專利名稱：一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及字符識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)自動化生產(chǎn)程度的不斷提高，企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率、降低人力成本、追求經(jīng)濟(jì)利益，采用更加智能化的生產(chǎn)和管理方式就成為了必然的要求。將字符識別技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，通過辨識產(chǎn)品表面的具有特定意義的標(biāo)識碼，可以很方便地實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化和產(chǎn)品管理智能化。相比之下，如果通過人工肉眼識別產(chǎn)品的標(biāo)識碼，不但會增加相應(yīng)的人力成本，也會有一定的錯誤檢測機(jī)率，在實際工業(yè)應(yīng)用中具有較大的局限性。此夕卜，利用計算機(jī)識別產(chǎn)品的標(biāo)志碼字符，還有著人工識別所無可比擬的識別速度，也可以應(yīng)用于高(低)溫、高(低)壓等人類無法進(jìn)行安全作業(yè)的惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中。在車輪輪轂生產(chǎn)的過程中，由于不同爐號的鋼材的材質(zhì)均有不同；不同的出口輸入國對車輪輪轂在材質(zhì)和類別上有不同的要求，這就需要在輪轂的內(nèi)圈刻上特定的數(shù)字、字母等符號，以標(biāo)示特定的生產(chǎn)日期、廠標(biāo)、材質(zhì)、爐號、類別、檢驗員、小號等生產(chǎn)信息，這些字符呈環(huán)形分布。然而在生產(chǎn)過程中又不可避免地會發(fā)生混裝混放等情況，如在等溫爐中置放24小時自然降溫工藝中，就有不同爐號的車輪輪轂同放一爐的情況。利用計算機(jī)在在線狀態(tài)下快速、準(zhǔn)確地識別這些環(huán)形字符，可以有效地杜絕混號、混批次的現(xiàn)象，從而避免重大責(zé)任事故。由于環(huán)形字符是計算機(jī)不能識別的字符，所以必須先將環(huán)形字符轉(zhuǎn)換成矩形字符，把字符矯正為常規(guī)的水平連續(xù)排列方式再進(jìn)行識別。本發(fā)明是基于對環(huán)形字符圖像進(jìn)行處理和識別的一種在線識別裝置。

發(fā)明內(nèi)容
車輪上的鏤空字符是在生產(chǎn)過程中雕刻在車輪內(nèi)環(huán)圈表面的，是一種陰文字符。它與字符識別中其他常見的利用前景和背景之間的色差形成的色差字符，例如標(biāo)簽字符、車牌字符、郵政編碼字符、手寫字符等，在成像原理、結(jié)構(gòu)、分布等方面均有著很大的不同。本發(fā)明的目的在于，在工業(yè)生產(chǎn)情況下，提供一種應(yīng)用于車輪輪轂上的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置。該裝置對車輪進(jìn)行拍攝成像及對字符圖像進(jìn)行處理、字符環(huán)提取、字符識別的技術(shù)，建立一個完整的圖像采集、圖像處理的系統(tǒng)，以實現(xiàn)對車輪環(huán)形標(biāo)識字符的在線識別。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其裝置包括
圖像采集系統(tǒng)，用于采集一幅待識別的環(huán)形標(biāo)識字符的圖像；
圖像處理系統(tǒng)，用于將上述圖像采集系統(tǒng)采集的一幅待識別的環(huán)形標(biāo)識字符的圖像進(jìn)行處理，將進(jìn)行處理過的環(huán)形標(biāo)識字符轉(zhuǎn)換成能夠被計算機(jī)識別的矩形標(biāo)識字符，獲取計算機(jī)可以識別的標(biāo)識字符的編碼，然后與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)，通過在線識別計算機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，利用聲光報警器報警提示混裝或無法識別的車輪，實現(xiàn)對車輪的在線跟蹤管理。所述的圖像采集系統(tǒng)，用CCD (電荷藕合器件圖像傳感器)攝像頭捕捉進(jìn)入拍照區(qū)域的在軌車輪，給高分辨率單反相機(jī)發(fā)出拍攝指令，采集到一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像。由于攝影棚是封閉的，無光源來源，本系統(tǒng)在攝影棚內(nèi)設(shè)置線狀LED光源側(cè)向照明，LED燈首尾相接安裝在攝影棚四周，高度距離導(dǎo)軌800mm。攝影棚的四周及頂部封有Imm厚的薄鋼板，使整個攝像系統(tǒng)與外界隔離，避免其他光源的干擾。所述的圖像處理系統(tǒng)，通過對待識別的環(huán)形標(biāo)識字符圖像進(jìn)行銳化、降噪，由計算機(jī)根據(jù)聯(lián)通域檢測算法計算出環(huán)形半徑大小，將標(biāo)識字符環(huán)與車輪背景分離，依據(jù)字符在環(huán)上的分布，計算機(jī)通過質(zhì)心分布公式得出字符在環(huán)上最大空白處的位置參數(shù)，由此處將字符環(huán)圖像切開，展開成矩形字符圖像。根據(jù)相機(jī)分辨率的不同，選擇圖像插值放大的倍數(shù)不同，然后計算機(jī)根據(jù)平滑算法、拉普拉斯銳化、再平滑算法處理對矩形字符圖像進(jìn)行除噪，不過此時的標(biāo)識字符筆畫有些斷續(xù)，有時個別字符有傾斜變形，因此再進(jìn)行圖像膨脹處理和圖像傾斜校正，得到能被計算機(jī)識別的字符圖像。所述的數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)，通過在線計算機(jī)的信息處理，將標(biāo)識字符編碼信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與管理。數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)包括主控計算機(jī)、上位機(jī)、聲光報警器、軌道控制器，通過各自信號線連接而成，其相互連接關(guān)系是聲光報警器安裝在主控計算機(jī)操作臺旁，報警器和控制器直接與主控計算機(jī)連接，上位機(jī)位于控制室內(nèi)，通過局域網(wǎng)絡(luò)與主控計算機(jī)相連。若所識別的字符編碼有異常時，主控計算機(jī)即發(fā)出指令，通過信號反饋，聲光報警器報警提示混裝或無法識別的車輪，輥道控制器控制輥道，停止運(yùn)行，操作人員及時進(jìn)行人工識別，實現(xiàn)對車輪的在線跟蹤管理。本發(fā)明的效果是，利用智能檢測技術(shù)，經(jīng)過對車輪表面鏤空標(biāo)識字符的識別，將標(biāo)識字符的編碼與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對標(biāo)示特定的生產(chǎn)日期、廠標(biāo)、材質(zhì)、爐號、類別、檢驗員、小號等生產(chǎn)信息進(jìn)行記錄與核對，實現(xiàn)對車輪輪轂生產(chǎn)的在線跟蹤管理，不但能夠降低企業(yè)的人工成本，同時可以減少由于人為因素而導(dǎo)致的錯誤。


圖1是本發(fā)明實施例提供的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置結(jié)構(gòu)原理圖2是本發(fā)明實施例提供的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實施例提供的攝影棚及燈光布置結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實施例提供的圖像處理過程流程圖。附圖標(biāo)記說明1-攝影棚，2-LED燈帶，3-相機(jī)，4-上橫梁，5- CXD攝像頭，6-聲光報警器，7-主控計算機(jī)，8-軌道控制器，9-上位機(jī)，10-車輪，11-輥道，S1-圖像采集系統(tǒng)，S2-圖像處理系統(tǒng)，S3-數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)一步完整的說明。如圖1、圖2所示，該裝置包括圖像采集系統(tǒng)S1、圖像處理系統(tǒng)S2和數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)S3 ;其中圖像采集系統(tǒng)SI用于采集一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像；圖像處理系統(tǒng)S2用于將上述圖像采集系統(tǒng)采集到的一幅待識別的環(huán)形標(biāo)識字符的圖像進(jìn)行處理，將進(jìn)行處理過的環(huán)形標(biāo)識字符轉(zhuǎn)換成能夠被計算機(jī)識別的矩形標(biāo)識字符，獲取字符的編碼，然后與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)S3，包括主控計算機(jī)7、上位機(jī)9、聲光報警器6、軌道控制器8，通過各自信號線連接而成，其相互連接關(guān)系是聲光報警器6安裝在主控計算機(jī)7操作臺旁，報警器6和控制器8直接與主控計算機(jī)7連接，上位機(jī)9位于控制室內(nèi)，通過局域網(wǎng)絡(luò)與主控計算機(jī)7相連，用于主控計算機(jī)8對車輪10的在線跟蹤，通過聲光報警器6提示混裝或無法識別的車輪10。主控計算機(jī)7采用CPU酷睿雙核E5300、內(nèi)存2G、硬盤320G的配置。實施例中，該環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置中的圖像采集系統(tǒng)SI中的各單元位于傳送輥道的上方，參見圖3。在車輪生產(chǎn)流水線的輥道11上安裝一個攝影棚1，相機(jī)3和CXD攝像頭5通過相機(jī)架安裝在攝影棚I的上橫梁4上。當(dāng)CXD攝像頭5捕捉到車輪10時，給相機(jī)3發(fā)出工作指令，相機(jī)3工作，獲得車輪標(biāo)識字符的圖像。在相機(jī)3進(jìn)行圖像采集的過程中，不需要生產(chǎn)線停頓，只需傳送待識別車輪10的輥道11保持勻速運(yùn)行即可。由于車輪10形體大，表面呈鏡面狀，標(biāo)識字符與背景間色差對比度小，本系統(tǒng)采用線狀LED光側(cè)向照明，LED燈帶2首尾相接安裝在攝影棚I四周，高度距離導(dǎo)軌800mm，能夠最大限度地克服車輪10表面的鏡面反光，以獲取一幅光影均勻的車輪圖像。攝影棚I的四周及頂部封有Imm厚的薄鋼板，使整個攝像系統(tǒng)與外界隔離，避免其他光源的干擾。圖像采集系統(tǒng)SI使用CCD攝像頭5捕捉進(jìn)入拍照區(qū)域的在軌車輪10，給高分辨率單反相機(jī)3發(fā)出拍攝指令，采集一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像。圖像處理系統(tǒng)S2通過對待識別的環(huán)形標(biāo)識字符圖像進(jìn)行銳化、降噪，由計算機(jī)根據(jù)聯(lián)通域檢測算法計算出環(huán)形半徑大小，將標(biāo)識字符環(huán)與車輪10背景分離，依據(jù)字符在環(huán)上的分布，計算機(jī)通過質(zhì)心分布公式得出字符在環(huán)上最大空白處的位置參數(shù)，由此處將字符環(huán)圖像切開，展開成矩形字符圖像。將矩形字符圖像插值放大到4倍，由計算機(jī)對圖像根據(jù)平滑算法、拉普拉斯銳化、再平滑算法處理成矩形字符圖像，再次進(jìn)行除噪后，針對個別字符有傾斜變形，再進(jìn)行圖像膨脹處理和圖像傾斜校正處理，通過字符識別軟件包進(jìn)行識另O，最終獲取字符的編碼。如圖4所示，具體步驟如下
(I)待識別環(huán)形標(biāo)識字符圖像的預(yù)處理
相機(jī)采集到一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像，首先圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用圖像銳化方法對數(shù)字圖像信號進(jìn)行增強(qiáng)，在進(jìn)行濾波處理，平滑字符內(nèi)部的灰度分布，突出字符特征。圖像的噪聲可能是由于采集時的干擾產(chǎn)生的，也可能是車輪本身存在干擾信息，如生銹、油污等，圖像預(yù)處理就是盡量將干擾信息去掉，將原有信息復(fù)原，同時將目標(biāo)區(qū)域的信息增強(qiáng)。(2)環(huán)形字符展開為便于識別的矩形字符
計算機(jī)根據(jù)聯(lián)通域檢測算法計算出環(huán)形半徑大小，將標(biāo)識字符環(huán)與車輪背景分離，依據(jù)字符在環(huán)上的分布，計算機(jī)通過質(zhì)心分布公式得出字符在環(huán)上最大空白處的位置參數(shù)，由此處將字符環(huán)圖像切開，展開成矩形字符圖像。
(3)矩形字符的圖像再處理，得到計算機(jī)可以識別的字符圖像
根據(jù)相機(jī)分辨率的不同，選擇圖像插值放大的倍數(shù)不同，本發(fā)明采用高分辨率的單反相機(jī)3，將矩形字符圖像插值放大到4倍，然后計算機(jī)根據(jù)平滑算法、拉普拉斯銳化、再平滑算法處理對矩形字符圖像進(jìn)行除噪，不過此時的標(biāo)識字符筆畫有些斷續(xù)，有時個別字符有傾斜變形，因此再進(jìn)行圖像膨脹處理和圖像傾斜校正，得到能被計算機(jī)識別的字符圖像。經(jīng)過上述處理的字符圖像，標(biāo)識字符與背景已完全分離，通過商業(yè)OCR標(biāo)識字符識別軟件包識別，獲取標(biāo)識字符編碼，其中，字符編碼信息包括輪箍的生產(chǎn)日期、廠標(biāo)、材質(zhì)、爐號、類別等生產(chǎn)信息，將獲取的計算機(jī)可以識別的標(biāo)識字符編碼與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過主控計算機(jī)7的信息處理，將標(biāo)識字符編碼信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)9，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與管理。若所識別的字符編碼有異常時，主控計算機(jī)7即發(fā)出指令，通過信號反饋，聲光報警器6報警提示混裝或無法識別的車輪10，輥道控制器控制輥道11，停止運(yùn)行，操作人員及時進(jìn)行人工識別，實現(xiàn)對車輪10的在線跟蹤管理。如上所述，即可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，包括:圖像采集系統(tǒng)，用于采集一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像；圖像處理系統(tǒng)，用于將所述圖像采集系統(tǒng)采集的所述一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像進(jìn)行處理，將進(jìn)行處理過的環(huán)形標(biāo)識字符轉(zhuǎn)換成能夠被計算機(jī)識別的矩形標(biāo)識字符，獲取計算機(jī)可以識別的標(biāo)識字符的編碼，然后與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)，通過主控計算機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，通過聲光報警器提示混裝或無法識別的車輪，實現(xiàn)對車輪的在線跟蹤管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，所述的圖像采集系統(tǒng)用攝像頭捕捉進(jìn)入拍照區(qū)域的在軌車輪，給相機(jī)發(fā)出拍攝指令，采集到一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，所述的圖像處理系統(tǒng)具體步驟如下:(1)待識別環(huán)形標(biāo)識字符圖像的預(yù)處理；(2)環(huán)形字符展開為便于識別的矩形字符；(3)矩形字符的圖像再處理，得到計算機(jī)可以識別的字符圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，第一步圖像處理過程可以是，相機(jī)采集到一幅待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像，首先圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用圖像銳化方法對數(shù)字圖像信號進(jìn)行增強(qiáng)，在進(jìn)行濾波處理，平滑字符內(nèi)部的灰度分布，突出字符特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，第二步圖像處理過程可 以是，計算機(jī)根據(jù)聯(lián)通域檢測算法計算出環(huán)形半徑大小，將標(biāo)識字符環(huán)與車輪背景分離，依據(jù)字符在環(huán)上的分布，計算機(jī)通過質(zhì)心分布公式得出字符在環(huán)上最大空白處的位置參數(shù)，由此處將字符環(huán)圖像切開，展開成矩形字符圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，第三步圖像處理過程可以是，根據(jù)相機(jī)分辨率的不同，選擇圖像插值放大的倍數(shù)不同，然后計算機(jī)根據(jù)平滑算法、拉普拉斯銳化、再平滑算法處理對矩形字符圖像進(jìn)行除噪，再進(jìn)行圖像膨脹處理和圖像傾斜校正，得到能被計算機(jī)識別的字符圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，其特征是，所述的數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)包括:主控計算機(jī)、上位機(jī)、聲光報警器、軌道控制器，通過各自信號線連接而成，其相互連接關(guān)系是:聲光報警器安裝在主控計算機(jī)操作臺旁，報警器和控制器直接與主控計算機(jī)連接，上位機(jī)位于控制室內(nèi)，通過局域網(wǎng)絡(luò)與主控計算機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應(yīng)用于車輪檢測的環(huán)形標(biāo)識字符在線識別裝置，裝置包括圖像采集系統(tǒng)，用于采集一幅待識別的環(huán)形標(biāo)識字符的圖像；圖像處理系統(tǒng)，用于將采集的待識別環(huán)形標(biāo)識字符的字符圖像進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成能夠被計算機(jī)識別的矩形標(biāo)識字符，獲取計算機(jī)可識別的標(biāo)識字符的編碼，然后與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸與報警系統(tǒng)，用于主控計算機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，利用聲光報警器報警提示出現(xiàn)混裝的或無法識別的車輪，實現(xiàn)對車輪的在線跟蹤管理。本發(fā)明實現(xiàn)了對車輪輪轂生產(chǎn)的在線跟蹤管理，不但能夠降低企業(yè)的人工成本，同時可以減少由于人為因素而導(dǎo)致的錯誤。
文檔編號G06Q50/04GK103077390SQ201210406479
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者吳海彤, 汪根祥, 余愛清, 程建國 申請人:馬鞍山馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司