摘要：针对工业自动化领域视觉应用越来越多的情况，采用Halcon和C#开发了一款视觉软件。该软件具有二维码识别，OCR字符识别和定位功能。可以配合机器人和模组完成定位监测功能。
关键词：Halcon；C#；视觉；爱普生机器人
中图法分类号:TP273文献标识码:A
引言
近年来，社会发展节奏越来越快，人们思想发生了巨大转变加上适龄劳动力减少，各行各业都想导入自动化设备。由于工况越来越复杂，对设备的精度要求也越来越高。为了提高精度，引入了相机视觉定位。
业界普遍使用视觉有两种方式，智能相机和基于PC自主开发的视觉软件。前者使用方便成本高，好多规模不大的公司用不起。后者成本适中但是开发任务繁重，开发周期较长。如果能够自主开发一套具备常用功能的视觉通用软件，将会极大节约成本又可以在较短时间内应用。本文就这方面做一个简单介绍。
1.软件总体介绍
软件使用C#和Halcon混合编程开发而成，开发工具是VS2012和Halcon11.0。软件功能主要由七部分构成：相机参数设置模块，二维码读取模块，OCR识别模块，模式匹配模块，串口通讯模块，网络通讯模块和状态显示模块。下面简单介绍下各模块功能：
相机参数设置模块主要用于相机类型选择，相机名称选择，曝光和增益调节，搜索当前已连接相机及保存当前参数。
二维码读取模块可以设置二维码类型，条码极性等参数并可以显示读码结果和内容。
OCR识别模块可以设置OCR参数，区域及显示当前读取结果。
模板匹配模块可以设置匹配参数，模板参数，创建模板，设置ROI及显示当前检测结果。
串口通讯模块用来和外部通讯设置相关参数，包括串口号等，设置好后可以保存至XML文件。
网络通讯模块可以设置TCP/IP相关参数及保存至XML文件。软件整体界面如下图1所示：
图1
2.软件详细介绍
本软件采用传统的软件开发生命周期的方法，采用自上而下的开发顺序，逐步求精细化的结构化软件设计方法。从用户使用需求方面上讲，软件可分为运行状态、测试类型、实时显示、模式选择、文件加载等功能，如图2所示。
2.1通讯协议
本软件具有两种通讯方式和外部交互数据，分别是串口通讯和网络通讯。
串口通讯包括串口号、波特率、数据位、停止位、校验位、保存和打开串口等信息，如图3所示。其中串口号为连接相机端口号，图中为COM6。波特率要与数据交互端设置成一致，图中为9600（常用的波特率有9600、19200、38400、43000、56000、57600、115200等）。数据位、停止位、校验位设置，图中设置为8位、1位、无校验。“保存”是用来存储设置的参数信息。“打开串口”是用来测试通讯端口是否能打开。
网络通讯界面包括端口号、联机信息、数据内容、考试监听、发送信息和保存等信息，如图4所示。“端口号”设置的是60000，“联机信息”会显示连接状态，“数据内容”会显示收到的数据，当需要启用网络通信时点选开始监听。
2.2相机参数
相机参数设置界面主要用于相机类型、相机名称、曝光、增益、搜索相机、保存、打开相机、实时图像、停止。如图5所示，
图5相机参数设置界面选择相机类型：选择相机的品牌，如Basler、Dahua等；
搜索相机：搜索当前连接的相机的型号；
选择相机名称：根据搜索到的相机型号选择对应的型号；打开相机：手动打开相机，使相机能够正常工作；
实时图像：实时显示当前相机视野范围内的物体；
曝光和增益：调整相机的曝光值和增益值，使图像能够清晰成像；保存：将当前所有的参数设置保存到对应的文件中；
停止：使相机停止工作；
2.3二维码
二维码测试界面包括二维码测试和二维码参数2个板块，如图7所示。图中绿色的拾取框为二维码的边缘，可以自动在视野范围内搜索到二维码的位置，检测到二维码的内容为1234567890，相机的像素为640*480，即30万像素的黑白相机。二维码测试主要是手动测试二维码是否合格，以及显示测试的二维码内容，如图7所示。二维码参数主要是设置二维码的类型（常用的有DataMatrix,MaxiCode,Aztec,QRCode,Vericode,PDF417,Ultracode,Code49,Code16K等）、条码的极性（dark_on_light或者light_on_dark），以及设置超时时间，如图8所示。
2.4OCR识别
OCR识别包括OCR识别、设置区域和OCR参数3个板块。图中绿色外框为设置的ROI区域，当设置的ROI区域越小，检测的精度就会越高，出现误判的几率就会越小，同时因为检测区域小，所以检测速度非常快，能够有效节省时间；红色的小框为每一个字符的拾取框，会根据字符的大小和宽度自动分配；红色的字符是显示识别到的信息内容为97527，与要识别的字符一致。OCR识别界面主要是识别OCR字符，并显示识别结果，如图10所示。设置区域界面主要包括OCRROI和屏蔽区域。其中OCRROI主要是设置OCR识别的检测区域；屏蔽区域是为了减少干扰而屏蔽一些外部多余的特征，保证检测的精度和速度，如图11所示。
OCR参数界面主要是ROI设置、ROI读取、屏蔽数量。对应的选择不同的ROI名称，可以识别不同的模板特征，如图12所示。
2.5匹配测试界面
匹配测试界面包括匹配测试、创建模板、模板参数、匹配参数4个板块。其中绿色外框为拾取范围，即相机会在设定好的拾取范围内寻找设定的模板，同样的要使拾取范围尽可能小；蓝色框为模板匹配区域，将当前模板为设定的匹配模板进行对比，按照阈值/匹配度来进行判断，结果大于和等于阈值判定为OK，结果小于阈值判定为NG。图中绿色字体为显示信息，Result为检测到的模板的坐标位置和角度；Score为得分阈值。
匹配测试界面主要是显示检测结果和检测匹配度，如图14所示。创建模板界面包括创建模板和设置
ROI，其中创建模板是用来设置视觉抓取匹配所需的模板，设置ROI是设置视觉匹配的区域，如图15所示。模板参数界面包括模板旋转角度、模板最小对比度、金字塔层数、设定模板名称。匹配参数界面包括匹配阈值、搜索角度、选择模板。其中匹配阈值是用来设置合格和不合格之间的评判标准；搜索角度是在匹配过程中在一定的角度范围内进行搜索，超过设定角度的物体视为NG；选择模板是用来设置匹配模板的名称，如图17所示。
4.结语
上述软件经测试效果良好。二维码识别成功率较高，OCR字符识别对于印刷质量好的字符效果也不错，但是对于字符质量不好的字符会出现误判，这方面功能还需优化。和爱普生机器人配合的定位功能可以在软件这一端完成标定，机器人端只需要接收世界坐标走位置即可。
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