一种基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构及方法与流程

本发明涉及工业制造行业的视觉检测领域，尤其涉及一种基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构及方法。

背景技术：

智能相机是一个能够根据具体应用场合从捕获的图像中提取信息，进而描述事件、或为自动化系统做出决策的嵌入式视觉系统。

智能相机具备三个重要的特征。首先，智能相机是一个视觉系统，它充当人的眼睛的作用，能够“看”，即能够拍摄图像。其次，智能相机是一个嵌入式设备，它由微处理器、内存、通信接口等组件构成，这点与一般的嵌入式系统并无二致。最后，智能相机进行图像处理的目的是为了描述事件、帮助决策，这区别于一般的数码相机，其目的不是为了提供更高质量的图像。

智能相机具有结构紧凑、功耗低、实时性好、可靠性高等特点，符合智能制造的需求，有望取代人工检测和传统的机器视觉系统，成为主流的检测手段。

目前国内的智能相机产品在功能上和性能上均不够完善。尤其在智能相机的二次开发方面，国内产品普遍缺少图形化配置开发工具，部分公司虽然有配套的图形化配置软件，但软件的易用性、功能等方面均难以与国外成熟的产品相提并论，这使得智能相机的通用性大打折扣。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构及方法。以提高智能相机配置开发工具的易用性，完善其功能，进而提高国内智能相机产品的竞争力。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构，包括视觉检测应用编程工具、设备软件系统/设备模拟器、图像处理算法库、图像处理算法接口层、HMI编辑环境以及HMI运行环境；

所述视觉检测应用编程工具及图像处理算法接口层基于tcp/ip协议实现对设备软件系统/设备模拟器的控制及配置，设备软件系统/设备模拟器为视觉检测应用编程工具提供图像数据源，设备软件系统/设备模拟器为HMI编辑环境提供自定义显示数据项的数据源，图像处理算法库通过图像处理算法接口层为视觉检测应用编程工具及设备软件系统/设备模拟器提供算法支持，视觉检测应用编程工具使用自定义格式文件实现与设备软件系统/设备模拟器中的相关组件的信息交互，HMI编辑环境使用自定义格式文件实现与HMI运行环境的信息交互。

所述设备模拟器是上位机层面的应用程序，在软件功能上等价于一个真实的设备。

所述图像处理算法接口层是一组预先定义的使用形式固定的函数接口，函数接口的内部代码根据具体的图像处理算法库进行定制及修改。

所述HMI编辑环境在启动时自动检索局域网中的设备软件系统/设备模拟器，通过图形化界面控制设备、开发HMI应用。

所述HMI运行环境与HMI编辑环境相匹配，具备数据文件解析、HMI应用运行的功能，并通过tcp/ip协议实现对设备软件系统/设备模拟器的控制和访问。

基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构的运行方法如下：

采用Visual Studio 2012作为开发平台，基于MFC框架实现视觉检测应用编程工具、HMI编辑环境、HMI运行环境；

使用HALOCN库及OpenCV库辅助实现图像处理算法库；基于面向对象模型实现设备软件系统/设备模拟器中的视觉检测应用运行环境；

使用串行化机制生成图像处理应用数据文件及HMI应用数据文件；

使用套接字Socket实现视觉检测应用编程工具及HMI编辑环境与设备软件系统/设备模拟器之间的通信。

视觉检测应用编程工具的编辑流程如下：在一次完整的图像处理应用程序开发过程中，用户首先导入测试图像，然后初始化待编辑的工程，编辑应用程序，最终输出应用程序，对当前工程做后续的处理操作；此外，用户还可通过软件管理设备，实现配置参数、触发控制操作。

HMI编辑环境的编辑流程如下：在用户的一次完整编程过程中，用户首先打开视觉检测应用编程工具，并初始化工程，关联相应的图像处理程序；之后，用户根据在这一图像处理程序，设定监视数据以及控制响应，从工具箱中选取所需控件，将其拖放至界面绘制区，调整控件位置大小，并在属性中选择其关联的数据或消息响应接口。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明能够借助图形化界面完成相机的配置、视觉检测应用的开发、HMI应用的开发，避免了传统的文本编程方式开发入门门槛高、开发难度大的缺点。采用图形化的方式进行开发，具有以下几个特点：

1)简单直接，易于理解，用户无需了解内部函数接口，也不须编写连接代码。因此，开发人员不需要具备高级语言背景，入门简单。

2)用户在编程时，只需要对图元进行拖放操作，根据交互界面配置相应参数，这样降低了开发难度，使开发人员能够专注于算法逻辑本身的设计。

3)图像处理算法封装在图元中，连接代码由系统自动生成，因此，设置好图形化程序时，最终的运行代码同时固定下来，这样避免了遗漏标点、符号等语法错误，减少了调试时间。

4)应用程序以图形化的形式呈现，而且编程时实时进行仿真运行，结果直观清晰。

附图说明

图1为本发明基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构示意图

图2为视觉检测应用编程工具编辑流程示意图

图3为HMI编辑环境编辑流程示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至3所示。本发明公开了一种基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构，包括视觉检测应用编程工具、设备软件系统/设备模拟器、图像处理算法库、图像处理算法接口层、HMI编辑环境以及HMI运行环境；

所述视觉检测应用编程工具及图像处理算法接口层基于tcp/ip协议实现对设备软件系统/设备模拟器的控制及配置，设备软件系统/设备模拟器为视觉检测应用编程工具提供图像数据源，设备软件系统/设备模拟器为HMI编辑环境提供自定义显示数据项的数据源，图像处理算法库通过图像处理算法接口层为视觉检测应用编程工具及设备软件系统/设备模拟器提供算法支持，视觉检测应用编程工具使用自定义格式文件实现与设备软件系统/设备模拟器中的相关组件的信息交互，HMI编辑环境使用自定义格式文件实现与HMI运行环境的信息交互。

所述设备模拟器是上位机层面的应用程序，在软件功能上等价于一个真实的设备。在此背景下，其具备视觉检测应用运行环境、以及在软件层面上与真实设备完全相同的使用接口。

所述图像处理算法接口层是一组预先定义的使用形式固定的函数接口，函数接口的内部代码根据具体的图像处理算法库进行定制及修改。

所述HMI编辑环境在启动时自动检索局域网中的设备软件系统/设备模拟器，通过图形化界面控制设备、开发HMI应用。在此背景下，此工具具备设备控制、界面编辑、工程管理、数据文件生成等功能。

所述HMI运行环境与HMI编辑环境相匹配，具备数据文件解析、HMI应用运行的功能，并通过tcp/ip协议实现对设备软件系统/设备模拟器的控制和访问。

所述视觉检测应用编程工具在启动时自动检索局域网中的设备/设备模拟器，通过图形化界面配置设备、开发图像处理应用程序，在此背景下，此编程工具具备图像处理应用程序图形化显示及编辑、应用程序仿真、程序运行监视、数据文件生成、工程管理、设备管理等功能。

所述设备软件系统包含操作系统及必要驱动、视觉检测应用运行环境，其中视觉检测应用运行环境与视觉检测应用编程工具相匹配，具备数据文件解析及应用程序运行的功能。

基于图形化组态的工业智能相机软件体系结构的运行方法，可通过如下步骤实现：

参照图1，采用Visual Studio 2012作为开发平台，基于MFC框架实现视觉检测应用编程工具、HMI编辑环境、HMI运行环境；

使用HALOCN库及OpenCV库辅助实现图像处理算法库；基于面向对象模型实现设备软件系统/设备模拟器中的视觉检测应用运行环境；

使用串行化机制生成图像处理应用数据文件及HMI应用数据文件；

使用套接字Socket实现视觉检测应用编程工具及HMI编辑环境与设备软件系统/设备模拟器之间的通信。

如图2所示。视觉检测应用编程工具的编辑流程如下：在一次完整的图像处理应用程序开发过程中，用户首先导入测试图像，然后初始化待编辑的工程，编辑应用程序，最终输出应用程序，对当前工程做后续的处理操作；此外，用户还可通过软件管理设备，实现配置参数、触发控制操作。

如图3所示。HMI编辑环境的编辑流程如下：在用户的一次完整编程过程中，用户首先打开视觉检测应用编程工具，并初始化工程，关联相应的图像处理程序；之后，用户根据在这一图像处理程序，设定监视数据以及控制响应，从工具箱中选取所需控件，将其拖放至界面绘制区，调整控件位置大小，并在属性中选择其关联的数据或消息响应接口。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。