一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统及方法，该系统包括：滚轴轨道，用于传输装有表计的周转箱；光学传感器，用于感测周转箱的位置信息，并向处理器发送停顿信号；视觉识别装置，包括：第一CCD相机，第二CCD相机，图像采集卡及PXI机箱；第一CCD相机及第二CCD相机分别拍摄表计图像及周转箱的侧面图像，图像采集卡采集表计图像及侧面图像，并将表计图像及侧面图像发送给所述的PXI机箱进行图像处理，生成包含周转箱标签信息及表计标签信息；RFID标签读取模块，用于获取所述周转箱标签信息及其中的表计的表计标签信息；处理器，用于比较所述视觉识别装置得到的标签信息及所述RFID标签读取模块得到的标签信息。
【专利说明】一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统及方法【技术领域】
[0001]本发明是关于表计信息识别技术，特别是关于一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统及方法。
【背景技术】
[0002]表计检定技术中，采用分工合作的流水操作方式能显著提高生产效率，而合理的作业调度方式则可以满足各个表计的检定需要。智能仓储系统(如图1所示)作为生产系统网中尤为关键的一部分，主要包括立体仓库信息管理与设备监控系统。该智能仓储系统的投入使用大大提高了立体仓库管理的自动化程度。
[0003]但是，由于现有样品信息读取方法和设备的限制，给设备监控和信息管理工作的开展，带来了较大的影响，同时也不利于生产系统安全稳定的运行。当前，在以周转箱为单位的情况下，智能仓储系统的管理流程可细化为送检入库、待检测出库、检测完毕入库、样品留存、样品出库五步:
[0004]送检入库:先执行“进入机器视觉模块，以周转箱为单位，判断是否缺件并进行计数，最后一箱允许缺件，后执行RFID标签读取，获得每块实验样品(表计)和周转箱标签，其中周转箱和表计的标签有所区分，实现信息绑定”的流程(下文中该流程称为流程A)，存放到未检区。
[0005]出库检测:此时，绑定信息(包括周转箱和每块实验样品的信息)用来确定每个周转箱内对应有哪些表，不代表最后的入库信息。
[0006]检测完毕入库:执行完毕检测流程，区分出合格样品和不合格样品，分别装箱，继续执行流程A。
[0007]入库保存:此时，该绑定信息固定不变，为该批次样品最终入库信息，进入样品留存状态。
[0008]样品出库:读取中转箱信息(可链接到全部信息)即可，不需要对每块样品信息分别读取。
[0009]上述为该智能仓储系统管理流程，在以周转箱为单位的情况下，当前仓储管理系统对试验样品信息的收集主要靠RFID (射频识别，Radio Frequency Identification)标签读取实现。从该智能仓储系统管理流程可看出，只有在理想状态下，即RFID标签读取完全正确的情况下，该流程才能顺利执行完毕，但在实际运行中，发明人发现，由于外界干扰的存在，RFID标签读取存在以下几个问题:
[0010]1、在互感器入库的情况下，由于互感器本身的材料对RFID标签读取有屏蔽作用，而且互感器的结构对RFID标签可能存在一定的电磁波干扰。 [0011]2、RFID标签所能发出的信号不够强烈，信息读取不到。
[0012]3、没有校验系统，不清楚RFID读取信息的正确性。
[0013]在互感器入库的情况下，由于互感器本身的材料对RFID标签读取有屏蔽作用，而且互感器的结构对RFID标签可能存在一定的电磁波干扰，需要对样品位置进行倒换再读取。但这种手段并不是每次都能凑效，而且极耗时间和人力，大量的人工操作降低了仓储管理系统的运行效率。另外，当RFID标签所能发出的信号不够强烈时，需更换新标签再进行RFID读取，或转入人工区用条码枪手动扫描。这种方法增加了生产运行的成本，或延缓了系统运行速度，增加了人工操作难度。
【发明内容】
[0014]本发明提供一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统及方法，以通过两种方式获得表计的标签信息，得到更准确的表计识别信息。
[0015]为了实现上述目的，本发明提供一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统，所述的系统包括:滚轴轨道，用于传输装有表计的周转箱；光学传感器，用于感测所述周转箱的位置信息，并向处理器发送停顿信号；视觉识别装置，包括:第一 CCD相机，第二 CCD相机，图像采集卡及PXI机箱；所述的第一 CCD相机及第二 CCD相机分别连接所述的PXI机箱，所述的图像采集卡插入与所述的PXI机箱；所述的第一 CCD相机用于拍摄所述周转箱中的表计图像，所述的第二 CCD相机用于拍摄所述周转箱的侧面图像，所述的图像采集卡用于采集所述表计图像及侧面图像，并将所述表计图像及侧面图像发送给所述的PXI机箱进行图像处理，生成包含周转箱标签信息、表计标签信息、缺件信息及反向信息的识别信息，并绑定所述的周转箱标签信息与表计标签信息；RFID标签读取模块，用于获取所述周转箱标签信息及其中的表计的表计标签信息，并绑定获取的所述周转箱标签信息与表计标签信息；处理器，用于比较所述视觉识别装置得到的标签信息及所述RFID标签读取模块得到的标签信息，并输出比较结果信息。
[0016]在一实施例中，所述视觉识别装置得到的表计标签信息包括:条码信息及条码字符信息。
[0017]在一实施例中，所述的PXI机箱还用于根据所述表计图像判断所述的表计是否反向及所述的周转箱是否缺件。
[0018]在一实施例中，所述的视觉识别装置还包括:定位支架，用于支撑所述的第一 CXD相机及第二 CXD相机，使所述的第一 CXD相机位于所述滚轴轨道的正上方，所述第二 CXD相机正对所述周转箱侧面的标签。
[0019]在一实施例中，所述的视觉识别装置还包括:照明灯，用于照射所述周转箱及其中的表计。
[0020]在一实施例中，所述的系统还包括:显示装置，用于显示表计识别信息。
[0021]为了实现上述目的，本发明还提供一种表计信息识别方法，应用于所述的表计信息识别系统，所述的方法包括:驱动滚轴轨道将周转箱沿入库方向输送至光学传感器所在位置；所述的光学传感器感测所述周转箱的位置信息，并向处理器发送停顿信号以控制所述的周转箱在第一 CCD相机及第二 CCD相机所在位置停顿；所述的视觉识别装置获取所述周转箱中的表计图像及所述周转箱的侧面图像，并根据所述表计图像及侧面图像生成包含周转箱标签信息、表计标签信息、缺件信息及反向信息的识别信息，并绑定所述的周转箱标签信息与表计标签信息；所述的RFID标签读取所述周转箱标签信息及其中的表计的表计标签信息，并绑定获取的所述周转箱标签信息与表计标签信息；所述的处理器比较所述视觉识别装置得到的标签信息及所述RFID标签读取模块得到的标签信息，并输出比较结果信息。
[0022]在一实施例中，所述视觉识别装置得到的表计标签信息包括:条码信息及条码字符信息。
[0023]在一实施例中，所述的视觉识别装置根据所述表计图像及侧面图像生成表计标签信息包括:对所述表计图像中的条码字符OCR识别，生成所述的条码字符信息。
[0024]在一实施例中，所述的方法还包括:所述的视觉识别装置根据所述表计图像判断所述的表计是否反向及所述的周转箱是否缺件。
[0025]本发明实施例的有益效果在于，本发明通过两种方式获得表计的标签信息，并将两种方式获得表计的标签信息进行比较，可以得到更准确的表计识别信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
[0027]图1为现有技术基于智能仓储系统的表计信息识别系统结构示意图；
[0028]图2及图3为本发明实施例基于智能仓储系统的表计信息识别系统结构示意图；
[0029]图4为应用在本发明的表计信息识别系统的表计信息识别方法流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。
[0031]如图2及图3所示，本发明提供一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统，该表计信息识别系统包括:滚轴轨道201，光学传感器202，视觉识别装置203，RFID标签读取模块204及处理器(主控计算机中)205。
[0032]滚轴轨道201用于将即将入库的周转箱301传输至待检测位置，周转箱中装满了待测的表计302 (最后一个周转箱可以不装满表计)。
[0033]光学传感器202设置在滚轴轨道201边上，位于在视觉识别装置203之前(相对于入库方向)。当装有表计的周转箱301通过滚轴轨道201传输到光学传感器202所在位置时，光学传感器202感测所述周转箱的位置信息，并向处理器205发送停顿信号，处理器205控制周转箱301停顿几秒钟(例如可以为2s)，供视觉识别装置拍摄图像。
[0034]视觉识别装置203包括:第一 CXD相机206，第二 CXD相机207，图像采集卡303及PXI 机箱 304。
[0035]第一 CXD相机206及第二 CXD相机207分别连接PXI机箱304，图像采集卡303插入与PXI机箱304中。当周转箱301在第一 CXD相机206及第二 CXD相机207所在的位置停顿时，第一 CXD相机206拍摄周转箱301中的表计302的图像，第二 CXD相机207拍摄周转箱301的侧面图像。图像采集卡303采集表计302的图像及周转箱301的侧面图像，并将表计302的图像及周转箱301的侧面图像发送给PXI机箱304进行图像处理(包括:图像的数化、图像增强、图像二值化、点处理、数学形态学变换、模式匹配、图像编码、一维条码解析等)，生成包含周转箱标签信息及表计标签信息的识别信息。PXI机箱304还可以绑定周转箱标签信息与表计标签信息。
[0036]数字图像从拍摄到数化、传输过程，由于各种原因(如使用的元器件(镜头、传感器阵列等)以及固有的环境影响(大气湍流)、数据传输的方式局限等)，会引入很多噪声，使得图像与人眼直接观察到的情况不同，影响识别。图像受噪声污染严重时会大大降低它的价值。因此需要通过图像增强技术对噪声图像进行修改。图像增强主要是指将图像中人们感兴趣的特征有选择地突出，而对图像的其他部分进行衰减，以突出图像特征数据。本发明处理图像的目的是将感兴趣的条码特征突出显示，以方便识别条码数据，故而采用图像增强技术。图像增强的目的是改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的整体或局部特性，扩大图像中不同物体特征之间的差别，满足某些特殊分析的需要。图像增强技术主要是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征，使图像与视觉响应特性相匹配。
[0037]图像二值化是把灰度多值图像经过通过一定的策略转变成仅有黑(灰度值0)白(灰度值I) 二值的图像，其目标是在尽可能多的保留原图像特征(目标信息)的前提下舍弃图像中冗余无用的信息(背景信息)。
[0038]由于一维条码图像数据具有方向性，而且编码格式简单，所包含的数据量也比较小，所以对其识别建立在图像中必有一横向线段覆盖其元素条基础上，这样可以实现简单高效的数据读取。假设图像中含深色数据的行的数目为N’ ’，首先选择其中的N’(N’〈〈N’ ’ )行作为备选的识别数据，根据图像的分布规律，这N行数据的选择类似正态分布，在图像的中间高度选择较多行数的数据，从中间高度开始向两边选择较少的行数据。然后统计这些行数据中的黑点个数，并对这些行数据进行进一步的筛选，把深色数据过少过多或与上下行中的相差过多的删除。这样得到适合进行识别的包含条码分布的N行数据。
[0039]在根据之前得到的N行二值化的图像数据，容易计算出横线上的黑白单元的宽度，假设其分布为:W={wQ，b1； W1, b2......Wlri，bn, wn}
[0040]同时，准备参考宽度数据。参考C0DE128编码规则表，定义参考宽度数据，如字符‘3’的参考宽带为W= {25，10，25，25，10，10，10，10，10}，根据CODE 128码编码规则进行条码解析。
[0041]视觉识别装置203得到的表计标签信息包括:条码信息及条码字符信息(条码下面的一排字符)，下面分别介绍如何获得条码信息及条码字符信息。
[0042]1、条码信息的获得:
[0043]条码图像是由单位宽度的条或空(即黑或白；B or S)的整数倍组成的，可以利用该特征计算出单位条/空的宽度，这个宽度称为基础宽度(这种排列方式下的条码基本宽度标准值为0.33mm，但获取的图像未必是标准宽度)。
[0044]计算方式如下:横向扫描图像像素点，分别获得白色连续宽度值(该宽度值由1-4个标准宽度值连续组成)和黑色连续宽度值，分别计入集合Ien (b)和Ien(S)。计算出该图像条码的基础宽度LenMin=Hiin {len(b)，Ien (s)}。找到条码的基础宽度后，以此宽度为最小单位，计算出每个连续条和空占的基础宽度个数。[0045]具体译码步奏:
[0046]确定扫描区域:在指定区域内，从扫描到START A/B/C作为图像的开始，遇到STOP为图像的结束，而且去除头尾部分后剩下的条空总数是6的整数倍。计算每个条空的宽度，求最小值-基础宽度W，算条空宽度相对于基础宽度的比值Wg，由下式确定:
【权利要求】
1.一种基于智能仓储系统的表计信息识别系统，其特征在于，所述的系统包括: 滚轴轨道，用于传输装有表计的周转箱； 光学传感器，用于感测所述周转箱的位置信息，并向处理器发送停顿信号； 视觉识别装置，包括:第一 CXD相机，第二 CXD相机，图像采集卡及PXI机箱；所述的第一 CXD相机及第二 CXD相机分别连接所述的PXI机箱，所述的图像采集卡插入与所述的PXI机箱；所述的第一 CCD相机用于拍摄所述周转箱中的表计图像，所述的第二 CCD相机用于拍摄所述周转箱的侧面图像，所述的图像采集卡用于采集所述表计图像及侧面图像，并将所述表计图像及侧面图像发送给所述的PXI机箱进行图像处理，生成包含周转箱标签信息及表计标签信息的识别信息，并绑定所述的周转箱标签信息与表计标签信息； RFID标签读取模块，用于获取所述周转箱标签信息及其中的表计的表计标签信息，并绑定获取的所述周转箱标签信息与表计标签信息； 处理器，用于比较所述视觉识别装置得到的标签信息及所述RFID标签读取模块得到的标签信息，并输出比较结果信息。
2.根据权利要求1所述的表计信息识别系统，其特征在于，所述视觉识别装置得到的表计标签信息包括:条码信息及条码字符信息。
3.根据权利要求1所述的表计信息识别系统，其特征在于，所述的PXI机箱还用于根据所述表计图像判断所述的表计是否反向及所述的周转箱是否缺件。
4.根据权利要求1所述的表计信息识别系统，其特征在于，所述的视觉识别装置还包括:定位支架，用于支撑所述的第一 CCD相机及第二 CCD相机，使所述的第一 CCD相机位于所述滚轴轨道的正上方 ，所述第二 CCD相机正对所述周转箱侧面的标签。
5.根据权利要求1所述的表计信息识别系统，其特征在于，所述的视觉识别装置还包括:照明灯，用于照射所述周转箱及其中的表计。
6.根据权利要求1所述的表计信息识别系统，其特征在于，所述的系统还包括:显示装置，用于显示表计识别信息。
7.一种应用于权利要求1至6中任一项所述的表计信息识别系统的表计信息识别方法，其特征在于，所述的方法包括: 驱动滚轴轨道将周转箱沿入库方向输送至光学传感器所在位置； 所述的光学传感器感测所述周转箱的位置信息，并向处理器发送停顿信号以控制所述的周转箱在第一 CCD相机及第二 CCD相机所在位置停顿； 所述的视觉识别装置获取所述周转箱中的表计图像及所述周转箱的侧面图像，并根据所述表计图像及侧面图像生成包含周转箱标签信息及表计标签信息的识别信息，并绑定所述的周转箱标签信息与表计标签信息； 所述的RFID标签读取所述周转箱标签信息及其中的表计的表计标签信息，并绑定获取的所述周转箱标签信息与表计标签信息； 所述的处理器比较所述视觉识别装置得到的标签信息及所述RFID标签读取模块得到的标签信息，并输出比较结果信息。
8.根据权利要求7所述的表计信息识别方法，其特征在于，所述视觉识别装置得到的表计标签信息包括:条码信息及条码字符信息。
9.根据权利要求8所述的表计信息识别方法，其特征在于，所述的视觉识别装置根据所述表计图像及侧面图像生成表计标签信息包括:对所述表计图像中的条码字符OCR识别，生成所述的条码字符信息。
10.根据权利要求7所述的表计信息识别方法，其特征在于，所述的方法还包括:所述的视觉识别装置根据所述表计图像判断所述的表计是否反向及所述的周转箱是否缺件。
【文档编号】G06Q50/28GK103632247SQ201310606906
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】丁恒春, 王晓燕, 钟侃, 王雯昊, 章鹿华, 袁瑞铭, 鲁观娜, 徐占河, 杨东升, 赵景京 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司