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面向发动机制造的Ecc二维码识别系统
中国科学院微电子研究所
中国物联网研究发展中心
无锡蠡湖叶轮制造有限公司
功能概述与应用领域
      自动采集流水线上发动机压壳的图像信息,然后对图像进行智能处理分析,实现Ecc型二维码的定位、解码等识别操作,从而确定部件的ID号、生产信息、批次信息等,然后再对压壳进行装配或泄露检测。
面向发动机制造的Ecc二维码识别系统
       应用领域包括:压壳,弯管等发动机多种型号零部件的二维码识别。相关技术可派生应用于其他生产制造行业、物品流通行业的的二维码自动识别。
总体设计方案及关键模块
      面向发动机制造的Ecc二维码识别系统,是发动机企业MES(Manufacturing Execution System,制造执行管理系统)的重要组成部分,是实现企业CIMS(Computer Integrated manufacturing System,计算机集成制造系统)信息集成的纽带,已经成为企业实施敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。整个系统涉及机械设计与制造、计算机视觉、自动控制等多学科交叉,包括以下四个部分:
      (1)机械设计与制造模块:包括相机、光源等设备固定空间的安装设计;
      (2)手动控制模块:包括PLC控制相机采图、PLC控制报警灯提示的设计;
      (3)计算机视觉模块:包括图像的标定、图像Ecc型二维码识别的实现;
      (4)上位机管理系统:包括参数配置、数据接收、图像解码、状态显示以及数据库管理功能。
面向发动机制造的Ecc二维码识别系统
解决的关键核心技术
面向多格式码的识别算法库
      中国物联网研究发展中心/中国科学院微电子研究所信息识别与系统控制研究中心提供强大的算法库,能解码的一维码有EAN-8、EAN-16、UPC-A、UPC-E、EAN-128、Codebar、ITF-14等。
面向多格式码的识别算法库
      能解码的二维码有Data Matrix、QR Code、PDF417、Ultracode、Code49、Code 16K等。
面向多格式码的识别算法库
支持多样化相机的图像采集技术
      中国物联网研究发展中心/中国科学院微电子研究所信息识别与系统控制研究中心提供多种图像采集相机,有色彩单一的黑白相机、色彩丰富的彩色相机,有功能单一的普通相机、功能多样的智能相机,有性价比高的国产相机、性能优越的的国外相机,相机图像采集技术的主要特性为:
      (1)采集速度可达每秒15fps~40fps;
      (2)多种图像采集模式:“连续无间断采集模式”以最大的图像采集速度进行连续无间断的图像采集;“无限单帧触发采集模式”在工作模式下通过单帧触发进行图像采集;“有限单帧触发采集模式”在工作模式下有效采集时间段内通过单帧触发进行图像采集,无效采集时间段内单帧触发无效;“单帧触发多帧采集模式”在工作模式下通过单帧触发进行N张图像采集。
支持多样化相机的图像采集技术
基于紧凑型工控机的运算与控制平台
      中国物联网研究发展中心/中国科学院微电子研究所信息识别与系统控制研究中心提供多种工控机平台,根据客户需求可选择嵌入式PC处理器IISC3000e、嵌入式PC处理器IISC3140m、嵌入式PC处理系统IISC3500m、嵌入式PC处理器IISC103、嵌入式PC处理器IISC104等合理设备,工控机均配有丰富的通讯接口:
      (1)配有千兆以太网通信接口,支持EtherNet/IP和PROFINET协议;
      (2)支持 RS232/RS485总线与PLC、其它计算机等系统连接;
基于紧凑型工控机的运算与控制平台
低成本同轴光源技术
      中国物联网研究发展中心/中国科学院微电子研究所信息识别与系统控制研究中心提供多种辅助光源,根据现场环境可选择集成光源或独立光源,在市场光源不能满足需求的情况下,还可以根据特定环境、特定场合定制光源。在本系统中,我们采用了照度均匀的同轴LED光源,可以实现高对比度的二维码成像,为后续识别提供了有力保障。
达到的技术性能指标
      固定式工业条码阅读器(图像式条形码阅读器,固定式条码读码器,条码/二维码读取器,固定式条码扫描器,工业影像式读码器)基于工控机平台,可以采用多种不同规格、不同型号的单一采图相机进行高速实时的图像采集,同时利用工控机优越的软硬件资源实现高度优化的图像读码算法,各司其职、各尽其能而又相互融合可确保连续读取处于高速运动状态下标识在物品表面的条码、二维码。
固定式工业条码阅读器(图像式条形码阅读器,固定式条码读码器,条码/二维码读取器,固定式条码扫描器,工业影像式读码器)
      面向发动机制造的Ecc二维码识别系统具体来说,具有如下的特点:
      快速的读码速度:读码速度完全取决于图像采集速度,对于具有单一采图功能的普通相机,可清晰采集运动速度低于2.5米/秒的物品图像,采集速度可达每秒15fps~40fps,即每秒15~40次的读码。
      超高的正确识别率:采用精准高效的识别算法,可实现复杂背景、印刷质量差、局部损坏、变形、严重透视畸变、低高度、模糊、带划痕等干扰条件下的条码读取,识别准确率接近99%。
      丰富的设备资源:丰富的相机资源、丰富的工控机资源、丰富的光源资源,能满足95%的客户需求。
      多种工作模式:连续无间断采集模式、无限单帧采集模式、有限单帧采集模式、单帧触发多帧采集模式,能满足95%的客户需求。
      灵活多变适应能力强:“原装产品”为我公司根据广大客户的需求,分析、研究、设计而开发的一款适合广大客户使用的一款性价比较高的通用产品;“定制产品”针对客户的特殊需求,我公司给予相关的参考意见,选择性价比较高的相机、光源、工控机等硬件设备,根据特殊需要,结合我公司强大的算法库,设计、研究、开发出的高性能产品。以上两种产品不仅可以作为单独产品使用,而且可以作为一个分支功能,利用PLC通信、网络通信等通信协议加载到其它大型设备中,操作简单,移植方便,适应能力强。
      丰富的通讯接口:首先,配有千兆以太网通信接口,支持EtherNet/IP和PROFINET协议。其次,工控机支持 RS232/RS485总线与PLC、其它计算机等系统连接;最后所有相机两路带有光耦隔离的输入信号接口,可用于光电开关触发相机曝光,或者采集限位开关、外部设备状态等信息。
      便捷的安装部署:配套的安装手册和使用手册,图文并茂、简单易懂,确保学识较低的普通工人都能轻松安装部署。另外我们有专门的技术人员可上门技术培训,不到半个小时的培训学习即可娴熟的掌控系统的安装、使用和维护。
       人机交互友善:系统、相机、PLC等设备参数的保存、配置和修改功能,并配有可视化的调试界面;拥有相机调焦界面功能,能实时显示图像数据;自带测试模式,能现场环境下进行某块功能测试;正常工作模式,操作员进行可视化的操作管理;使用SQL Server 2005或SQLites数据库进行数据保存;每套软件都佩带一套电子版的使用帮助文档。操作简单,通俗易懂,短期培训即可上岗。
项目实施效果与应用情况
      我们的产品与国外同类产品相比,无论在灵活性、运行效率、算法识别准确率以及性价比上具有一定的技术优势,在国内市场上有广泛的发展前景。
       我们的客户包括:无锡蠡湖叶轮制造有限公司。同类技术也成功应用于农资包装袋二维码自动识别,典型客户包括:中国供销总社、中国种子有限公司、安徽辉隆农资集团股份有限公司等。
面向发动机制造的Ecc二维码识别系统