(biāo)系下的統(tǒng)一[6]。其坐標(biāo)關(guān)系如圖2所示。

        (1)攝像機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系

        攝像機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系可通過旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量來描述,具體關(guān)系式如下:

        其中(x,y,z)為攝像機(jī)坐標(biāo)系,(Xw,Yw,Zw)為世界坐標(biāo)系,R為3×3的正交旋轉(zhuǎn)矩陣,T為3×1的平移矢量。

        (2)圖像坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的關(guān)系

        圖像坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間可通過數(shù)學(xué)相似三角形相關(guān)原理獲得:

        其中(X,Y)為圖像坐標(biāo)系,f為焦距。圖像坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系[7]

        圖像坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式所示:

        其中(u0,v0)為圖像坐標(biāo)系原點(diǎn),sx,sy為單位長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)量。

        由以上(1)、(2)、(3)所得世界坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系之間的關(guān)系為:

        3 薯片圖像預(yù)處理

        通過視覺進(jìn)行薯片殘次品識(shí)別定位之前需要進(jìn)行薯片圖像預(yù)處理工作。預(yù)處理主要包括圖像濾波去噪和二值化處理。在圖像采集過程中,雖然薯片顏色與工作臺(tái)面的顏色有較大的區(qū)別,但薯片的圖像質(zhì)量依然會(huì)受到照射光源強(qiáng)弱和光線均勻性、工作臺(tái)面平整度和反光等因素的影響,而這些干擾因素將會(huì)大大降低圖像質(zhì)量,因此本文通過OpenCV視覺庫(kù)采用圖像雙邊濾波的方法進(jìn)行圖像降噪處理,盡可能減少干擾信號(hào)。接著將對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理,本文采用了動(dòng)態(tài)閾值尋找最佳二值化圖,大大縮短了二值化處理的工作量。其主要代碼如下所示:

        //雙邊濾波

        bilateralFilter(srcImg,filterImg,30,25*2,25/2);

        //灰度圖像

        cvtColor (filterImg,grayImg,COLOR_BGR2GRAY);

        //動(dòng)態(tài)二值化處理

        for(int i=100;i<254;i+=2)

        {

        waitKey(200);

        threshold (grayImg, thresholdImg, i, 255,THRESH_BINARY_INV);

        imshow("二值圖像",thresholdImg);

        }

        通過二值化處理后的圖像如圖所示,圖3為薯片殘次品原圖,圖4為薯片殘次品二值化圖。

        圖3 為薯片殘次品原圖

        圖4 薯片殘次品二值化圖

        4 薯片殘次品的識(shí)別與定位

        目標(biāo)對(duì)象的識(shí)別方法通常分為兩類:相關(guān)性匹配法與特征匹配法。相關(guān)性匹配法通過比較待測(cè)圖像和模板圖像之間的相關(guān)性來判斷目標(biāo)對(duì)象,其最經(jīng)典的方法是逐點(diǎn)匹配法,逐點(diǎn)匹配法通過對(duì)待測(cè)圖像和模板圖像進(jìn)行逐行逐列掃描匹配實(shí)現(xiàn)。這種方法抗干擾能力強(qiáng),能夠勝任較復(fù)雜的外界環(huán)境,但也使得該匹配方法的計(jì)算量大大增加,圖像處理耗時(shí)、效率低下,因此相關(guān)性匹配法適用于響應(yīng)速度慢、而匹配精度要求高的場(chǎng)合。特征匹配法僅匹配待測(cè)圖像和模板圖像的個(gè)別或某些特征,比如周長(zhǎng)、面積、特征角點(diǎn)、圖片質(zhì)量等。因此大大減少了計(jì)算量,提高了圖像處理的效率,保證了圖像識(shí)別實(shí)時(shí)性,但由于匹配特征少,使得特征匹配法的抗干擾能力差。所以特征匹配法適用于外界干擾較小并要求響應(yīng)速度快的場(chǎng)合[8]。

        在薯片生產(chǎn)線中,工作臺(tái)面與薯片顏色區(qū)別較大,工作臺(tái)面無其他雜物,相機(jī)與室內(nèi)光源比較穩(wěn)定,因此在薯片殘次品識(shí)別中外界干擾較少。此外,相機(jī)需要捕捉移動(dòng)中的薯片輪廓,進(jìn)行圖像處理,并將處理結(jié)果傳送給工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行薯片殘次品的拾取,因此在保證硬件設(shè)備響應(yīng)速度前提下,圖像處理環(huán)節(jié)中也應(yīng)具有較高的實(shí)時(shí)性。根據(jù)實(shí)際情況,本文選擇特征匹配法中的面積匹配進(jìn)行薯片殘次品識(shí)別。選用面積匹配法,其原因在于:(1)薯片生產(chǎn)中,具有嚴(yán)格配方和工藝流程,并且通過同一模具生產(chǎn),因此生產(chǎn)出來的完整薯片間的面積差較小;(2)薯片殘次品篩選中,目的為了篩選缺口大的殘次品,較小缺口和微小變形的薯片視為合格品;(3)面積匹配法算法簡(jiǎn)單、效率高、實(shí)時(shí)性好,保證識(shí)別精度前提下,提高薯片圖像處理實(shí)時(shí)性,為后續(xù)提高定位速度提供保證。圖5為本文薯片殘次品識(shí)別流程圖。

        圖5 薯片殘次品識(shí)別流程圖

        面積匹配法主要通過OpenCV進(jìn)行圖像輪廓識(shí)別,再進(jìn)行輪廓內(nèi)像素點(diǎn)計(jì)算,計(jì)算所得像素點(diǎn)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較,若計(jì)算結(jié)果小于預(yù)設(shè)值即可判定為薯片殘次品。具體方法如下:

        假設(shè)圖像的長(zhǎng)和寬分別為M、N,像素值為P(i,j),P(i,j)的值只能為 0 或者 1,i為像素坐標(biāo)的橫坐標(biāo),j為像素坐標(biāo)的縱坐標(biāo),則對(duì)于二值化圖像而言,圖像的面積為:

        其中A表示薯片像素點(diǎn)面積。

        本文通過實(shí)驗(yàn)視覺系統(tǒng)對(duì)100片完整薯片進(jìn)行面積測(cè)量,并通過像素尺寸和物理尺寸的轉(zhuǎn)換,可得薯片面積在185 mm2~193 mm2之間,面積幅度較小,這與薯片尺寸相符。因此通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和廠方要求,將薯片合格品面積設(shè)定為大于等于180 mm2.

        本文薯片殘次品定位方法采用質(zhì)心定位,薯片殘次品質(zhì)心坐標(biāo)可表示為:

        式中,u,v表示質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)。

        其主要代碼如下所示:

        //尋找輪廓

        vector<vector<Point>> contours;

        vector<Vec4i> hierarcy;

        findContours (thresholdImg,contours,hierarcy,RETR_TREE,CHAIN_APPROX_SIMPLE);

        //求輪廓面積

        double value_contour=contourArea(contours[1],false);

        //計(jì)算輪廓的質(zhì)心,畫出質(zhì)心,實(shí)心圓

        circle( filterImg,mc[1],6,Scalar( 0,255,0),-1,8,0);

        薯片殘次品識(shí)別和質(zhì)心定位圖如圖6所示。

        圖6 薯片識(shí)別定位圖

        5 實(shí)驗(yàn)

        5.1 系統(tǒng)搭建

        薯片殘次品篩選系統(tǒng)主要由Staubli-TX90XL工業(yè)機(jī)器人、康耐視7200型號(hào)工業(yè)相機(jī)、編碼器、傳送帶組成。實(shí)驗(yàn)設(shè)備場(chǎng)景如圖7所示。

        圖7 實(shí)驗(yàn)設(shè)備場(chǎng)景圖

        5.2 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果分析

        本實(shí)驗(yàn)首先進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定,完成世界坐標(biāo)系和像素坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換;接著利用OpenCV視覺庫(kù)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理包括雙邊濾波、動(dòng)態(tài)二值化處理,本文所提的動(dòng)態(tài)二值化處理能夠幫助快速得到最好的二值化效果圖;然后通過特征匹配法中的面積匹配進(jìn)行薯片殘次品的識(shí)別,并進(jìn)行定位。

        識(shí)別定位實(shí)驗(yàn)分為兩部分,第一部分是流水線的視覺檢測(cè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)擺放了薯片殘次品,記錄視覺識(shí)別的殘次品質(zhì)心位置和實(shí)際質(zhì)心位置并進(jìn)行比較,觀察其誤差值。第二部分是將含有10片殘次品的一些薯片隨意放置在流水線上,如圖8所示。流水線上薯片依次通過工業(yè)相機(jī)檢測(cè),觀察工業(yè)機(jī)器人殘次品拾取完成率。

        圖8 薯片殘次品識(shí)別定位實(shí)驗(yàn)圖

        第一部分視覺識(shí)別定位實(shí)驗(yàn)中,視覺識(shí)別的殘次品質(zhì)心位置和實(shí)際質(zhì)心位置如下表所示,并通過差。通過實(shí)驗(yàn)得到質(zhì)心位置偏差均小于2 mm,能夠滿足工業(yè)機(jī)器人拾取要求。

        第二部分實(shí)驗(yàn)是流水線上薯片依次通過工業(yè)相機(jī)檢測(cè),觀察工業(yè)機(jī)器人殘次品拾取完成率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的薯片殘次品識(shí)別定位系統(tǒng)均能識(shí)別10片殘次品薯片并進(jìn)行定位,工業(yè)機(jī)器人也能完成相應(yīng)拾取工作。

        6 結(jié)束語

        本文提出了一種薯片殘次品視覺檢測(cè)方案,采用Open CV視覺庫(kù)進(jìn)行殘次品的識(shí)別定位,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提方案具有一定可行性和可靠性,實(shí)現(xiàn)方便,效率高。但由于本系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)次數(shù)少,未進(jìn)行工廠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢驗(yàn),因此離實(shí)際投產(chǎn)使用還需要一段時(shí)間。

        參考文獻(xiàn):

        [1]屠海斌.基于機(jī)器視覺的搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)研究與軟件實(shí)現(xiàn)[D].南京:東南大學(xué),2015.

        [2]周 娜.基于單目視覺的攝像機(jī)定位技術(shù)研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2007.

        [3]謝 云,楊宜民.基于單目視覺的自主足球機(jī)器人自定位研究[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào),2006,11(1):29-34.

        [4]林 琳.機(jī)器人雙目視覺定位技術(shù)研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2009.

        [5]梁 冰,洪炳銘,曙 光.基于視覺與行為模型的機(jī)器人目標(biāo)跟蹤[[J].通信學(xué)報(bào),2004,25(1):92-99.

        [6]何 濤,趙燕偉,陳 建.面向單向器星輪自動(dòng)化裝配的視覺檢測(cè)定位[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015,23(5):1460-1463.

        [7]張憲民.機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2016:172-176.

        [8]壽開榮,鐘鵬飛,陳 昆.基于機(jī)器視覺的鋸條自動(dòng)化裝盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015,23(12):4060-4063.

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