CN102750509A - 一种采用多信息融合的刀具识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种采用多信息融合的刀具识别装置，包括壳体组件、二维条码识别组件、重量信息识别组件和形状信息识别组件，二维条码识别组件包括二维条码信息采集相机2、条形光源4、隔板5和定位装置8，所述的定位装置8是由固定件13、调节件14、导轨15、固定螺钉16组成，重量信息识别组件包括支撑板6、称重传感器7和托板9，形状信息识别组件包括形状纹理信息采集相机10和方形光源11。本发明除可以采集刀具标识码信息外，还可以采集刀具形状、重量与表面纹理等信息，为多信息融合刀具识别系统提供有效的硬件支持。实现实时、准确地获取刀具多源信息的目的。

Description

一种采用多信息融合的刀具识别装置

技术领域

本发明涉及刀具信息识别技术领域，具体为一种采用多信息融合的刀具识别装置。

背景技术

实时准确地获取离散制造企业车间底层刀具的信息，并且实时地将这些信息反馈到调度层、计划层，是实现刀具实时追踪和刀具高效调度的关键。依靠手工录入刀具信息十分繁杂和耗费时间，所以只能采用对刀具进行自动标识来解决上述问题。由于二维条码具有很高的纠错性，并且占用面积小，信息含量高，所以标刻在刀具上的条码标识大都为二维条码。

实现快速、准确地获取到的刀具的标识信息是提高库存管理效率、实现生产过程信息采集及实时追踪的关键。目前已申请的涉及二维条码自动标识领域的专利，如王红霄的《一种刀具条码辅助识读装置》和《条码扫描中刀具定位调节装置》以及林清松的《一种金属柱面直接标刻二维条码的识读装置及识读方法》，公开了3个提高二维条码识读效率的装置。这些研究都是将二维条码作为获取刀具标识信息的唯一途径，研究内容着眼于通过刀具二维条码图像的快速准确采集，提高识读效率。

但目前涉及刀具自动标识领域的识读装置在自动获取刀具标识信息时都存在下列缺陷：

1、刀具表面受到生锈腐蚀、油污污染、磨损划痕，及采集时由于刀具表面的高反光造成二维条码图像被高光覆盖，这些都会影响采集二维条码信息，导致识读装置无法准确地获取刀具的标识信息。

2、信息利用率低。刀具自动识别完全依靠二维条码信息，忽视了刀具的形状、重量和表面纹理等信息也是有助于刀具识别。

因此，现有识读装置都存在的普遍缺陷即一旦二维条码受污染，利用二维条码识别刀具的方法就失效。

发明内容

要解决的技术问题

为克服现有技术存在的问题，本发明提出了一种采用多信息融合的刀具识别装置，不仅能够为刀具上的二维条码的自动识读提供硬件支持，而且在刀具标识条码失效情况下，能够方便有效的采集残余二维条码信息、刀具形状信息、刀具重量信息及刀具表面纹理信息等与刀具识别相关的多源信息，为多信息融合刀具识别系统提供了有效的支持，从原理上设计全新的刀具多源信息采集装置。

技术方案

本发明的目的是克服已有的二维条码识读装置对金属柱面要求高，信息利用率低以及过度依赖二维条码的缺陷，提供一种采用多信息融合的刀具识别装置，该装置除了可以采集刀具标识码信息外，还可以采集刀具形状、重量与表面纹理等信息，为多信息融合刀具识别系统提供有效的硬件支持。实现实时、准确地获取刀具多源信息的目的。

本发明的技术方案是：

所述一种采用多信息融合的刀具识别装置，其特征在于：包括壳体组件、二维条码识别组件、重量信息识别组件和形状信息识别组件；

壳体组件包括下底板1、外壳3和上底板12；外壳3相邻两侧面中部有缺口，便于放置刀具；所述的下底板1、外壳3与上底板12组成半封闭的长方体空间；

二维条码识别组件包括二维条码信息采集相机2、条形光源4、隔板5和定位装置8；所述的二维条码信息采集相机2安装在下底板1上表面一侧，且采集方向朝正上方；定位装置8位于二维条码信息采集相机2正上方，并与外壳3固定连接；所述条形光源4安装在定位装置8与二维条码信息采集相机2之间，并且条形光源4位于二维条码信息采集相机2两侧且互相平行；所述的隔板5是一块表面粗糙不发生镜面反射的薄板；所述的下底板1、外壳3、隔板5与定位装置8组成封闭的长方体空间；

所述的定位装置8是由固定件13、调节件14、导轨15、固定螺钉16组成；所述的固定件13是梯形块，固定在外壳3的内壁上；所述的导轨15一端固定在外壳3的内壁上；所述的调节件14是梯形块，可在导轨15内滑动，调节件14与导轨15之间通过固定螺钉16锁紧；调节件14的下底面与固定件13的下底面在同一水平面上，调节件14的尖棱与固定件13的尖棱相对且平行，形成V型槽；

重量信息识别组件包括支撑板6、称重传感器7和托板9；所述的支撑板6一端固定在外壳3的壳壁上；所述的称重传感器7固定在支撑板6上；所述的托板9固定在称重传感器7上，称重传感器7独立支撑托板9；托板9上表面与固定件13的下底面处于同一水平面上；托板9上表面有定位槽17和定位基准圆18，定位槽17朝向调节件14与固定件13形成的V型槽，定位基准圆18为一个已知半径的圆，且定位基准圆18的颜色与托板9上表面其他部分存在对比度，所述对比度能够被相机采集；

形状信息识别组件包括形状纹理信息采集相机10和方形光源11；所述的形状纹理信息采集相机10和方形光源11安装在上底板12的下表面，且位于托板9的定位槽17正上方，形状纹理信息采集相机10的采集方向朝向托板9。

有益效果

本发明的有益效果包括刀具直接标刻信息采集效果和刀具的多源信息采集效果，具体如下：

1）设计封闭的识读空间屏蔽外界光源等各种自然条件的干扰，增加刀具表面二维条码图像质量，并且定位二维条码信息采集相机和定位装置的位置，以确定相机焦距对刀具表面二维条码信息的最佳采集距离。

2）定位装置的设计，通过调节调节件的位置，就使得刀具柱面二维条码能快速定位在缝隙内。解决了手持式扫描仪采集金属柱面二维条码时寻找条码位置花费大量时间的问题。

3）托板的设计，当刀具放置于托板上以后，就可以方便地同时采集刀具的形状、重量和表面纹理等信息。并且定位形状纹理信息采集相机和托板的位置，以确定相机焦距对刀具形状和表面纹理信息的最佳采集距离。

4）所采集刀具多源信息的选择，刀具的重量和形状是刀具非常重要的物理信息，通过这两个信息可以减少刀具识别的搜索范围，刀具纹理信息则是刀具类别的重要信息。多信息融合刀具识别系统通过融合刀具这三个信息，可以大大减少待识别刀具匹配时的搜索范围，再融合刀具的残余二维条码信息，可以实现快速准确定位待识别刀具。

综上，本发明可以高效定位刀具直接标刻的二维条码位置，快速采集无高亮反光，柱面畸变小的高质量的二维条码图像信息。本发明也可以有效地帮助解决由于生产环境和生产工艺复杂，引起的条码标记磨损、污染和腐蚀；光照不均或是高反光引起的采集条码信息不完整或者采集的条码图像变形严重等等，这些因素带来的刀具直接标刻信息无法被自动识别的问题。实时、准确采集刀具的多源信息，为多信息融合刀具识别系统提供有效的硬件支撑，最终实现快速准确地定位待识别刀具的目的。

附图说明

图1：本发明的结构原理图；

图2：本发明的右视图；

图3：定位装置结构示意图；

图4：托板结构示意图；

图5：方形光源示意图；

图6：外壳结构示意图；

其中：1-下底板，2-二维条码信息采集相机，3-外壳，4-条形光源，5-隔板，6-支撑板，7-称重传感器，8-定位装置，9-托板，10-形状纹理信息采集相机，11-方形光源，12-上底板，13-固定件，14-调节件，15-导轨，16-固定螺钉，17-定位槽，18-定位基准圆。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

参照附图1和附图2，本实施例中的采用多信息融合的刀具识别装置包括壳体组件、二维条码识别组件、重量信息识别组件和形状信息识别组件。

壳体组件包括下底板1、外壳3和上底板12；所述的下底板1的总体长宽高为366×156×16mm；所述的外壳3为壁厚3mm带缺口的长方体壳，长宽高为366×156×418mm，缺口为将相邻的两个侧面中部平行切去，缺口距离外壳底面220mm，缺口高度为150mm，便于放置刀具，方便刀具二维条码信息采集；所述的下底板1、外壳3与上底板12组成半封闭的长方体空间。

二维条码识别组件包括二维条码信息采集相机2、条形光源4、隔板5和定位装置8。所述的二维条码信息采集相机2采用维视图像技术公司MV-VD040SM高速高清工业相机，最高分辩率为744×480，长宽高为44×36×36mm。所述的二维条码信息采集相机2安装在下底板1上表面一侧，且采集方向朝正上方。定位装置8位于二维条码信息采集相机2正上方，并与外壳3固定连接。所述条形光源4安装在定位装置8与二维条码信息采集相机2之间，并且条形光源4位于二维条码信息采集相机2两侧且互相平行，所述的条形光源4采用的是维视图像技术公司定做的两条AFT-WL400条形光源，发光面为40×16mm，长宽高为50×25×17mm，所发出光的颜色为红色。所述的隔板5是一块表面粗糙不发生镜面反射的黑色薄板，长宽尺寸为210×150mm，厚度为1mm。所述的下底板1、外壳3、隔板5与定位装置8组成封闭的长方体空间。

参照附图3，所述的定位装置8是由固定件13、调节件14、导轨15、固定螺钉16组成。所述的固定件13是梯形块，厚为10.5mm，长为50mm，上底宽为34mm，下底宽为73mm，固定件13腰部端面固定在外壳3的内壁上。所述的导轨15一端固定在外壳3的内壁上；所述的调节件14也是梯形块，厚为10.5mm，长为48mm，上底宽为21mm，下底宽为60mm，调节件14可在导轨15内滑动，调节件14与导轨15之间通过固定螺钉16锁紧；调节件14的下底面与固定件13的下底面在同一水平面上，调节件14的尖棱与固定件13的尖棱相对且平行，形成V型槽。

重量信息识别组件包括支撑板6、称重传感器7和托板9。所述的支撑板6一端固定在外壳3的壳壁上，支撑板6为长方形板，长宽高为200×50×6mm。所述的称重传感器7固定在支撑板6上，称重传感器7采用的是西安新敏电子科技有限公司MS-1拉压式称重传感器，量程为10kg，长宽高为51×13×64mm。所述托板9为长方体块，长宽高为300×70×12mm，托板9固定在称重传感器7上，为准确获取刀具重量信息，称重传感器7独立支撑托板9。托板9上表面与固定件13的下底面处于同一水平面上。托板9上表面有定位槽17和定位基准圆18，定位槽17截面为半径2mm半圆形的沟槽，定位槽17朝向调节件14与固定件13形成的V型槽，定位基准圆18是直径为10mm的圆，且定位基准圆18的颜色与托板9上表面其他部分存在对比度，所述对比度能够被相机采集。

形状信息识别组件包括形状纹理信息采集相机10和方形光源11。所述的形状纹理信息采集相机10采用的是西安维视图像技术公司MV-1300UM高分辨率数字摄像机，最高分辨率为1280×1024，长宽高为38×38×38.7mm。所述方形光源12采用的是西安维视图像技术公司AFT-SL100方形倾斜光源，外形尺寸为114×25×17mm，发光面为100×20×4mm，发出光的颜色为红色。所述的形状纹理信息采集相机10和方形光源11安装在上底板12的下表面，且位于托板9的定位槽17正上方，形状纹理信息采集相机10的采集方向朝向托板9。

本装置在使用时，把刀具放入固定件13和调节件14组成的V型槽之间时，刀具由于重力自动定位于V型槽的底部，因此可以实现对不同直径刀具的定位。通过调节固定螺钉16，调节固定件13和调节件14之间的距离并固定，沿缝隙轴向移动刀具以及旋转刀具，使得标刻在刀具上的二维条码图像处于最佳采集位置，二维条码信息采集相机采集单幅条码图像。

当刀具柱面高反光覆盖条码图像或者刀具直径太小使得条码图像变形严重时，旋转刀具，采集多幅序列条码图像。

当采集的多幅序列条码图像仍无法获取刀具标识信息时，表明通过刀具直接标刻二维条码无法自动获取刀具的标识信息，这时可以采集刀具的形状、重量和表面纹理等信息，通过多信息融合刀具识别系统对待识别刀具进行准确识别。

为了方便快速准确采集刀具的形状、重量和表面纹理等信息，需要在刀具位置的放置、光源的布置、信息采集装置的布置满足相应的要求。

将刀具放置于托板9上，定位槽17对刀具的位置进行定位，使得刀具只能沿定位槽17的轴向平移。称重传感器7采集刀具的重量信息。为了准确采集刀具的重量信息，称重传感器7放置于托板9几何中心的下方，刀具的重心与托板9的几何中心在同一竖直线上。形状纹理信息采集相机10和方形光源11位于托板9的正上方，方形光源11可以有效地避免出现阴影，形状纹理信息采集相机10采集刀具的形状纹理信息。

形状纹理信息采集相机10在采集刀具的形状纹理信息时，同时采集定位基准圆18的形状信息，以定位基准圆18为参照物，摄像头在不同的物距下可以准确得到刀具形状信息。

Claims (1)

1.一种采用多信息融合的刀具识别装置，其特征在于：包括壳体组件、二维条码识别组件、重量信息识别组件和形状信息识别组件；

壳体组件包括下底板、外壳和上底板；外壳相邻两侧面中部有缺口，便于放置刀具；所述的下底板、外壳与上底板组成半封闭的长方体空间；

二维条码识别组件包括二维条码信息采集相机、条形光源、隔板和定位装置；所述的二维条码信息采集相机安装在下底板上表面一侧，且采集方向朝正上方；定位装置位于二维条码信息采集相机正上方，并与外壳固定连接；所述条形光源安装在定位装置与二维条码信息采集相机之间，并且条形光源位于二维条码信息采集相机两侧且互相平行；所述的隔板是一块表面粗糙不发生镜面反射的薄板；所述的下底板、外壳、隔板与定位装置组成封闭的长方体空间；

所述的定位装置是由固定件、调节件、导轨、固定螺钉组成；所述的固定件是梯形块，固定在外壳的内壁上；所述的导轨一端固定在外壳的内壁上；所述的调节件是梯形块，可在导轨内滑动，调节件与导轨之间通过固定螺钉锁紧；调节件的下底面与固定件的下底面在同一水平面上，调节件的尖棱与固定件的尖棱相对且平行，形成V型槽；

重量信息识别组件包括支撑板、称重传感器和托板；所述的支撑板一端固定在外壳的壳壁上；所述的称重传感器固定在支撑板上；所述的托板固定在称重传感器上，称重传感器独立支撑托板；托板上表面与固定件的下底面处于同一水平面上；托板上表面有定位槽和定位基准圆，定位槽朝向调节件与固定件形成的V型槽，定位基准圆为一个已知半径的圆，且定位基准圆的颜色与托板上表面其他部分存在对比度，所述对比度能够被相机采集；

形状信息识别组件包括形状纹理信息采集相机和方形光源；所述的形状纹理信息采集相机和方形光源安装在上底板的下表面，且位于托板的定位槽正上方，形状纹理信息采集相机的采集方向朝向托板。

Images