基于臺(tái)達(dá)PVS 的農(nóng)業(yè)機(jī)械零件2D 測(cè)量技術(shù)

孫艷茹 ，逄崇雁 ，蓋琪琳

（1.哈爾濱華德學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025；2.哈爾濱華德學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

底層是由HALCON 的強(qiáng)大算法庫(kù)組成[1]，因此PVS 具有頂級(jí)的穩(wěn)定性和超高的性能，并且能夠?yàn)橛脩?hù)提供簡(jiǎn)單便捷的用戶(hù)界面（GUI）。PVS軟件擁有豐富的功能模塊，涵蓋包括1D/2D讀碼、OCR /OCV、濾波、Blob分析、機(jī)器人導(dǎo)航、測(cè)量、顏色等。

本文針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械零件采用2D測(cè)量技術(shù)中的角度測(cè)量和面積檢測(cè)等技術(shù)進(jìn)行模擬操作演示，在批量生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械零件過(guò)程中，用機(jī)器視覺(jué)發(fā)揮檢測(cè)作用，這對(duì)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用有著重要意義[2]。

1 基于PVS的相機(jī)連接方式方法

PVS 軟件成功安裝，Basler pylon 驅(qū)動(dòng)成功安裝，其中，使用者選CAMER USER，相機(jī)類(lèi)型選GIGE。

如圖1所示，為相機(jī)static IP相關(guān)參數(shù)設(shè)置界面。

圖1 相機(jī)static IP 設(shè)置

1.1 相機(jī)IP設(shè)定

1）先連接相機(jī)，再設(shè)定相機(jī)：打開(kāi)pylon IP configuration設(shè)置相機(jī)static IP：IP 設(shè)定為192.168.2.1；子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

2）將電腦IP設(shè)置成和相機(jī)在同一網(wǎng)段的。

1.2 相機(jī)配置

1）右鍵Hardwareconfiguration，以管理員身份運(yùn)行。影像輸入頻道相機(jī)配置選Basler（gige-USB3）。數(shù)字IO 選camera。其他默認(rèn)。

2）進(jìn)入PVSsoft。選擇賬戶(hù)，輸入密碼。系統(tǒng)設(shè)置查看器數(shù)量1。 系統(tǒng)設(shè)置立即停止設(shè)為1。

3）相機(jī)設(shè)成硬件觸發(fā)。

1.3 許可證文件

將視覺(jué)許可證文件按照路徑放到對(duì)應(yīng)的文件夾。把.dat 文件放到Halcon 的license 文件夾中，具體路徑是默認(rèn)安裝C:Program FilesMVTecHALCON-13.0license。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械零件的角度測(cè)量技術(shù)

在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)零件組成一個(gè)裝置或設(shè)備，對(duì)零件的角度測(cè)量尤為重要，通過(guò)該技術(shù)可以得到想要的零件、適合生產(chǎn)過(guò)程需要的零件角度，可提高效率，節(jié)約人工成本，降低人為因素產(chǎn)生的誤差[3-4]。

1）角度工具測(cè)量由2 個(gè)矩形探頭構(gòu)成的2 條直線(xiàn)的角度。直線(xiàn)1和直線(xiàn)2分別定義兩條直線(xiàn)，使用探頭來(lái)進(jìn)行直線(xiàn)檢測(cè)。

2）找線(xiàn)的方法是設(shè)置好的參數(shù)來(lái)探測(cè)一條直線(xiàn)。拾取程序中的直線(xiàn)。

3）設(shè)置角度是基于X軸還是Y軸的。設(shè)置角度方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針。對(duì)檢測(cè)結(jié)果還需要設(shè)置容差。

步驟如下：①登入PVS 界面后，選擇用戶(hù)，輸入密碼，進(jìn)入“配置模式界面”；②相機(jī)拍攝或選擇圖片后，選擇檢測(cè)中的“角度”，對(duì)兩條線(xiàn)分別操作；③依情況設(shè)置角度；④依情況設(shè)置角度方向；⑤設(shè)置容差；⑥對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試；⑦輸入文本進(jìn)行標(biāo)注；⑧運(yùn)行程序顯示文本信息；⑨可單步運(yùn)行查看每個(gè)步驟結(jié)果；⑩對(duì)程序進(jìn)行保存。角度測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

圖2 角度測(cè)量技術(shù)

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械零件的面積檢測(cè)技術(shù)

在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，面積檢測(cè)技術(shù)同理。

1）面積工具用來(lái)檢測(cè)給定閾值下的圖像面積。

2）閾值：設(shè)置要提取的面積的灰度區(qū)間。

3）容差：對(duì)檢測(cè)結(jié)果設(shè)置容差。

步驟：①加載圖片后，選擇“檢測(cè)面積”；②依情況選擇形狀進(jìn)行劃分區(qū)域；③設(shè)置要提取的面積的灰度區(qū)間；④檢測(cè)給定閾值下的圖像面積；步驟5～10同角度測(cè)量技術(shù)。面積檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 面積檢測(cè)技術(shù)

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械零件的距離檢測(cè)技術(shù)

距離檢測(cè)技術(shù)同理。

1）距離命令是用矩形或圓形探頭測(cè)量2 點(diǎn)間距離，或點(diǎn)到線(xiàn)間的距離。

2）拾取：拾取程序中的點(diǎn)、線(xiàn)。

3）數(shù)組：拾取一個(gè)點(diǎn)數(shù)組。

4）容差：對(duì)檢測(cè)結(jié)果設(shè)置容差。

步驟：①加載圖片后，選擇“邊緣檢測(cè)”的“點(diǎn)”圖標(biāo)；②依情況分別選擇兩個(gè)點(diǎn)；③選擇檢測(cè)距離，檢測(cè)類(lèi)型為“點(diǎn)到點(diǎn)”；④檢測(cè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離；5～10 步驟同角度測(cè)量技術(shù)。距離檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。

5 軟件流程

針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械零件2D 測(cè)量技術(shù)給出整體流程，如圖5所示。

圖4 距離檢測(cè)技術(shù)

圖5 系統(tǒng)整體流程圖

6 結(jié)語(yǔ)

隨著勞動(dòng)力成本越來(lái)越高，長(zhǎng)期留住員工是企業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)，也很難找到很好的替代員工。當(dāng)軟件復(fù)雜的時(shí)候，嘗試軟件調(diào)試也是非常困難的。一旦程序員離職，沒(méi)有人能夠輕易接手，導(dǎo)致需要重新編寫(xiě)程序。PVS 平臺(tái)旨在解決軟件的通用性難題，以模塊化的工具來(lái)幫助用戶(hù)解決問(wèn)題。本文針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械零件對(duì)2D測(cè)量技術(shù)闡述PVS軟件的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)給農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)的便捷和價(jià)值。