VS72X機(jī)器視覺在品質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用張志軍（東莞和峰自動(dòng)化公司，廣東東莞）摘要：本文主要闡述了VS72X機(jī)器視覺在一種鍵盤檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，著重講述定位基準(zhǔn)和OCR字符識(shí)別軟傳感器的配置，以及上位機(jī)系統(tǒng)如何從VS72X中采集圖像和識(shí)別數(shù)據(jù)的方法和過程，探討PC和VS72X的數(shù)據(jù)圖像采用AXTIVE技術(shù)和MODBUSTCP通訊技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：VS72X，機(jī)器視覺，軟傳感器，品質(zhì)檢測(cè)，OCR字符識(shí)別，modbusTCP通訊，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)一:產(chǎn)品介紹VS72X是SIEMENS于2004年推出的全新一代機(jī)器視覺系統(tǒng)，相比VS710系統(tǒng)，已經(jīng)做了非常多的改善,具有豐富的數(shù)據(jù)接口，靈活多變的圖像處理方式，內(nèi)置功能強(qiáng)大的軟傳感器.易學(xué)好懂，配置方便.VS72X系列有VS721---VS725,724以下分辨率是640*480,724,725是1280*1024,僅VS725支持彩色.曝光時(shí)間為10US到1S,機(jī)器本身提供10/100MRJ45的EHERNET接口，可以作為TCPSERVER供用戶程序訪問數(shù)據(jù).另有8個(gè)支持NPN輸入,PNP輸出可配置的DI/DO口.可以用于觸發(fā)曝光或不良排出.除此之外,VS系統(tǒng)另有豐富的可選配件，如VSLINKPROFIBUS選件，用于將系統(tǒng)連接到DP主系統(tǒng)并帶有VGA信號(hào)輸出;VSLINK選件將系統(tǒng)連接到VGA.為了滿足行業(yè)用戶的需求，另外提供了系統(tǒng)配置軟件SPECTATION,用于配置內(nèi)部軟傳感器，控制系統(tǒng)的運(yùn)行;提供OPCSERVER工具,便于用戶使用OPCCLIENT編程來訪問數(shù)據(jù).提供編程組件，使我們可以很方便的象使用別的第三方控件一般，輕易的獲取實(shí)時(shí)圖像和需要的檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)等.附圖1:VS72X的經(jīng)典配置二:系統(tǒng)介紹.用戶是生產(chǎn)計(jì)算機(jī)鍵盤的工廠，由于鍵盤上印刷有文字,為了檢測(cè)鍵盤的文字是否完整，或印刷效果不良，因此在鍵盤出線前用人工目測(cè)的方法來檢測(cè)這些指標(biāo).這樣的工作是很沒有效率，而且不人性化.并且品質(zhì)檢測(cè)的分析報(bào)告需要全人工來完成.為了提高工作效率，并使管理工作流程化，工廠希望采用計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，并將每班的產(chǎn)量，不良率等自動(dòng)寫入SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，以供給管理層查詢，分析，打印報(bào)表.針對(duì)以上要求，具有以下的系統(tǒng)架構(gòu)：A:硬件1:VS721硬件系統(tǒng)，采用TCP通訊；2:工業(yè)PC一臺(tái)（WINDOWXPSP2操作系統(tǒng)）；3:鍵盤傳送用的PLC+松下伺服裝置；B：軟件1:VISUALBASIC6.0，用于建立TCP/IP通訊,嵌入VS的AXTIVE控件以捕獲圖象;2:SQL2000SP3,用于建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)采集容器；3:SPECTATION2.5配置工具軟件，用于配置VS721的內(nèi)部軟傳感器,提供檢測(cè)數(shù)據(jù)源;C:系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：1:通過PLC和伺服系統(tǒng)，將裝夾好的鍵盤分幾次移動(dòng)到鏡頭下，并做短暫停留;以便VS曝光處理鏡頭下的圖象2:通過SPECTATION配置以后的VS721系統(tǒng)，生成的結(jié)果表可以放到VS721指定的MODBUS寄存器；3:通過VB6.0的WINSOCK通訊工具，訪問VS721MODBUS寄存器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫入至【」SQL2000;4:通過VB6嵌入的VSAXTIVE控件,可以將VS捕獲的圖象傳送到PC界面上.這樣一來操作者也可以觀察圖象，使界面直觀友好.那么，整個(gè)系統(tǒng)的工作核心就是三大塊，1:如何配置VS721系統(tǒng)；2:如何采用VB來采集數(shù)據(jù)和圖象，并將數(shù)據(jù)扔入數(shù)據(jù)庫(kù)；3:如何采用VB查詢，分析，數(shù)據(jù)，并打印數(shù)據(jù)報(bào)表；a:VS720的部分軟傳感器作用和配置.1:VS720的軟傳感器作用附圖2：SPECTATION2.5的基本配置畫面VS720有豐富的軟傳感器,常用的有位移/旋轉(zhuǎn)，亮度，邊沿計(jì)數(shù)，特征計(jì)數(shù)，測(cè)量工具，數(shù)學(xué)工具,條碼/二維碼閱讀,BLOB,目標(biāo)定位等工具.位移/旋轉(zhuǎn)工具用于確定圖像邊緣位置，輸出邊緣位置或旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)位置或旋轉(zhuǎn)角度設(shè)頂PASS和FAIL條件；亮度工具用來統(tǒng)計(jì)一個(gè)被檢測(cè)區(qū)域的亮象素?cái)?shù)目，以它所占整個(gè)被檢測(cè)區(qū)域的象素的百分比輸出，根據(jù)對(duì)比度或兩種象素的百分比來設(shè)置PASS和FAIL條件；邊沿計(jì)數(shù)工具計(jì)算沿軟傳感器通道穿越邊沿的總次數(shù)所謂的邊沿穿越，指的是亮象素和暗象素的轉(zhuǎn)變點(diǎn)）；特征計(jì)數(shù)工具計(jì)算沿軟傳感器通道的特征的數(shù)量所謂特征,指的是用戶指定的尺寸評(píng)估的亮/暗象素序列）；測(cè)量工具用來測(cè)量圖象的一些幾何尺寸例如直徑，面積等.數(shù)學(xué)工具和測(cè)量工具頗相似通常也用來測(cè)量一些諸如距離角度之類的尺寸等.閱讀工具支持條型碼,二維碼,和字符號(hào)識(shí)別（OCR工具）.這是一個(gè)非常重要的工具，尤其是字符識(shí)別功能，本系統(tǒng)中的鍵盤字符檢測(cè)，用的就是這個(gè)字符識(shí)別功能，根據(jù)設(shè)定的識(shí)別條件和識(shí)別的結(jié)果來判定鍵盤字符的印刷效果，并將結(jié)果取出,并統(tǒng)計(jì)不良結(jié)果和所在的區(qū)域.附圖2是SPECTATION2.5配置工具的基本界面.2:OCR工具的配置A：關(guān)于定位基準(zhǔn)；由于采用驅(qū)動(dòng)裝置將鍵盤送到鏡頭下，盡管伺服裝置的精度有足夠高，但是，并不能保證上下左右方向的位置是完全準(zhǔn)確的，那么在使用OCR工具檢測(cè)鍵盤的字符時(shí)，會(huì)因?yàn)檫@樣的細(xì)微誤差，導(dǎo)致OCR的學(xué)習(xí)結(jié)果和實(shí)際的檢測(cè)會(huì)有細(xì)微的差別，而導(dǎo)致OCR字符識(shí)別功能誤識(shí)別，從而使系統(tǒng)檢測(cè)的結(jié)果每次都有細(xì)微差別（即使是和學(xué)習(xí)結(jié)果相同的鍵盤，也會(huì)由于位置的細(xì)微變化而失?。?，因此，OCR工具必須有一個(gè)參考基準(zhǔn)，這個(gè)參考基準(zhǔn)將告訴OCR工具，即當(dāng)送到鏡頭下的鍵盤即使有些細(xì)微變化，OCR會(huì)根據(jù)這個(gè)參考基準(zhǔn)自動(dòng)的尋找字符號(hào)對(duì)象，來和OCR訓(xùn)練的結(jié)果進(jìn)行匹配，從而給出正確的識(shí)別結(jié)果。附圖2,附圖3說明了在采用位置參考之后，即使來料位置發(fā)生變化時(shí)，仍然不影響檢測(cè)結(jié)果的一種情況。那么，只要是具有定位功能的傳感器，都可以作為定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)的選擇是很重要的，附圖2，3的例子，使用了RotationPositiong（旋轉(zhuǎn)定位）來作為（FeatureCount）特征傳感器的位置基準(zhǔn)，即使送到鏡頭下的物體發(fā)生位置變化，F(xiàn)eatureCount特征計(jì)數(shù)器仍然可以正常的工作。B：OCR字符識(shí)別傳感器的使用和配置：OCR工具的配置功能是非常豐富的，其中相當(dāng)重要的一個(gè)功能就是Traning（訓(xùn)練功能），通過這個(gè)自學(xué)習(xí)功能，可以識(shí)別一些難以識(shí)別的字符；可以選擇黑底白字或白底黑字，這樣，就有相關(guān)紅框或綠框框住字符，告訴我們是否可以識(shí)別；可以定義字符的寬度，高度，以及字符之間的間隙，以便排除那些連接在一起的字符，和一些不可能的字符，等到全部是綠框框住的時(shí)候，那么字符的識(shí)別就是正確的。OCR工具有矩形OCR工具，而且具有弧形OCR工具，用以識(shí)別那些弧形排布的字符，如附圖4所示意。特別有意思的是，VS系統(tǒng)支持腳本（應(yīng)該是JAVA腳本，和C的語(yǔ)法非常類似），利用這些腳本，可以取出任何一個(gè)需要的字符，取出的字符可以通過DATALINK功能或MODBUSTCP來傳送到PLC或PC（必須使用VB/Vc++的TCP編程來實(shí)現(xiàn)），當(dāng)然，腳本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)其它的非常好用的功能，擴(kuò)充了VS的使用范圍和適用性。四：上位監(jiān)視和采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：上位機(jī)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)WindowXP平臺(tái)，安裝VB6.0；那么上位機(jī)系統(tǒng)主要完成兩個(gè)功能：

1：完成圖像的顯示功能（AXTIVE技術(shù)）和SPECTATION的數(shù)據(jù)采集（MODBUSTCP通道）2：將采集到的SPECTATION結(jié)果表的數(shù)據(jù)，通過對(duì)SQL2000數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，就可以實(shí)現(xiàn)品質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，歷史數(shù)據(jù)保存等許多的附加功能。IhU.Fil4Kh'bp；-liEfic—1IhU.Fil4Kh'bp；-liEfic—11二口 aPr-ikciHEZrifpr■,■?■rra ***■■■￡附圖3：位置參考的使用（來料檢測(cè)在正常位置）Cia上n卮h4KClaIM,1:T1fj-Vbuu5百：rlr—Elr.iL/HXfiiridHiiiU,比吼FunLiErnCDU!”肅一

桂討了世??』附圖3：位置參考的使用（來料檢測(cè)在非正常位置）罵27404-00Y附圖5：使用VB6和AXTIVE控件，通過TCP連接VS720到PC的連接的示意程序界面A：圖形采集和顯示（AXTIVE技術(shù)）要完成VS720系統(tǒng)的圖形顯示，可以采用罵27404-00Y附圖5：使用VB6和AXTIVE控件，通過TCP連接VS720到PC的連接的示意程序界面A：圖形采集和顯示（AXTIVE技術(shù)）要完成VS720系統(tǒng)的圖形顯示，可以采用VS720的AXTIVE控件，在VB下加入這個(gè)控件，那么，VS720就成為TCP服務(wù)器，而VB充當(dāng)了TCP客戶端，通過IP地址的連接，和AXTIVE控件的相關(guān)屬性的修改，可以非常方便的將圖形圖像傳到上位機(jī)控制系統(tǒng)；當(dāng)然，我們也可以采用VSLINK控制器，充當(dāng)VS和監(jiān)視器，DP系統(tǒng)的連接；附圖4：矩形OCR工具的配置和字符識(shí)別m*T”Li:54atM5jraThiLibii-FiTI"8—!r?L?r■?-1,命卻r口加口吻廣面口的「口」iWainTtfdRid購(gòu)iraivitd127.DQ1FieciwdE^wy向「-IrmnF■門“Cbwiribhi絢?"TrimUJ-iKui-iriOw.PI.ihIPK53-心LfV.Hif■fHISg；14M■31也尸所[pidHlDiwomtlTrhiKK.Ir^rihfpT+M^nT9i-aiu.M■TJdruli 二皿|UUapn口l：lil.liiMAF［髀4飆聞OY二G因'T￡T*,說口；葉甲咕年就出示力B：上位數(shù)據(jù)采集（MODBUSTCP技術(shù)）：VS系統(tǒng)提供RS232串行數(shù)據(jù)接口和RJ45以太網(wǎng)接口，RS232適用于和PLC系統(tǒng)連接；RJ45適用于和PC建立MODBUSTCP連接；由于RS232的數(shù)據(jù)吞吐和速度有限，并不討論這個(gè)方案。而著重討論MODBUSTCP連接。VS系統(tǒng)提供16384個(gè)8位的寄存器，而標(biāo)準(zhǔn)MODBUS寄存器是16位的，這一點(diǎn)在使用中是要注意的，可以采用兩個(gè)8位寄存器組合成16位標(biāo)準(zhǔn)寄存器；這16384個(gè)寄存器，有三種類型，一種是輸入寄存器，一種是輸出寄存器，一種是常規(guī)寄存器。輸入輸出寄存器有系統(tǒng)提供，具有特定的意義，而常規(guī)寄存器則有用戶定義，我們?cè)赩S系統(tǒng)中可以使用腳本系統(tǒng)來隨時(shí)訪問這些寄存器，將相關(guān)的檢測(cè)結(jié)果放置到這些寄存器中，因此，和PC的MODBUSTCP通訊，通常都是訪問這些寄存器。在VB6中，使用winsock控件來完成TCP/IP通訊，是非常容易的一件事情，需要注意的是，在這種系統(tǒng)中，VS系統(tǒng)是TCP服務(wù)器，那么，VB只要編寫客戶端，并查詢數(shù)據(jù)就可以了。C：數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2000的操作：PC采集到來自VS系統(tǒng)的結(jié)果數(shù)據(jù)之后，再來操作數(shù)據(jù)庫(kù)，就顯得非常的方便了。由于操作數(shù)據(jù)庫(kù)是一種相當(dāng)通用的技術(shù)，此處不再詳細(xì)討論。五：結(jié)語(yǔ)該套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于涉及的技術(shù)層面非常廣泛，所以從項(xiàng)目的開始，到資料搜集，傳感器的使用配置，高級(jí)語(yǔ)言的MODBUSTCP通訊和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的操作，遇到了不少