CN114372547B - 一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法 - Google Patents

一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法，包括，将外廓矩形框MNPQ作为二维条形码的边界，并在外廓矩形框MNPQ左上角的M点处设计三角形涂块；基于现场实际生产情况，将数字和英文字符作为二维条形码中的表征字符；在表征字符中添加横线和竖线；其中，定义M端为上端，N端为下端；本发明通过设计钢材本体表面喷贴的编号信息，提高了钢材编号标识的识别率，实现标号校验过程的自动识别，同时便于自动喷涂和手工绘制。

Description

一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法
技术领域
本发明涉及二维条形码设计的技术领域，尤其涉及一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法。
背景技术
在冶金工业生产过程中，为实现供产销一体化信息链路闭环，需要对于产出的钢材(包含中间产品和最终外销成品)，进行号码编排并录入信息系统。现有进行编码标识工艺过程中，多数采用喷涂或贴标的方式，完成在钢材成品实体上附加编号标识。喷涂方式以特质涂料直接喷涂阿拉伯数字与英文字符组合的钢材编号。贴标方式以黏贴或焊贴专用机械设备打印的纸质或铝箔标签为主，标签上包含汉字、阿拉伯数字与英文字符以描述各类信息，同时根据生产需求酌情附有二维QR码。
目前操作流程中，为保证钢材转运装车及流水线发出等过程未出现调配错误，需要人工根据回执单据对钢材上的喷贴标识进行核对，确保实际转送钢材与系统录入信息一致。这个环节引入的人为因素，势必导致执行效率和准确率一定程度的损失，从而希望通过引入机器视觉方式对钢材上的编号标识进行自动识别，降低人力成本的同时提升效率。
而机器视觉的引入，需要保证通过视频及图像采集装置对钢材上的编号信息进行准确高效的识别。在现有条件下，喷涂的编号存在因氧化铁皮而造成的字迹斑驳脱落问题，即使人工手绘加以补救手写体字符识别，同样无法达到标准实验室环境下OCR识别的准确率。而对于贴牌的识别，受限于贴牌尺寸，对贴牌上的字符信息与QR码的识别，常规相机都无法满足在生产现场安装环境下的准确识别要求。如果采用直接喷涂QR码的方案，受限于现有喷涂设备能力和钢材表面氧化皮，也无法实现清晰自动喷涂。同时，对于传统二维码，无法实现人工手绘和解读含义加以校验。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法，能够解决钢材编号标识在机器视觉方法中识别率低，难以自动识别的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，将外廓矩形框MNPQ作为二维条形码的边界，并在外廓矩形框MNPQ左上角的M点处设计三角形涂块；基于现场实际生产情况，将数字和英文字符作为二维条形码中的表征字符；在表征字符中添加横线和竖线；其中，定义M端为上端，N端为下端。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：还包括，对各表征字符对应的末尾数值进行检验，并使末尾数值的和为0。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：包括，数字为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；英文字符为：A、B、C、D、E。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：还包括，仅M端有竖线时，表示该表征字符为数字，且数字的数值小于5，其中，数字5不添加竖线，数字0仅有竖线；
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：还包括，仅N端有竖线时，表示该表征字符为数字，且数字的数值大于5；
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：还包括，当M端、N端都有竖线时，表示该表征字符为英文字符；其中，横线的数量表示具体的数值或英文字符的排序。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：还包括，
其中，Lv为竖线的长度，Lh为横线的长度。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：包括，数字1的竖线数量为1，横线数量为1；数字2的竖线数量为1，横线数量为2；数字3的竖线数量为1，横线数量为3；数字4的竖线数量为1，横线数量为4；数字5的竖线数量为0，横线数量为5；数字6的竖线数量为1，横线数量为1；数字7的竖线数量为1，横线数量为2；数字8的竖线数量为1，横线数量为3；数字9的竖线数量为1，横线数量为4。
作为本发明所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的一种优选方案，其中：包括，英文字符A的竖线数量为2，横线数量为1；英文字符B的竖线数量为2，横线数量为2；英文字符C的竖线数量为2，横线数量为3；英文字符D的竖线数量为2，横线数量为4；英文字符E的竖线数量为2，横线数量为5。
本发明的有益效果：本发明通过设计钢材本体表面喷贴的编号信息，提高了钢材编号标识的识别率，实现标号校验过程的自动识别，同时便于自动喷涂和手工绘制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明第一个实施例所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的二维条形码简要设计及基本字符要素示意图；
图2为本发明第二个实施例所述的用于钢材编号标识的二维条形码设计方法的二维条形码实例示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法，包括：
S1：将外廓矩形框MNPQ作为二维条形码的边界，并在外廓矩形框MNPQ左上角的M点处设计三角形涂块；
较佳的是，作为配合图像识别算法的基准点，本实施例在外廓矩形框MNPQ左上角的M点处，设计有三角形涂块，便于图像识别过程中进行二维条形码的整体定位。
其中，定义M端为上端，N端为下端。
S2：基于现场实际生产情况，将数字和英文字符作为二维条形码中的表征字符。
数字为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；
英文字符为：A、B、C、D、E。
S3：在表征字符中添加横线和竖线。
其中需要说明的是，横线的数量表示具体的数值或英文字符的排序，且为了降低误码率，参照图1，在设计上保证竖线(如ab、cd、gh、ij、kl)的长度为横线(如ef)的长度的3倍以上，即：
其中，Lv为竖线的长度，Lh为横线的长度。
二维码中表征字符的格式编排以线段MN为参考，每一竖排表示一个表征字符，(1)仅M端有竖线(如：cd)时，表示该表征字符为数字，且数字的数值小于5，其中，数字5不添加竖线，数字0仅有竖线；具体的，
数字1的竖线数量为1，横线数量为1；
数字2的竖线数量为1，横线数量为2；
数字3的竖线数量为1，横线数量为3；
数字4的竖线数量为1，横线数量为4；
数字5的竖线数量为0，横线数量为5。
(2)仅N端有竖线(如：gh)时，表示该表征字符为数字，且数字的数值大于5；具体的，
数字6的竖线数量为1，横线数量为1；
数字7的竖线数量为1，横线数量为2；
数字8的竖线数量为1，横线数量为3；
数字9的竖线数量为1，横线数量为4。
(3)当M端、N端都有竖线时(如：ij、kl)，表示该表征字符为英文字符；具体的，
英文字符A的竖线数量为2，横线数量为1；
英文字符B的竖线数量为2，横线数量为2；
英文字符C的竖线数量为2，横线数量为3；
英文字符D的竖线数量为2，横线数量为4；
英文字符E的竖线数量为2，横线数量为5。
较佳的是，本实施例基于象形化的标识方式对表征字符进行格式编排，一方面可以基于现场老旧的喷涂装置实现自动喷涂，另一方面可以方便特殊工况下操作工人手动绘制，且这两种考量都基于现场实际生产情况。
S4：对各表征字符对应的末尾数值进行检验，并使末尾数值的和为0。
因喷印设备或人工手绘错误等原因可能造成二维条形码喷绘错误，另外，图像采集像素损失和识别算法失准也会导致对条形码表达信息的识别错误，为了防止出现上述错误，本实施例对二维条形码进行校验，即对对各表征字符对应的末尾数值的和进行检验，使其为“0”，其中，ABCDE分别表示10、11、12、13、14。
实施例2
为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择传统的技术方案和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
为验证本方法相对传统的技术方案设计的二维条形码具有较高的识别率，本实施例中将采用传统的技术方案和本方法分别设计钢材编号标识(二维条形码)，并通过机器识别算法进行识别对比。
根据工艺需求，钢材编号有固定的信息格式(如：B40760022107121756表示B区4号产线076批次002号钢材型号于2021年7月12日17点56分生产的钢材)，可以发现对于上述各字符对应数值累加和为62，本方法为实现检验和末尾为0，在B40760022107121756后追加一位“8”，即B407600221071217568，设计的二维条形码如图2所示。
本实施例采用卷积神经网络对设计钢材编号标识进行识别测试，结果如下表所示。
表1：识别结果。
识别率
传统的技术方案 83.7％
本方法 100％
由实验结果可见，本方法相较于传统的技术方案，设计的钢材编号标识具有更高的识别率。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种用于钢材编号标识的二维条形码设计方法，其特征在于：包括，
将外廓矩形框MNPQ作为二维条形码的边界，并在外廓矩形框MNPQ左上角的M点处设计三角形涂块；
基于现场实际生产情况，将数字和英文字符作为二维条形码中的表征字符；
在表征字符中添加横线和竖线；
其中，定义M端为上端，N端为下端；
数字为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；
英文字符为：A、B、C、D、E；
仅M端有竖线时，表示该表征字符为数字，且数字的数值小于5，其中，数字5不添加竖线，数字0仅有竖线；包括，
数字1的竖线数量为1，横线数量为1；
数字2的竖线数量为1，横线数量为2；
数字3的竖线数量为1，横线数量为3；
数字4的竖线数量为1，横线数量为4；
数字5的竖线数量为0，横线数量为5；
仅N端有竖线时，表示该表征字符为数字，且数字的数值大于5；包括，
数字6的竖线数量为1，横线数量为1；
数字7的竖线数量为1，横线数量为2；
数字8的竖线数量为1，横线数量为3；
数字9的竖线数量为1，横线数量为4；
当M端、N端都有竖线时，表示该表征字符为英文字符；
其中，横线的数量表示具体的数值或英文字符的排序；包括，
英文字符A的竖线数量为2，横线数量为1；
英文字符B的竖线数量为2，横线数量为2；
英文字符C的竖线数量为2，横线数量为3；
英文字符D的竖线数量为2，横线数量为4；英文字符E的竖线数量为2，横线数量为5；
对各表征字符对应的末尾数值进行检验，并使末尾数值的和为0；
其中，Lv为竖线的长度，Lh为横线的长度。
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