专利名称：一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及字符识别技术领域，具体涉及一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置。
背景技术：
随着工业自动化生产程度的不断提高，企业为了提高生产效率、降低人力成本、追求经济利益，采用更加智能化的生产和管理方式就成为了必然的要求。将字符识别技术应用于工业生产中，通过辨识产品表面的具有特定意义的标识码，可以很方便地实现工业生产自动化和产品管理智能化。相比之下，如果通过人工肉眼识别产品的标识码，不但会增加相应的人力成本，也会有一定的错误检测机率，在实际工业应用中具有较大的局限性。此夕卜，利用计算机识别产品的标志码字符，还有着人工识别所无可比拟的识别速度，也可以应用于高(低)温、高(低)压等人类无法进行安全作业的恶劣的工业生产环境中。在车轮轮毂生产的过程中，由于不同炉号的钢材的材质均有不同；不同的出口输入国对车轮轮毂在材质和类别上有不同的要求，这就需要在轮毂的内圈刻上特定的数字、字母等符号，以标示特定的生产日期、厂标、材质、炉号、类别、检验员、小号等生产信息，这些字符呈环形分布。然而在生产过程中又不可避免地会发生混装混放等情况，如在等温炉中置放24小时自然降温工艺中，就有不同炉号的车轮轮毂同放一炉的情况。利用计算机在在线状态下快速、准确地识别这些环形字符，可以有效地杜绝混号、混批次的现象，从而避免重大责任事故。由于环形字符是计算机不能识别的字符，所以必须先将环形字符转换成矩形字符，把字符矫正为常规的水平连续排列方式再进行识别。本发明是基于对环形字符图像进行处理和识别的一种在线识别装置。
发明内容
车轮上的镂空字符是在生产过程中雕刻在车轮内环圈表面的，是一种阴文字符。它与字符识别中其他常见的利用前景和背景之间的色差形成的色差字符，例如标签字符、车牌字符、邮政编码字符、手写字符等，在成像原理、结构、分布等方面均有着很大的不同。本发明的目的在于，在工业生产情况下，提供一种应用于车轮轮毂上的环形标识字符在线识别装置。该装置对车轮进行拍摄成像及对字符图像进行处理、字符环提取、字符识别的技术，建立一个完整的图像采集、图像处理的系统，以实现对车轮环形标识字符的在线识别。本发明是通过以下技术方案实现的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其装置包括
图像采集系统，用于采集一幅待识别的环形标识字符的图像；
图像处理系统，用于将上述图像采集系统采集的一幅待识别的环形标识字符的图像进行处理，将进行处理过的环形标识字符转换成能够被计算机识别的矩形标识字符，获取计算机可以识别的标识字符的编码，然后与生产线管理系统进行数据传输；
数据传输与报警系统，通过在线识别计算机与上位机的数据传输，利用声光报警器报警提示混装或无法识别的车轮，实现对车轮的在线跟踪管理。所述的图像采集系统，用CCD (电荷藕合器件图像传感器)摄像头捕捉进入拍照区域的在轨车轮，给高分辨率单反相机发出拍摄指令，采集到一幅待识别环形标识字符的字符图像。由于摄影棚是封闭的，无光源来源，本系统在摄影棚内设置线状LED光源侧向照明，LED灯首尾相接安装在摄影棚四周，高度距离导轨800mm。摄影棚的四周及顶部封有Imm厚的薄钢板，使整个摄像系统与外界隔离，避免其他光源的干扰。所述的图像处理系统，通过对待识别的环形标识字符图像进行锐化、降噪，由计算机根据联通域检测算法计算出环形半径大小，将标识字符环与车轮背景分离，依据字符在环上的分布，计算机通过质心分布公式得出字符在环上最大空白处的位置参数，由此处将字符环图像切开，展开成矩形字符图像。根据相机分辨率的不同，选择图像插值放大的倍数不同，然后计算机根据平滑算法、拉普拉斯锐化、再平滑算法处理对矩形字符图像进行除噪，不过此时的标识字符笔画有些断续，有时个别字符有倾斜变形，因此再进行图像膨胀处理和图像倾斜校正，得到能被计算机识别的字符图像。所述的数据传输与报警系统，通过在线计算机的信息处理，将标识字符编码信息传输到上位机，完成数据的统计与管理。数据传输与报警系统包括主控计算机、上位机、声光报警器、轨道控制器，通过各自信号线连接而成，其相互连接关系是声光报警器安装在主控计算机操作台旁，报警器和控制器直接与主控计算机连接，上位机位于控制室内，通过局域网络与主控计算机相连。若所识别的字符编码有异常时，主控计算机即发出指令，通过信号反馈，声光报警器报警提示混装或无法识别的车轮，辊道控制器控制辊道，停止运行，操作人员及时进行人工识别，实现对车轮的在线跟踪管理。本发明的效果是，利用智能检测技术，经过对车轮表面镂空标识字符的识别，将标识字符的编码与生产线管理系统进行数据传输，对标示特定的生产日期、厂标、材质、炉号、类别、检验员、小号等生产信息进行记录与核对，实现对车轮轮毂生产的在线跟踪管理，不但能够降低企业的人工成本，同时可以减少由于人为因素而导致的错误。
图1是本发明实施例提供的环形标识字符在线识别装置结构原理图2是本发明实施例提供的环形标识字符在线识别装置结构示意图3是本发明实施例提供的摄影棚及灯光布置结构示意图4是本发明实施例提供的图像处理过程流程图。附图标记说明1-摄影棚，2-LED灯带，3-相机，4-上横梁，5- CXD摄像头，6-声光报警器，7-主控计算机，8-轨道控制器，9-上位机，10-车轮，11-辊道，S1-图像采集系统，S2-图像处理系统，S3-数据传输与报警系统。
具体实施例方式为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明进一步完整的说明。如图1、图2所示，该装置包括图像采集系统S1、图像处理系统S2和数据传输与报警系统S3 ;其中图像采集系统SI用于采集一幅待识别环形标识字符的字符图像；图像处理系统S2用于将上述图像采集系统采集到的一幅待识别的环形标识字符的图像进行处理，将进行处理过的环形标识字符转换成能够被计算机识别的矩形标识字符，获取字符的编码，然后与生产线管理系统进行数据传输；数据传输与报警系统S3，包括主控计算机7、上位机9、声光报警器6、轨道控制器8，通过各自信号线连接而成，其相互连接关系是声光报警器6安装在主控计算机7操作台旁，报警器6和控制器8直接与主控计算机7连接，上位机9位于控制室内，通过局域网络与主控计算机7相连，用于主控计算机8对车轮10的在线跟踪，通过声光报警器6提示混装或无法识别的车轮10。主控计算机7采用CPU酷睿双核E5300、内存2G、硬盘320G的配置。实施例中，该环形标识字符在线识别装置中的图像采集系统SI中的各单元位于传送辊道的上方，参见图3。在车轮生产流水线的辊道11上安装一个摄影棚1，相机3和CXD摄像头5通过相机架安装在摄影棚I的上横梁4上。当CXD摄像头5捕捉到车轮10时，给相机3发出工作指令，相机3工作，获得车轮标识字符的图像。在相机3进行图像采集的过程中，不需要生产线停顿，只需传送待识别车轮10的辊道11保持匀速运行即可。由于车轮10形体大，表面呈镜面状，标识字符与背景间色差对比度小，本系统采用线状LED光侧向照明，LED灯带2首尾相接安装在摄影棚I四周，高度距离导轨800mm，能够最大限度地克服车轮10表面的镜面反光，以获取一幅光影均匀的车轮图像。摄影棚I的四周及顶部封有Imm厚的薄钢板，使整个摄像系统与外界隔离，避免其他光源的干扰。图像采集系统SI使用CCD摄像头5捕捉进入拍照区域的在轨车轮10，给高分辨率单反相机3发出拍摄指令，采集一幅待识别环形标识字符的字符图像。图像处理系统S2通过对待识别的环形标识字符图像进行锐化、降噪，由计算机根据联通域检测算法计算出环形半径大小，将标识字符环与车轮10背景分离，依据字符在环上的分布，计算机通过质心分布公式得出字符在环上最大空白处的位置参数，由此处将字符环图像切开，展开成矩形字符图像。将矩形字符图像插值放大到4倍，由计算机对图像根据平滑算法、拉普拉斯锐化、再平滑算法处理成矩形字符图像，再次进行除噪后，针对个别字符有倾斜变形，再进行图像膨胀处理和图像倾斜校正处理，通过字符识别软件包进行识另O，最终获取字符的编码。如图4所示，具体步骤如下
(I)待识别环形标识字符图像的预处理
相机采集到一幅待识别环形标识字符的字符图像，首先图像进行预处理，采用图像锐化方法对数字图像信号进行增强，在进行滤波处理，平滑字符内部的灰度分布，突出字符特征。图像的噪声可能是由于采集时的干扰产生的，也可能是车轮本身存在干扰信息，如生锈、油污等，图像预处理就是尽量将干扰信息去掉，将原有信息复原，同时将目标区域的信息增强。(2)环形字符展开为便于识别的矩形字符
计算机根据联通域检测算法计算出环形半径大小，将标识字符环与车轮背景分离，依据字符在环上的分布，计算机通过质心分布公式得出字符在环上最大空白处的位置参数，由此处将字符环图像切开，展开成矩形字符图像。
(3)矩形字符的图像再处理，得到计算机可以识别的字符图像
根据相机分辨率的不同，选择图像插值放大的倍数不同，本发明采用高分辨率的单反相机3，将矩形字符图像插值放大到4倍，然后计算机根据平滑算法、拉普拉斯锐化、再平滑算法处理对矩形字符图像进行除噪，不过此时的标识字符笔画有些断续，有时个别字符有倾斜变形，因此再进行图像膨胀处理和图像倾斜校正，得到能被计算机识别的字符图像。经过上述处理的字符图像，标识字符与背景已完全分离，通过商业OCR标识字符识别软件包识别，获取标识字符编码，其中，字符编码信息包括轮箍的生产日期、厂标、材质、炉号、类别等生产信息，将获取的计算机可以识别的标识字符编码与生产线管理系统进行数据传输。通过主控计算机7的信息处理，将标识字符编码信息传输到上位机9，完成数据的统计与管理。若所识别的字符编码有异常时，主控计算机7即发出指令，通过信号反馈，声光报警器6报警提示混装或无法识别的车轮10，辊道控制器控制辊道11，停止运行，操作人员及时进行人工识别，实现对车轮10的在线跟踪管理。如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，包括:图像采集系统，用于采集一幅待识别环形标识字符的字符图像；图像处理系统，用于将所述图像采集系统采集的所述一幅待识别环形标识字符的字符图像进行处理，将进行处理过的环形标识字符转换成能够被计算机识别的矩形标识字符，获取计算机可以识别的标识字符的编码，然后与生产线管理系统进行数据传输；数据传输与报警系统，通过主控计算机与上位机的数据传输，通过声光报警器提示混装或无法识别的车轮，实现对车轮的在线跟踪管理。
2.根据权利要求1所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，所述的图像采集系统用摄像头捕捉进入拍照区域的在轨车轮，给相机发出拍摄指令，采集到一幅待识别环形标识字符的字符图像。
3.根据权利要求1所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，所述的图像处理系统具体步骤如下:(1)待识别环形标识字符图像的预处理；(2)环形字符展开为便于识别的矩形字符；(3)矩形字符的图像再处理，得到计算机可以识别的字符图像。
4.根据权利要求3所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，第一步图像处理过程可以是，相机采集到一幅待识别环形标识字符的字符图像，首先图像进行预处理，采用图像锐化方法对数字图像信号进行增强，在进行滤波处理，平滑字符内部的灰度分布，突出字符特征。
5.根据权利要求3所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，第二步图像处理过程可 以是，计算机根据联通域检测算法计算出环形半径大小，将标识字符环与车轮背景分离，依据字符在环上的分布，计算机通过质心分布公式得出字符在环上最大空白处的位置参数，由此处将字符环图像切开，展开成矩形字符图像。
6.根据权利要求3所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，第三步图像处理过程可以是，根据相机分辨率的不同，选择图像插值放大的倍数不同，然后计算机根据平滑算法、拉普拉斯锐化、再平滑算法处理对矩形字符图像进行除噪，再进行图像膨胀处理和图像倾斜校正，得到能被计算机识别的字符图像。
7.根据权利要求1所述的一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，其特征是，所述的数据传输与报警系统包括:主控计算机、上位机、声光报警器、轨道控制器，通过各自信号线连接而成，其相互连接关系是:声光报警器安装在主控计算机操作台旁，报警器和控制器直接与主控计算机连接，上位机位于控制室内，通过局域网络与主控计算机相连。
全文摘要
本发明公开一种应用于车轮检测的环形标识字符在线识别装置，装置包括图像采集系统，用于采集一幅待识别的环形标识字符的图像；图像处理系统，用于将采集的待识别环形标识字符的字符图像进行处理，并转换成能够被计算机识别的矩形标识字符，获取计算机可识别的标识字符的编码，然后与生产线管理系统进行数据传输；数据传输与报警系统，用于主控计算机与上位机的数据传输，利用声光报警器报警提示出现混装的或无法识别的车轮，实现对车轮的在线跟踪管理。本发明实现了对车轮轮毂生产的在线跟踪管理，不但能够降低企业的人工成本，同时可以减少由于人为因素而导致的错误。
文档编号G06Q50/04GK103077390SQ201210406479
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者吴海彤, 汪根祥, 余爱清, 程建国 申请人:马鞍山马钢华阳设备诊断工程有限公司