CN103020689B - 一种基于几何图形的物件孔形码识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于几何图形的物件孔形码识别方法。该方法首先基于方便制作和识别的简单几何图形设计了单个和组合图形的编码规则，用于支撑物件在热处理或（和）喷涂处理过程中的监控识别；在实际应用时，根据识别物件的功能特性和几何形状，采用凿制、冲压、焊接识别件等方法将简单图形的组合编码与待识别物件进行绑定，并利用图像采集装置和处理系统，即可实现物件在恶劣环境下的准确识别。

Description

一种基于几何图形的物件孔形码识别方法

技术领域：

本发明涉及制造自动化技术领域，属于物件实时监控及信息采集；具体涉及一种基于几何图形的物件孔形码识别方法。

技术背景：

目前对于物件的识别有很多种方法，而且应用也非常广泛，典型的如：一维条码、二维码、电子标签、金属条码等方法识别，这些解决了物件大多数在流动过程中的识别问题，如专利CN201828928U公开了一种基于二维码技术身份识别系统的油田被管理物件，该方法将被管理物件内植入二维码载体用于物件识别和专利EP1271378-A采用了条码方式用于识别食品的制造数据和价格标签。另外，也存在图像识别的方法，如专利CN102419823A公开了一种采用图形方式记录阿拉伯数字的编码方法，通过标记数目识别图形所代表的信息，但该方法的识别特征仍然比较单一。

特别的，在一些工业过程中，有些物件需要经过热加工处理或（和）喷涂处理时，一维条码、二维码、电子标签等方法就无能为力了，其原因一是不能耐高温，一般的纸质的一维条码和二维码在高温下会化为灰烬，即使使用金属条码，其表面的膜耐高温的程度是有限的，不能保证在200摄氏度左右的高温下，保持完好，而对于电子标签一般只能在70~80摄氏度的情况下使用，特殊的可在150摄氏度以下使用；二是经过喷涂之后，原有的图形已模糊不清，识别率大大降低，或根本不能识别，这是因为若是将一维或者二维码刻蚀在金属或塑料上时，喷涂的材料会将一维条码的缝隙和二维码掩盖或堵塞，因此，目前需要进行热加工或（和）喷涂处理的物件在其进行热加工或（和）喷涂处理过程中很难进行物料跟踪。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的是解决热加工或（喷涂）加工物件在制造过程中识别监控困难的问题，提出了一种基于几何简单图形的孔形码识别方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于几何图形的物件孔形码识别方法，其特征在于，根据简单孔图形在热处理、喷涂处理环境里的几何形状保持性好的特点，设计了一组基于简单几何图形的物件识别的编码规则；并根据识别对象的功能特性、几何形状特点及识别环境特点，采用凿制、腐刻、焊接识别件等方法将简单图形的组合编码与待识别物件进行绑定，并利用几何图形识别装置和软件扫描孔形码，经采集、识别、处理、匹配等过程实现物件的监控。

进一步，物件孔形码识别过程，包括如下步骤：

步骤1：基于一组具有明显几何特征的简单图形，设计了单个和组合图形编码规则；

步骤2：根据识别对象的功能特性、几何形状特点及识别环境特点，采用在工件上凿孔、腐刻或另附焊接（粘接）识别码等方法，把合适的尺寸、容量、纠错能力及可靠性的识别码标记于识别物件上，并建立识别码和物件的对应匹配关系；

步骤3：在物件识别过程中，首先利用几何图形识别装置采集物件上的图形码，并将信息推送到几何图形处理装置中；然后利用图形处理软件解析采集信息，获得图形编码特征信息；最后，根据步骤2所建立的匹配关系识别物件；

步骤4：提取已获得的物件识别码信息及与之相关联的其它信息，保存该信息到系统数据库。

其中，所述孔形码构建过程如下：

1）单体图形码：根据几何图形的边数、交点数、平行线数等特征，建立图形与识别码的对应规则，形成单体图形特征和识别码的对应规则库；

2）组合图形码：在1）所确定的单体识别码基础上，通过排列、叠加、包含、缩放操作，将几何图形按规则组合，并形成组合图形特征和识别码的对应规则库。

进一步，还包括采集信息的可信度分析和识别码修复，在识别过程中，根据识别码中单个信息融入多个孔形码中的特点，当某一些孔形码无法识别时，按照可识别数量比例确定采集信息的可信度；当出现采集信息矛盾或可信度下降到一定程度时，可进行孔形码修复。

更进一步，还包括无需另外构建寻像图形和定位图形，根据简单几何图形所具有的明显方向性特征，识别时按照组合图形码设计规范和识别流程，可帮助解码程序确定图形中具体符号的坐标。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明根据简单几何图形点和线的特征多且容易提取的特点，在识别特征之间形成了相互验证，提高了识别码信息读取的错误纠正能力和译码的可靠性。

2、本发明充分利用了孔形几何图形在热处理后，物件或识别件变形后几何特征保持性好的特点，实现了识别码可靠耐用；充分利用了孔形几何图形在喷涂处理后，孔形图形不会被覆盖或堵塞的特点，实现了物件在喷涂的恶劣环境下依然可以准确识别。

3、本发明适用于物件在多道工序转换过程中，前一些工序对物件识别码造成破坏时，根据识别码的可信度判读，可快捷方便的进行修复，保证识别码在每一道工序读取的准确性。

4、本发明是基于几何图形孔形码实现物件识别的，几何图形码的设计直接关系到识别码的信息容量、错误纠错能力、可靠性、制作难度、成本及持久耐用性。

附图说明：

图1为本发明实施例构建的单体孔形码；

图2为本发明实施例构建的组合纠错孔形码；

图3为本发明实施例组合码示例图；

图4为本发明基于几何图形的物件孔形码识别方法原理框图；

图5为本发明基于几何图形的物件孔形码识别方法的识别流程图；

图6为本发明实施例中车架识别的8位刻板编码示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

1.孔形码及识别规则

本发明实施例几何图形编码构建过程如下：

1）单体图形码：本实施例采用图形序列表示字符，其中各字符所对应的识别特征为：字符0（特征：无方向特点、无线段、交点）；字符1（特征：缺口向上，1条线段，2个交点）；字符2（特征：尖点向上，3条线段，3个交点）；字符3（特征：无方向特点、4条线段，4个交点，2对平行线段）；字符5（特征：尖点向下，5条线段，5个交点，1对平行线段）；字符7（特征：尖点向左，缺口向右，6条线段，6个交点，3对平行线段），见图1所示。

2）组合图形码；本实施例采用图形码阵列的方式设计组合图形码，字符组所对应的全部图形码联合确定图形中具体符号的坐标；对角线图形为首要识别的数据内容，由单体图形码组成；非对角线图形为纠错信息码，本实例纠错码采用相邻信息码相加后逆时针摆放，相加后为单体图形字符时用单体图形表示，相加为非单体字符所能表达时，通过排列、旋转、叠加等方式进行设计，见图2所示。

本实例解码方式采用对角位置顺序解码，图形码为5个参数顺利排列，可表达(其中M表示单体图形码个数，N表示数据码个数)7776个编码，如果解析方式变化，其信息容量还可扩展。如编号和，见图3所示。

2.孔形码识别

所述基于几何图形的物件孔形码识别方法，包括物件及识别码、图像采集、图像处理、规则匹配、识别码解析、可信度验证、识别码修复和采集信息存储，见图4所示。

首先，按照编码规则在需识别物件上制作编码孔或绑定附加识别件，在监控识别过程中，通过图像采集装置获取孔形码图像，然后将该图像传送到图像处理装置中解析，并根据编码规则匹配图像特征，然后根据编码规则和预置的物件编号进行匹配，获取识别信息后保存该信息。另外，通过采集的图像和编码特征的相似度对比，获取采集图像的可信度，在该可信度下降到一定阀值或无法识别时，进行孔形码修复。

下面以汽车车架最重要的工艺之一（车架喷漆处理）的监控识别为实施研究对象，对本发明方法做进一步详细说明。本发明实施例硬件系统采用MV-750工业检测专用图像采集卡、iTouch-150-TA平板电脑集成（MIPS结构、带串口、触摸屏、数字键盘）；开发工具VC，Sqlite3数据库。

实施例中车架监控识别流程见图5所示，具体步骤如下：

步骤一：在流水线或工位配置定位传感器，当携带识别码的车架到达指定位置时，通过传感器启动图像采集装置，实现图像采集并判断是否采集到识别图像，若采集图像有误，则启动采集报警，经过调整后再次采集图像；将采集到的图像自动提取并推送到图像处理系统；

步骤二：图像处理系统接收来自采集装置的图像，提取图像中的点、线特征，并判断该特征是否为干扰信息，根据单体图形和组合图形码的设计规范，按照图形特征的数量比例确定还原采集信息后的可信度，设定可信度阀值为75%（可调整），若图形可信度值大于阀值，则采集信息可信；反之则用过报警通知相关人员进行图像钳制修复，然后返回步骤一再次采集该图像。

步骤三：根据采集到的可信图像，通过单体图形和组合图形码的设计规范，将采集的图像信息还原为字符序列。见图6所示为顺序编码时，刻板为八位数字编码：3,2,1,3,5,5,0,7；若非边界数据内容表示组别码时，图6表示为六位符号编码，编码规则为（ASCⅡ:64+组别码×6+识别码，其中图形码与组别码对应关系为：）时，该图所示编码为：V,U,T,],Y,^；

步骤四：根据已设置好的字符序列编号和车架编号映射关系，利用还原后的字符序列编号查找数据库，获取车间编号及车架的其它信息并显示于平板电脑；

步骤五：调取已确定的识别信息和车架信息，保存该信息到系统数据库。

本发明是基于几何图形孔形码实现物件识别的，几何图形码的设计直接关系到识别码的信息容量、错误纠错能力、可靠性、制作难度、成本及持久耐用性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于几何图形的物件孔形码识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据简单孔图形在热处理、喷涂处理环境里的几何形状保持性好的特点，设计一组简单几何图形物件识别的编码规则；

步骤2：根据识别对象的功能特性、几何形状特点及识别环境特点，采用凿制、冲压或焊接识别件方法将简单图形的组合编码与待识别物件进行绑定；即采用在物件上凿孔、冲压或另附焊接识别件方法，将合适的尺寸、容量、纠错能力及可靠性的识别码标记于识别物件上，并建立识别码和物件编码的映射关系；

步骤3：在物件识别过程中，首先利用图像采集装置获取物件上的图形码，并将信息推送到图像处理装置中；然后利用图形处理软件解析采集信息，获得图形编码特征信息；最后，根据步骤2所建立的匹配关系和映射关系识别物件；

步骤4：提取已获得的物件识别码信息及与之相关联的其它信息，保存该信息到系统数据库；

所述几何图形孔形码构建过程如下：

1）单体图形码：根据几何图形的方向、边数、交点数和平行线数特征，建立图形与识别码的对应规则，形成单体图形特征和识别码的对应规则库；采用图形序列表示字符，其中各字符所对应的识别特征为：字符0，特征：无方向特点，无线段，无交点；字符1，特征：缺口向上，1条线段，2个交点；字符2，特征：尖点向上，3条线段，3个交点；字符3，特征：无方向特点、4条线段，4个交点，2对平行线段；字符5，特征：尖点向下，5条线段，5个交点，1对平行线段；字符7，特征：尖点向左，缺口向右，6条线段，6个交点，3对平行线段；

2）组合图形码：在1）所确定的单体识别码基础上，通过排列、叠加、包含、旋转、缩放操作，将几何图形按规则组合，并形成组合图形特征和识别码的映射规则库；

采用图形码阵列的方式设计组合图形码，字符组所对应的全部图形码联合确定图形中具体符号的坐标；对角线图形为首要识别的数据内容，由单体图形码组成；非对角线图形为纠错信息码，纠错码采用相邻信息码相加后逆时针摆放，相加后为单体图形字符时用单体图形表示，相加为非单体字符所能表达时，通过排列、旋转和叠加方式进行设计。

2.根据权利要求1所述一种基于几何图形的物件孔形码识别方法，其特征还包括采集信息的可信度分析和识别码修复，在识别过程中，根据识别码中单个信息融入多个孔形码中的特点，当某一些孔形码无法识别时，按照可识别特征比例确定采集信息的可信度；当出现采集信息矛盾或可信度下降到一定程度时，进行孔形码修复。