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【正運動】機器視覺運動控制一體機應用例程(七)齒輪缺齒檢測

時間:2021-06-30 17:41:56來源:深圳市正運動技術有限公司

導語:?齒輪缺齒是其生產制造過程中的一個重大缺陷,需通過檢測技術進行規避。如果使用人工進行檢測,不僅會增加人工成本,且檢測時容易漏檢或者由于注意力不集中而導致誤判,因此我們引入了機器視覺檢測技術進行齒輪缺齒檢測。

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  齒輪缺齒是其生產制造過程中的一個重大缺陷,需通過檢測技術進行規避。如果使用人工進行檢測,不僅會增加人工成本,且檢測時容易漏檢或者由于注意力不集中而導致誤判,因此我們引入了機器視覺檢測技術進行齒輪缺齒檢測。

  機器視覺齒輪檢測為非接觸式的無損檢測方法,與傳統人工檢測相比,具有不可取代的優越性。

  機器視覺齒輪檢測系統在追求高速度、高效率、高重復性和精確度的工業生產制造過程中也更為可靠,把機器視覺檢測方法用于制造系統是工業發展的方向和必然趨勢,也是提高生產效率的有效途徑。

  上期課程,我們講述了機器視覺方案中液位檢測的應用例程,本期課程我們和大家一起分享機器視覺齒輪缺輪檢測的應用例程。

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  教學視頻

  一檢測原理

  (一)檢測要求

  檢測齒輪狀產品外邊緣上的輪齒是否完整,如有缺失返回“NG”狀態,并顯示位置信息。若齒輪完整,則返回“OK”狀態。

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  (二)軟件算法

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  二軟件實現

  (一)軟件實現

  1.打開ZDevelop軟件:新建項目→新建“HMI”文件→新建“main.bas”文件,用于編寫界面響應函數→新建“global_variable.bas”文件用于存放全局變量并開啟HMI自動運行任務→新建“detectParam.bas”文件用于初始化測量參數→新建“camera.bas”文件用于實現相機采集功能→文件添加到項目。

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  2.設計HMI界面。

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  3.在“global_variable.bas”文件中定義全局變量,定義完成后運行“Hmi.hmi”文件。

  '''''全局變量大部分使用數組結構'''''''注:basic編程中很多函數會以TABLE(系統的數據結構)做為參數''table 說明 table 說明''0 ' 自動二值化閾值 11~12 鼠標操作時獲取的坐標''2 亮區域的面積 20~24 圖像信息''4 暗區域的面積 6 齒輪的數量 ''40~42 齒輪的面積和位置X,Y數據

  '主任務狀態'0 - 未初始化'1 - 停止'2 - 運行中'3 - 正在停止GLOBAL DIM main_task_statemain_task_state = 1

  '采集開關'0 - 停止采集'1 - 請求采集GLOBAL DIM grab_switchgrab_switch = 0

  '相機個數GLOBAL cam_numcam_num = 0

  '相機種類,"zmotion;mvision;basler;mindvision;huaray"GLOBAL DIM CAMERA_TYPE(16)CAMERA_TYPE = "mvision"

  ' 定義主任務id - 10GLOBAL DIM main_task_idmain_task_id = 10

  '定義連續采集任務id - 9GLOBAL DIM grab_task_idgrab_task_id = 9

  '定義全局圖像變量GLOBAL ZVOBJECT grabImg '采集圖像GLOBAL ZVOBJECT disImg '顯示圖像

  '定義常用顏色變量GLOBAL C_RED, C_GREEN, C_BLUE, C_YELLOWC_RED = RGB(255, 0, 0)C_GREEN = RGB( 0,255, 0)C_BLUE = RGB( 0, 0,255)C_YELLOW= RGB(255,255, 0)

  '檢測參數:閾值模式(自動閾值或手動閾值)、低閾值、高閾值、最小面積、最大面積GLOBAL DIM d_detect_param(5) 'd開頭表示數據結構

  '檢測消耗時間GLOBal DIM d_detect_time

  '顯示打印的字符GLOBAL ShowString(64)GLOBAL ShowString1(64)

  '***********定義讀取本地文件功能相關變量**************''注意,該功能只在使用仿真器時有效'定義是否使用本地圖片標志GLOBAL DIM d_use_imgfile

  '定義本地圖片索引GLOBAL DIM d_index

  '定義讀取圖片的路徑GLOBAL DIM File_Name(100)

  '***********結束定義讀取本地文件功能相關變量**********

  '運行HMI文件RUN "Hmi.hmi",1

  4.在“detectParam.bas”文件中初始化測量參數。

  end

  endGLOBAL SUB init_detect_param() '初始化測量參數 '初始化檢測參數:閾值模式(自動閾值 = 1 或 手動閾值 = 0)、低閾值、高閾值、極性(黑或白)、最大、最小、反向(即結果取反,成功變成失敗、失敗變成成功) d_detect_param(0) = 0 '手動閾值 d_detect_param(1) = 140 '低閾值 d_detect_param(2) = 255 '高閾值 d_detect_param(3) = 160000 '最小面積即像素個數 d_detect_param(4) = 180000 '最大面積 d_use_imgfile = 1 '默認使用本地圖片 d_index = 0 TABLE(6)=0 '將齒輪數量初始化為0END SUB

  END SUB

  5.關聯HMI界面控件變量。

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  6.在“main.bas”文件中添加HMI界面初始化函數并在Hmi系統設置中關聯初始化函數。

  'HMI界面初始化函數GLOBAL SUB hmi_init() grab_switch = 0 '停止采集 main_task_state = 1 '主任務停止運行 ZV_RESETCLIPSIZE(1280, 960) '依據圖像分辨率設置區域的裁剪尺寸,此處圖像分辨率為1280x960 ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(10, 7), HMI_CONTROLSIZEY(10, 7)) '設置鎖存的大小 init_detect_param() '初始化測量參數 ZV_SETSYSDBL("CamGetTimeout", 1000) '設置采集超時 ZV_SETSYSINT("LineWidth",6) ZV_LATCHCLEAR(0) '清空鎖存通道0 END SUB

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  7.在“camera.bas”文件中添加HMI界面中采集相關按鈕響應的函數并關聯動作函數。(說明:具體實現函數前兩篇課程內容已經有操作演示,此處不做贅述。)

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  8.在“main.bas”文件中添加HMI界面按下【測試】按鈕時響應的函數并關聯動作函數名。

  'HMI界面按下測試按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_test() TABLE(6)=0 '檢測前先將結果數據清0 d_detect_time=0 TICKS=0 '定義變量,依次為白色像素連通區域,掩模區域,黑色像素連通區域,齒輪連通區域結果列表,單個齒輪連通區域,圓環區域,齒輪齒牙連通區域 ZVOBJECT regionWhite, regionMask, regionBlack,re_connecte,circle_connect,region,re_connecte1 '生成全圖像區域 ZV_REGENFULLIMG(grabImg,regionMask) '二值化處理 if d_detect_param(0) = 0 then '如果選擇手動閾值模式 '根據低閾值和高閾值參數生成白色像素圖像regionWhite ZV_RETHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, d_detect_param(1), d_detect_param(2)) '對白色像素區域進行一次1*1的開運算 ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,3,3) '對白色像素區域進行一次1*1的閉運算 ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,3,3) else '如果選擇自動閾值模式 Dim autoThresh '定義自動閾值模式下的二值化閾值 '在grabImg圖像中的指定區域內對圖像進行自動二值化處理,輸出二值化區域regionWhite ZV_REAUTOTHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, 0) '對白色像素區域進行一次1*1的開運算 ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,1,1) '對白色像素區域進行一次1*1的閉運算 ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,1,1) autoThresh = TABLE(0) ? "autoThresh = " autoThresh '打印提示信息,當前二值化閾值 endif ZV_REDIFF (regionMask, regionWhite, regionBlack) '差集運算,結果為regionBlack(黑色像素區域) ZV_REAREA(regionBlack, 500) '計算黑色像素區域的面積(即像素數量)存放到table(500)中 if(TABLE(500)>0) then '如果獲取到的黑色像素數量大于0 ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte) '計算區域的連通區域,存放到re_connecte列表中 zv_refilter(re_connecte,0,d_detect_param(3),d_detect_param(4),0)'對區域列表中的區域進行過濾,保留面積在 d_detect_param(3) 到 d_detect_param(4) 的區域,面積不在此范圍的區域將被過濾掉 zv_refilter(re_connecte,20,0.9,1.2,0)'對區域列表中的區域進行過濾,保留最小外接矩形高寬比在0.9 到 1.2 的區域,面積不在此范圍的區域將被過濾掉 ZV_LISTCOUNT(re_connecte,6) '獲取列表中的連通區域的數量,存放到table(6)中 endif '繪制效果圖 Dim width, height ZV_IMGINFO (grabImg, 20)'獲取grabImg的圖像信息 width = TABLE(20) height = TABLE(21) ZV_GRAYTORGB(grabImg,disImg)'將灰度圖轉換到RGB圖像,用于繪制檢測結果圖像 ZV_REGION(disImg, regionMask, 0, ZV_COLOR(0,0,0)) '繪制黑色的regionMask區域 ZV_REGION(disImg, regionWhite, 0, ZV_COLOR(255,255,255))'繪制白色的regionWhite區域 for i=0 to TABLE(6)-1 '循環獲取齒輪的位置XY信息生成圓環區域,檢測是否缺齒 ZV_LISTGET(re_connecte,circle_connect,i) '獲取列表中序號為i的元素,即依次獲取列表中齒輪連通區域 ZV_REAREACENTER(circle_connect,40) '計算每個齒輪的面積與中心位置,將數據放入TABLE(40)中 ZV_REGENANNULAR(region,TABLE(41),TABLE(42),220,260)'生成圓環區域 '根據低閾值和高閾值參數生成白色像素圖像regionWhite ZV_RETHRESH(grabImg, region, regionWhite, d_detect_param(1), d_detect_param(2)) ZV_REDIFF (region, regionWhite, regionBlack)'進行差集運算,結果為regionBlack(黑色像素區域) ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte1) '計算圓環區域內的黑色連通區域,存放到re_connecte列表中 zv_refilter(re_connecte1,0,1000,3000,0) '對區域列表中的連通區域進行面積過濾 ZV_LISTCOUNT(re_connecte1,8) '獲取單個齒輪齒牙的數量,存放到table(8)中 if TABLE(8)=25 then ZV_TEXT(disImg,"OK",TABLE(41),TABLE(42),70,ZV_COLOR(0,255,0)) '顯示結果文本 else ShowString=TOSTR(TABLE(41),1,2) ShowString1=TOSTR(TABLE(42),1,2) ZV_TEXT(disImg,"NG,"ShowString","ShowString1,TABLE(41),TABLE(42),55,ZV_COLOR(255,0,0)) '顯示結果文本 endif ZV_MARKER(disImg,TABLE(41),TABLE(42),0,50,zv_color(0,255,0)) '在圖像img中繪制十字 next ZV_LATCH(disImg, 0) '在鎖存通道0中顯示結果圖像 d_detect_time=ABS(TICKS)'計算檢測消耗時間

  END SUB

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  9.在“main.bas”文件中添加【運行】按鈕響應的函數并關聯動作函數。

  'HMI界面按下運行按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_run() if(2 = main_task_state) then '如果主任務處于運行狀態,打印提示信息并退出函數 ?"已經開啟連續運行任務,請勿重復操作!" return endif if (1 = main_task_state) then '如果主任務處于停止狀態 if (0 = PROC_STATUS(main_task_id)) then '如果任務未開啟 main_task_state = 2 '主任務狀態設置為2,表示正在執行連續任務 RUNTASK main_task_id, main_task '開啟主任務 endif endifEND SUB

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  10.在“main.bas”文件中添加【停止】按鈕響應的函數并關聯動作函數。

  'HMI界面按下停止按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_stop()

  if (2 = main_task_state) then '如果主任務狀態處于3即正在連續執行任務時 main_task_state = 3 '將主任務狀態置為3,退出循環 endif END SUB

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  三、操作演示梯形圖介紹

  (一)操作步驟

  查看運行效果:將控制器接入電源,使用網線將控制器與PC連接,將相機通電并接入控制器→將相機、光源安裝在打光測試架上,鏡頭連接到相機上→連接控制器,并將項目下載到控制器→運行程序,調整打光圖像效果,測試程序運行效果。

  (二)效果演示

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完整代碼獲取地址▼

正運動

  本次,正運動技術機器視覺運動控制一體機應用例程(七)齒輪缺齒檢測,就分享到這里。

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標簽: 機器視覺運動控制

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