機器視覺在物流配送自動化仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、機器視覺在物流配送自動化仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用             摘要：隨著工業(yè)自動化和物流技術(shù)的發(fā)展，不少企業(yè)開始致力于物流配送系統(tǒng)的自動化改造。在介紹機器視覺技術(shù)和物流配送自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合用于實踐教學(xué)的物流配送自動化仿真系統(tǒng)，討論了機器視覺在物流配送領(lǐng)域的應(yīng)用，并詳細(xì)分析了基于機器視覺的物料形狀識別系統(tǒng)尺寸檢測系統(tǒng)和條形碼識別系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)功能及原理等。 關(guān)鍵詞：機器視覺；物流配送自動化；檢測；識別  Abstract: With the deve

2、lopment of industrial automatization and logistics technology, many enterprises begin to reconstruct automatically in the system of logistics distribution. This paper introduced firstly the machine vision technology and the system of logistics distribution automatization, discussed the application o

3、f machine vision are expounded in the field of logistics distribution by the simulation system of logistics distribution automatization used in practice teaching, and labor the software structure, hardware structure, fuction, principle of the system material shape recognition, size detection and bar

4、code recognition based machine vision. Key words: machine vision; logistics distribution automatization; detection; recognition 0引言 機器視覺是用機器代替人眼來實現(xiàn)人的視覺功能，既通過機器實現(xiàn)對客觀三維世界的感知和識別。機器視覺的特點是速度快適應(yīng)環(huán)境能力強精度高應(yīng)用方便智能化程度高，便于進行數(shù)字化處理和控制。目前，機器視覺在非接觸在線檢測工業(yè)圖像采集處理及實時監(jiān)控等方面得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代檢測和自動化技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一1。 物流配送自動化是商業(yè)時代物流技術(shù)

5、發(fā)展的新成果，是體現(xiàn)企業(yè)競爭力的重要因素之一。一般來說，物流配送自動化系統(tǒng)包括自動化立體倉庫系統(tǒng)自動化傳送系統(tǒng)電子揀選系統(tǒng)和品質(zhì)檢驗系統(tǒng)等幾部分，主要用來完成產(chǎn)品的自動化傳送注冊質(zhì)量及品質(zhì)檢測出入倉庫等工序。這種系統(tǒng)的使用有助于企業(yè)加快物品流通的速度和提升產(chǎn)品的品質(zhì)。 本文以用于實踐教學(xué)的物流配送自動化仿真系統(tǒng)為例，介紹機器視覺技術(shù)在物流自動化領(lǐng)域的應(yīng)用。 1機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 1.1機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成 機器視覺系統(tǒng)一般以計算機為中心，主要由視覺傳感器高速圖像采集系統(tǒng)及專用圖像處理系統(tǒng)等模塊構(gòu)成。其中，視覺傳感器是整個機器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，計算機是整個機器視覺系統(tǒng)的核心。圖1所示為

6、典型的機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成。 1.2工作原理 可以認(rèn)為，一個機器視覺系統(tǒng)的工作過程就是一個能自動獲取一副或多副目標(biāo)物體圖像，對所獲取圖像的各種特征量進行處理分析和測量，并對測量結(jié)果做出定性分析和定量解釋，從而得到有關(guān)目標(biāo)物體的某種認(rèn)識并做出相應(yīng)決策的過程1。具體來說，圖像傳感器將攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬的視頻信號并傳送給圖像采集系統(tǒng)，由該系統(tǒng)做模數(shù)轉(zhuǎn)換和其它預(yù)處理后得到數(shù)字圖像信號，然后由計算機和專用圖像處理系統(tǒng)對這些信號進行顯示和各種處理，最后根據(jù)預(yù)設(shè)的容許值和其它條件輸出結(jié)果，計算機根據(jù)檢測結(jié)果控制運動系統(tǒng)或執(zhí)行相應(yīng)的控制動作。 2在物流配送自動化仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用 物流配送自動化仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2

7、所示。 該系統(tǒng)主要模擬現(xiàn)代工業(yè)中典型的物流配送系統(tǒng)，以物流配送過程中普遍使用的各種傳送帶作為連接，集成現(xiàn)代物流配送應(yīng)用中典型的功能模塊，包括堆垛倉及其智能管理系統(tǒng)產(chǎn)品識別和追蹤如條形碼識別產(chǎn)品在線檢測如形狀識別尺寸檢測，以此進行物料自動揀選。總控系統(tǒng)主要由三部分硬件組成：工業(yè)總線Profibus主站（其他工位各有一個Profibus從站）傳送帶PLC和工控機（各工位上的工控機通過工業(yè)以太網(wǎng)與總監(jiān)控器連接），以及相應(yīng)的繼電器等電路部分?？偪叵到y(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與Profibus-DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控，完成各工位的網(wǎng)絡(luò)連接指令和信息的傳遞系統(tǒng)作業(yè)的協(xié)調(diào)控制物料數(shù)據(jù)的管理。   

8、;       在系統(tǒng)的各個物料檢測與識別工位設(shè)計中主要用到了機器視覺技術(shù)，下面分別介紹機器視覺在系統(tǒng)各工位中的應(yīng)用。 1在條形碼識別工位的應(yīng)用 對于物流傳送帶或生產(chǎn)流水線上的物料條碼識別，傳統(tǒng)的掃描器識別方法受條碼印刷技術(shù)印制材料以及條碼本身的運動速度和角度的影響，識別率較低。基于機器視覺的條形碼自動識別技術(shù)是利用高速CCD攝像機直接得到被測物料條形碼的圖像，然后送入計算機進行圖像預(yù)處理，再通過條碼讀取譯碼和校驗來完成條碼識別。根據(jù)該物流配送仿真系統(tǒng)的物料所用條形碼類別（EAN-13），物料模型情況（如尺寸大小等），傳送帶速度，工作

9、現(xiàn)場環(huán)境和本工位擬安裝的位置和方式，確定了以下硬件和軟件解決方案。 1.1硬件結(jié)構(gòu)與選型 系統(tǒng)硬件由一臺工控機、攝相頭、光源、圖像采集卡和物料傳送裝置等組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 硬件選型：  工控機：研華IPC-610L（內(nèi)存：256M，CPU：PIII1.8G,）；  鏡頭：Kowa LM16JC，焦距16mm；  CCD攝像頭：美國Uniq UM-201，1/2英寸，像素768×494；  圖像采集卡：大恒圖像卡DH-CG400；  光源：LED，波長630nm。 1.2軟件工作過程及功能 在已有的硬件基礎(chǔ)上，通過軟件設(shè)計（軟件工作過程如圖4所示）完成以下工作：條碼圖像的采集，接著在圖像預(yù)處理環(huán)節(jié)進行圖像的幾何校正二值化處理和中值濾波去噪，定位條碼然后根據(jù)條碼編碼特征進行條碼的識讀，并采用相似