全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法与流程

本公开涉及检测系统领域，尤其涉及一种全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法。

背景技术：

随着我国工业转型升级的不断深化，企业对于质量优化、能耗降低以及生产效率提高的诉求越来越迫切。近年来，计算机、通信以及消费类电子产品的视觉检测技术发展迅速，涉及生产流、质量流、物流等多个领域。在我国，由于技术实力、工艺水平的限制，载带卷盘相关检测系统作为典型的3c系统仍处于初步发展阶段，市场占有率较低，而机器视觉作为该系统的核心，直接关系到整个系统的精度、可靠性和稳定性。为了保证该检测系统的运行精度和标盘一致性，机器视觉不仅要实现对载带卷盘的数据尤其是角度信息的准确测量，还需精准识别载带卷盘上的所有条码(包括一维码和二维码)信息。

不同厂商、不同批次、不同元器件的载带卷盘形状各异，不同的载带卷盘其导向孔位置或固定编带头处矩形大小不一致，人工识别和校验需要较多的人力且效率低、错误率高，使用传统的检测系统难以同时精准定位不同的载带卷盘。本发明提出一种适用于多种载带卷盘的角度和条码识别的检测系统，该系统在镜头景深范围内，对于载带卷盘的大小、与镜头的相对位置不敏感，提高了检测系统的稳定性。此外，该系统适用于所有导向孔位置的载带卷盘，使得其适用范围更广，有利于满足工业生产中大规模、多批次、高质高效的生产要求。

技术实现要素：

一种全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统，包括处理器、存储装置和图像采集装置，所述图像采集装置用于采集待测载带卷盘的图像，所述处理器执行以下程序步骤：

s1读取所述图像，判断所述存储装置内是否存在模板文件，若未建立模板文件，检测系统将自动进入建模流程，若已存在模板文件，则进入步骤s2；

s2读取模板文件，定位所述图像中的一号圆和中心孔区域，在所述一号圆区域内将所述中心孔区域扣除，剩余区域确定为模板的查找区域；

s3在所述查找区域内，利用所述模板匹配所述图像中的导向孔和所述一号圆，通过所述导向孔和所述一号圆的中心位置坐标换算出所述待测载带卷盘的角度；

s4根据待测载带卷盘上的条码与所述导向孔和所述一号圆的位置关系，推算所述条码的中心位置坐标并识别条码信息；

s5根据所述导向孔的中心位置坐标和所述条码的中心位置坐标，验证步骤s3得到的所述待测载带卷盘的角度信息；

s6根据验证结果选择结束或再次检测，确定最终的所述待测载带卷盘的角度和条码信息。

所述一号圆用于标定载带卷盘的参考中心，所述中心孔和所述导向孔均在所述一号圆区域内。

其中，所述一号圆的位置是固定的，料带围绕所述一号圆区域固定在载带卷盘上；所述一号圆也可用载带卷盘的轮廓替代，用于标定载带卷盘的中心；所述导向孔可以有三个，间隔为120度，随机选择其中一个作为定位圆；由于中心孔在载带卷盘检测系统中需搭配不同的定位柱使用，中心结构的图像信息对定位检测不利，步骤s2将所述中心孔区域扣除可缩小查找范围，提高检测效率。

进一步地，步骤s1所述建模流程包括：

a建立所述导向孔的模板；

b建立所述一号圆的模板；

c将所有模板信息保存在所述存储装置的检测目录中。

其中，所述导向孔模板和所述一号圆模板是两个可以缩放的圆形轮廓模板。

进一步地，步骤s3所述载带卷盘的角度是通过所述导向孔和所述一号圆的圆心连线与x轴的正方向的夹角换算得到。

进一步地，步骤s5所述验证方法为：利用所述导向孔的中心位置坐标与所述条码的中心位置坐标推算所述待测载带卷盘的角度，将该角度与步骤s3所述角度比较，验证二者差值是否在误差范围内。

其中，步骤s3所述角度与步骤s5所述角度的差值的绝对值需要小于误差，如果超出所述误差范围则上述两个角度测量存在粗大误差需重新检测。所述误差范围根据实际精度要求设定。

进一步地，步骤s6所述结束条件为：验证结果在所述误差范围内。

进一步地，利用所述的检测系统识别载带卷盘角度和条码信息的方法，包括以下步骤：

s1采集并读取所述待测载带卷盘的图像，判断所述存储装置内是否存在模板文件，若未建立模板文件，所述检测系统将自动进入建模流程，若已存在模板文件，则进入步骤s2；

s2读取模板文件，定位所述图像中的一号圆和中心孔区域，在所述一号圆区域内将所述中心孔区域扣除，剩余区域确定为模板的查找区域；

s3在所述查找区域内，利用模板匹配所述图像中的导向孔和所述一号圆，通过所述导向孔和所述一号圆的中心位置坐标换算出所述待测载带卷盘的角度；

s4根据待测载带卷盘上的条码与所述导向孔和所述一号圆的位置关系，推算所述条码的中心位置坐标并识别条码信息；

s5根据所述导向孔的中心位置坐标和所述条码的中心位置坐标，验证步骤s3得到的所述待测载带卷盘的角度信息；

s6根据验证结果选择结束或再次检测，确定最终的所述待测载带卷盘的角度和条码信息。

本公开的有益效果：

1)该检测系统快速准确、适应范围广、稳定性强，能够自适应载带卷盘与图像采集装置的相对位置，反馈检测角度信息，实现不同导向孔位置的载带卷盘和条码的高精度识别和检测；

2)能够最大限度的缩小模板和条码的查找区域，大大提高检测效率；

3)图像处理代码简洁，能够应用于多种软件环境下的载带卷盘定位及条码视觉检测。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的两种载带卷盘结构示例图；

图2是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的检测系统工作流程图；

图3是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的模板示意图；

图4是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的模板的查找区域示意图；

图5是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的条码定位示意图；

图6是本公开具体实施方式的全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统和方法的检测结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-6并结合实施例来详细说明本公开。

全自动识别载带卷盘角度和条码信息的检测系统，包括处理器、存储装置和图像采集装置，图像采集装置用于采集待测载带卷盘的图像，处理器执行以下程序步骤：

s1读取图像，判断存储装置内是否存在模板文件，若未建立模板文件，检测系统将自动进入建模流程，若已存在模板文件，则进入步骤s2；

s2读取模板文件，定位图像中的一号圆和中心孔区域，在一号圆区域内将中心孔区域扣除，剩余区域确定为模板的查找区域；

s3在查找区域内，利用模板匹配图像中的导向孔和一号圆，通过导向孔和一号圆的中心位置坐标换算出待测载带卷盘的角度；

s4根据待测载带卷盘上的条码与导向孔和一号圆的位置关系，推算条码的中心位置坐标并识别条码信息；

s5根据导向孔的中心位置坐标和条码的中心位置坐标，验证步骤s3得到的待测载带卷盘的角度信息；

s6根据验证结果选择结束或再次检测，确定最终的待测载带卷盘的角度和条码信息。

一号圆用于标定载带卷盘的参考中心，中心孔和导向孔均在一号圆区域内。

步骤s1的建模流程包括：

a建立导向孔的模板；

b建立一号圆的模板；

c将所有模板信息保存在存储装置的检测目录中。

步骤s3中载带卷盘的角度是通过导向孔和一号圆的圆心连线与x轴的正方向的夹角换算得到。

步骤s5中的验证方法为：利用导向孔的中心位置坐标与条码的中心位置坐标推算待测载带卷盘的角度，将该角度与步骤s3中的角度比较，验证二者差值是否在误差范围内。

误差范围根据实际精度要求设定。

步骤s6的结束条件为：验证结果在误差范围内。

利用上述检测系统识别载带卷盘角度和条码信息的方法，包括以下步骤：

s1采集并读取待测载带卷盘的图像，判断存储装置内是否存在模板文件，若未建立模板文件，检测系统将自动进入建模流程，若已存在模板文件，则进入步骤s2；

s2读取模板文件，定位图像中的一号圆和中心孔区域，在一号圆区域内将中心孔区域扣除，剩余区域确定为模板的查找区域；

s3在查找区域内，利用模板匹配图像中的导向孔和一号圆，通过导向孔和一号圆的中心位置坐标换算出待测载带卷盘的角度；

s4根据待测载带卷盘上的条码与导向孔和一号圆的位置关系，推算条码的中心位置坐标并识别条码信息；

s5根据导向孔的中心位置坐标和条码的中心位置坐标，验证步骤s3得到的待测载带卷盘的角度信息；

s6根据验证结果选择结束或再次检测，确定最终的待测载带卷盘的角度和条码信息。

更为详细的，

如图1所示，是两种典型的载带卷盘结构，图2所示为检测系统识别载带卷盘角度和条码信息的工作流程图。

首先采集待测载带卷盘图像，并读取图像，判断是否存在模板文件，若未建立模板文件，检测系统则进入建模流程：手动定位模板图像的导向孔位置，建立导向孔轮廓模板，定位结果如图3(a)，以相同方式获取一号圆轮廓信息模板如图3(b)所示，并将所有模板保存于检测目录下。

利用模板文件粗略定位待测图像一号圆和中心孔的区域如图4所示。图4(a)为检测系统粗略定位的一号圆区域，图4(b)为检测系统粗略定位的中心孔区域。由于中心孔在载带卷盘相关检测系统中需搭配不同的定位柱使用，中心结构的图像信息对定位检测不利，因此扣除中心孔区域以缩小查找范围，得到如图4(c)所示的模板的查找区域，左图直观反映查找区域在整个待测图像中的位置，右图为确定的查找区域信息。容易看出，该检测系统能够在保证定位信息完整性的同时最大程度的减小查找区域，大大提高查找速度，实现实时的数据传递。

利用模板文件在查找区域中匹配待测卷盘的导向孔和一号圆，导向孔与一号圆为定位圆，系统软件推算出定位圆的圆心连线与x轴正方向的夹角，并换算出载带卷盘的角度θ1。

在查找区域内，系统根据条码和定位圆的位置关系推算出粗略的条码位置如图5所示，从而实现对条码的查找和识别，获取条码信息以及条码中心位置坐标。图6即为检测系统利用模板文件识别待测载带卷盘的中心孔、一号圆、导向孔和条码信息的结果示意图。检测系统将导向孔中心位置坐标与条码中心位置坐标联立得到方向向量根据与x轴正方向的夹角值推算出载带卷盘的角度θ2，通过比较θ1和θ2，倘若二者差值在误差范围内(即|θ1-θ2|＜ε，ε是根据实际精度要求设定的误差值)，则角度信息检测正确，可取二者均值作为最终的待测载带卷盘角度信息。否则，角度获取失败，可根据实际外设和工作精度要求，通过多次检测消除粗大误差等方式优化，最终得到待测载带卷盘的角度和条码信息。

两个定位圆的选择不是固定不变的，例如载带卷盘边缘的小孔可以替代导向孔作为一个定位圆，联合一号圆或条码的中心位置坐标推算载带卷盘的角度。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。