CN103544524A - 棒材复核计数方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棒材复核计数方法和装置，借助于本发明可完成对成捆棒材自动复核计数，提高了计数的精度和速度。复核计数方法从图像处理方面解决了成捆棒材端面分割和特征识别及去除检测现场背景干扰的技术问题，提高了计数的精度；复核计数装置利用高亮LED光源增强检测效果，工业相机采集棒材端面图像，采用工控机进行平滑滤波、设定阈值进行二值化处理、腐蚀、连通域处理，实现计数和比较判断，并在现场显示屏输出计数结果，具有速度快、适应性强、设备简单可靠等优点，可提高生产效率，减少工人劳动强度，具有巨大的实际应用价值。

Description

棒材复核计数方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种棒材复核计数方法和装置，用以对成捆棒材自动点支，解决目前计数不准确和效率低下的问题。

背景技术

棒材生产中，生产线上的棒材计数到满捆支数后，要自动打捆，并吊入库房。在销售出厂前，厂方专门的技术人员进入库房，采用点支的方式抽查捆支的准确程度。整个计数过程耗时长、效率低下，同时劳动强度也非常大。因此，基于降低工人的劳动强度、提高轧钢厂的生产率和生产效益考虑，研究开发高效、高精度的棒材复核计数系统，成为轧钢厂迫切需要解决的重要课题之一。

因面积大、数量多，捆装棒材的人工计数较为困难。通常的处理方法有涂漆法、标记法等。捆装棒材的自动计数一般采用图像识别法：将采集的棒材图像输入计算机，通过图像处理算法进行特征提取，实现自动计数。目前，很多厂家和研究机构投入了大量的人力物力研究棒材复核计数系统。

用于生产中的一种手持式棒材计数仪，手持仪器垂直对准被计数物件轻压一下使其着色，仪器即可自动记录次数，并产生1次声、光提示；反复循环使所有物件着色，仪器即可记录下其累计值，并在显示屏上显示。它通过在钢筋表面着色，减低了对工人记忆的要求，在一定程度上提高了计数速度，但是它仍然是一种基于人工的计数仪器，效率提高不够明显。

专利名称为“一种棒材计数系统”，专利号为201220046904.3的专利提出一种分布式的棒材计数系统，用手机对棒材进行图像采集、图像传输并显示计数结果，用工控机处理图像并得出计数结果。该方法使用手机拍照，采集得到的图像质量差，影响后续图像处理和棒材识别，不能得到准确的计数结果。

潍坊学院的名称为“一种钢材包装参数的测量系统”，专利号为201220137756.7的专利提供了一种钢材包装参数的测量系统，可计算获取得到图像中钢筋的数量和尺寸数据，提高了工作效率，但是由于计数过程中没有对背景的干扰进行处理，计数的精度不高。

长安大学的申请号为201220656465.9的专利公开了一种利用光照条件的棒形钢材计数装置，CCD照相机拍摄棒材图片，并通过无线传输连接DSP芯片，由DSP芯片进行图像处理和计数。该专利计数过程中同样没有对背景的干扰进行处理，并且不能对钢筋数值进行修正，计数的精度不高。

而在实际生产过程中，为了提高成捆棒材复检环节的效率和提高检测精度，研究开发高效、高精度的棒材复核计数系统，成为轧钢厂迫切需要解决的课题之一，具有巨大的技术研究价值和实际应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种棒材复核计数方法和装置，它能够对复检环节的成捆棒材自动计数，检测精度高、速度快，能极大提高劳动生产率。

本发明是通过以下措施实现上述目标的：

一种棒材复核计数方法，其特征在于，所述的方法包括：

工控机采集成捆棒材端面图像，进行平滑滤波、设定阈值进行二值化处理、腐蚀、连通域处理，提取棒材的支数。

所述的复核计数方法，其特征是：识别计数之前通过ROI区域设定，去除背景环境的干扰。

所述的复核计数方法，其特征是：对于由于成捆棒材中缩进、黑头等异常情况导致的漏记或可能出现的多记现象，进行数值的修正。

一种棒材复核计数装置，其特征在于，所述的装置包括：

光源：增强检测效果，提高目标图像的清晰度；

工业相机：采集棒材端面图像；

工控机：完成图像处理、特征识别和提取计数值，并进行计数值与设定值比较；

PLC模块：提供图像采集的触发信号，及将计数值传输给现场显示屏；

显示屏：在现场显示成捆棒材计数值，同时显示捆支的设定值。

所述的棒材复核计数装置，其特征是：PLC模块以串口通讯方式接收工控机图像处理后的计数结果。

所述的棒材复核计数装置，其特征是：显示屏显示复核得到的棒材支数和合格产品的支数。

本发明的有益效果是：

本发明对比已有技术有以下显著优点：借助于本发明可完成对成捆棒材自动复核计数，提高了计数的精度和速度。复核计数方法从图像处理方面解决了成捆棒材端面分割和特征识别及去除检测现场背景干扰的技术问题，提高了计数的精度；复核计数装置利用高亮LED光源增强检测效果，采用工控机进行图像处理、判断，并在现场显示屏输出计数结果，具有速度快、适应性强、设备简单可靠等优点，可提高生产效率，减少工人劳动强度，具有巨大的实际应用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。其中：

图1本发明计数方法成捆棒材端面图像；

图2本发明计数方法ROI区域设定示意图；

图3本发明计数方法图像处理和计数算法流程图；

图4本发明计数方法修正前计数示意图；

图5本发明计数方法支数修正示意图；

图6本发明棒材复核计数装置；

图7本发明棒材复核计数装置硬件结构图；

图7中：1光源，2棒材，3工业相机，4工控机，5现场显示屏，6PLC模块。

具体实施方式

本发明要解决的技术问题是提供一种棒材复核计数方法和装置，它能够快速、准确的获取成捆棒材支数，精度高、速度快，能够广泛应用和推广。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明包括棒材复核计数方法和装置，在光照条件下，工业相机采集棒材端面图像，利用棒材复核计数方法对图像进行分割、识别和计数，并通过显示屏显示输出。

本发明实例提供了一种棒材复核计数方法，由工业相机采集成捆棒材端面图像，本发明实例的工业相机使用德国basler面阵相机，由PLC控制触发信号，采集棒材端部图像，如图1所示。

为了提高计数精度，在使用计数算法之前，在工控机软件的交互界面，通过ROI(感兴趣的区域)区域的设定，去除背景的干扰，其设定原则是：除了成捆棒材区域，尽可能多的将背景及干扰去掉，如图2所示。

采集到的棒材端面ROI图像进入工控机，进行平滑滤波、设定阈值进行二值化处理、腐蚀、连通域处理。利用Blob算法快速准确提取出每一帧图像中棒材的端面Blob，剔除其他Blob干扰，并且计算出各目标区域的质心，提取计数值。计数算法流程图如图3所示。

由于成捆棒材中缩进、黑头等异常情况导致的支数漏记或可能出现的支数多记现象，得到捆支数值后，可能需要对数值进行修正，如图4所示。运用多线程技术，在软件界面有“+1”和“-1”按钮，通过点击“+1”和“-1”按钮选择漏记的棒材或多记的棒材；漏记时，数值加1，多记时，数值减1，对计数值进行修正，得到精准的计数结果。如图5所示，图中用黑色圆点标识修正的后棒材。

由以上描述可以看出，通过上述方法可以简单方便的得到成捆棒材的支数，相比现有技术中的图像法，本实施例更能准确、快速地进行棒材复核计数。

本发明实例提供了一种棒材复核计数装置，如图6所示。该装置包括：

摄像单元，用于拍摄成捆棒材的端面图像；

图像处理及计数单元，对采集的棒材端面图像进行滤波、二值化、腐蚀、连通域处理和根据连通区域进行计数；

数值修正单元，对于由于成捆棒材中缩进、黑头等异常情况导致的数值漏记或可能出现的数值多记现象，进行数值的修正；

通讯单元，工控机与PLC模块的串口通讯，实现指令和数值的传输；

PLC控制单元，提供图像采集的触发信号，及将计数值传输给现场显示屏；

计数显示单元，显示复核得到的棒材支数和捆支设定值。

图7为本发明实施例的硬件结构图，包括：光源、工业相机、工控机、PLC模块和现场显示屏。

照明光源采用超高亮蓝色LED光源，其与棒材端面的水平距离为1.5～2m，与水平面形成5～10度的夹角，这样可以减少棒材表面的光亮度。摄像装置采用黑白面阵相机，采用黑白方式可以增加目标对象与背景的区别，提高目标图像清晰度。工控机与工业相机的数据接口采用千兆网口，以提高数据的传输速率。PLC模块采用欧姆龙CP1H系列，其与工控机通讯采用串口通讯方式，波特率38400。

基于图7的工作流程为：

在工控机界面中，调节好光源1的亮度，使棒材2仅在端面高亮显示，设定好捆支数量，开始复核计数。工业相机3在PLC模块6触发信号下采集成捆棒材端面图像，进入工控机4并在工控机屏幕上实时显示；软件对输入的图像进行ROI设定，平滑滤波、设定阈值进行二值化处理、腐蚀、连通域处理，根据连通区域进行计数，得到棒材支数。计数数值和捆支设定值比较，需要将计数结果在现场显示屏5显示的时候，工控机将数据信号传送给PLC，将比较结果输出到现场显示屏5，一组数字是计数结果，一组数字是捆支设定值。

综上所述，本发明采用机器视觉计数，可以准确识别出成捆棒材的支数，采用的算法和装置相对于以往方法更为简单、快捷，满足生产的要求。

以上实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于专利要求范围所界定范畴内。

Claims (6)

1.一种棒材复核计数方法，其特征在于，所述的方法包括：

工控机采集成捆棒材端面图像，进行平滑滤波、设定阈值进行二值化处理、腐蚀、连通域处理，提取棒材的支数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：识别计数之前通过ROI区域设定，去除背景环境的干扰。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：对于由于成捆棒材中缩进、黑头等异常情况导致的支数漏记或可能出现的多记现象，进行数值的修正。

4.一种棒材复核计数装置，其特征在于，所述的装置包括：

光源：增强检测效果，提高目标图像的清晰度；

工业相机：采集棒材端面图像；

工控机：完成图像处理、特征识别和提取计数值，并进行计数值与设定值比较；

PLC模块：提供图像采集的触发信号，及将计数值传输给现场显示屏；

显示屏：在现场显示成捆棒材计数值，同时显示捆支的设定值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是：PLC模块以串口通讯方式接收工控机图像处理后的计数结果。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征是：显示屏显示复核得到的棒材支数和合格产品的支数。

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