齒輪缺齒是其生產(chǎn)制造過程中的一個(gè)重大缺陷，需通過檢測技術(shù)進(jìn)行規(guī)避。如果使用人工進(jìn)行檢測，不僅會(huì)增加人工成本，且檢測時(shí)容易漏檢或者由于注意力不集中而導(dǎo)致誤判，因此我們引入了機(jī)器視覺檢測技術(shù)進(jìn)行齒輪缺齒檢測。

　　機(jī)器視覺齒輪檢測為非接觸式的無損檢測方法，與傳統(tǒng)人工檢測相比，具有不可取代的優(yōu)越性。

　　機(jī)器視覺齒輪檢測系統(tǒng)在追求高速度、高效率、高重復(fù)性和精確度的工業(yè)生產(chǎn)制造過程中也更為可靠，把機(jī)器視覺檢測方法用于制造系統(tǒng)是工業(yè)發(fā)展的方向和必然趨勢，也是提高生產(chǎn)效率的有效途徑。

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

　　教學(xué)視頻

　　一檢測原理

　　(一)檢測要求

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

　　(二)軟件算法

　　二軟件實(shí)現(xiàn)

　　(一)軟件實(shí)現(xiàn)

　　1.打開ZDevelop軟件：新建項(xiàng)目→新建“HMI”文件→新建“main.bas”文件，用于編寫界面響應(yīng)函數(shù)→新建“global_variable.bas”文件用于存放全局變量并開啟HMI自動(dòng)運(yùn)行任務(wù)→新建“detectParam.bas”文件用于初始化測量參數(shù)→新建“camera.bas”文件用于實(shí)現(xiàn)相機(jī)采集功能→文件添加到項(xiàng)目。

　　2.設(shè)計(jì)HMI界面。

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

　　'''''全局變量大部分使用數(shù)組結(jié)構(gòu)'''''''注：basic編程中很多函數(shù)會(huì)以TABLE(系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))做為參數(shù)''table 說明 table 說明''0 ' 自動(dòng)二值化閾值 11~12 鼠標(biāo)操作時(shí)獲取的坐標(biāo)''2 亮區(qū)域的面積 20~24 圖像信息''4 暗區(qū)域的面積 6 齒輪的數(shù)量 ''40~42 齒輪的面積和位置X,Y數(shù)據(jù)

　　'主任務(wù)狀態(tài)'0 - 未初始化'1 - 停止'2 - 運(yùn)行中'3 - 正在停止GLOBAL DIM main_task_statemain_task_state = 1

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

　　'相機(jī)個(gè)數(shù)GLOBAL cam_numcam_num = 0

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

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

　　'定義連續(xù)采集任務(wù)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(shù)：閾值模式(自動(dòng)閾值或手動(dòng)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　'檢測消耗時(shí)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(guān)變量**************''注意，該功能只在使用仿真器時(shí)有效'定義是否使用本地圖片標(biāo)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(jié)束定義讀取本地文件功能相關(guān)變量**********

　　'運(yùn)行HMI文件RUN "Hmi.hmi",1

　　4.在“detectParam.bas”文件中初始化測量參數(shù)。

　　end

　　endGLOBAL SUB init_detect_param() '初始化測量參數(shù) '初始化檢測參數(shù)：閾值模式(自動(dòng)閾值 = 1 或 手動(dòng)閾值 = 0)、低閾值、高閾值、極性(黑或白)、最大、最小、反向(即結(jié)果取反，成功變成失敗、失敗變成成功) d_detect_param(0) = 0 '手動(dòng)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(gè)數(shù) d_detect_param(4) = 180000 '最大面積 d_use_imgfile = 1 '默認(rèn)使用本地圖片 d_index = 0 TABLE(6)=0 '將齒輪數(shù)量初始化為0END SUB

　　END SUB

　　5.關(guān)聯(lián)HMI界面控件變量。

　　6.在“main.bas”文件中添加HMI界面初始化函數(shù)并在Hmi系統(tǒng)設(shè)置中關(guān)聯(lián)初始化函數(shù)。

　　'HMI界面初始化函數(shù)GLOBAL SUB hmi_init() grab_switch = 0 '停止采集 main_task_state = 1 '主任務(wù)停止運(yùn)行 ZV_RESETCLIPSIZE(1280, 960) '依據(jù)圖像分辨率設(shè)置區(qū)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(shè)置鎖存的大小 init_detect_param() '初始化測量參數(shù) ZV_SETSYSDBL("CamGetTimeout", 1000) '設(shè)置采集超時(shí) ZV_SETSYSINT("LineWidth",6) ZV_LATCHCLEAR(0) '清空鎖存通道0 END SUB

　　7.在“camera.bas”文件中添加HMI界面中采集相關(guān)按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)。(說明：具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)前兩篇課程內(nèi)容已經(jīng)有操作演示，此處不做贅述。)

　　8.在“main.bas”文件中添加HMI界面按下【測試】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

　　'HMI界面按下測試按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB btn_test() TABLE(6)=0 '檢測前先將結(jié)果數(shù)據(jù)清0 d_detect_time=0 TICKS=0 '定義變量，依次為白色像素連通區(qū)域，掩模區(qū)域，黑色像素連通區(qū)域，齒輪連通區(qū)域結(jié)果列表，單個(gè)齒輪連通區(qū)域，圓環(huán)區(qū)域,齒輪齒牙連通區(qū)域 ZVOBJECT regionWhite, regionMask, regionBlack,re_connecte,circle_connect,region,re_connecte1 '生成全圖像區(qū)域 ZV_REGENFULLIMG(grabImg,regionMask) '二值化處理 if d_detect_param(0) = 0 then '如果選擇手動(dòng)閾值模式 '根據(jù)低閾值和高閾值參數(shù)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(qū)域進(jìn)行一次1*1的開運(yùn)算 ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,3,3) '對白色像素區(qū)域進(jìn)行一次1*1的閉運(yùn)算 ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,3,3) else '如果選擇自動(dòng)閾值模式 Dim autoThresh '定義自動(dòng)閾值模式下的二值化閾值 '在grabImg圖像中的指定區(qū)域內(nèi)對圖像進(jìn)行自動(dòng)二值化處理，輸出二值化區(qū)域regionWhite ZV_REAUTOTHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, 0) '對白色像素區(qū)域進(jìn)行一次1*1的開運(yùn)算 ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,1,1) '對白色像素區(qū)域進(jìn)行一次1*1的閉運(yùn)算 ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,1,1) autoThresh = TABLE(0) ? "autoThresh = " autoThresh '打印提示信息，當(dāng)前二值化閾值 endif ZV_REDIFF (regionMask, regionWhite, regionBlack) '差集運(yùn)算，結(jié)果為regionBlack(黑色像素區(qū)域) ZV_REAREA(regionBlack, 500) '計(jì)算黑色像素區(qū)域的面積(即像素?cái)?shù)量)存放到table(500)中 if(TABLE(500)>0) then '如果獲取到的黑色像素?cái)?shù)量大于0 ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte) '計(jì)算區(qū)域的連通區(qū)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(qū)域列表中的區(qū)域進(jìn)行過濾，保留面積在 d_detect_param(3) 到 d_detect_param(4) 的區(qū)域，面積不在此范圍的區(qū)域?qū)⒈贿^濾掉 zv_refilter(re_connecte,20,0.9,1.2,0)'對區(qū)域列表中的區(qū)域進(jìn)行過濾，保留最小外接矩形高寬比在0.9 到 1.2 的區(qū)域，面積不在此范圍的區(qū)域?qū)⒈贿^濾掉 ZV_LISTCOUNT(re_connecte,6) '獲取列表中的連通區(qū)域的數(shù)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(zhuǎn)換到RGB圖像，用于繪制檢測結(jié)果圖像 ZV_REGION(disImg, regionMask, 0, ZV_COLOR(0,0,0)) '繪制黑色的regionMask區(qū)域 ZV_REGION(disImg, regionWhite, 0, ZV_COLOR(255,255,255))'繪制白色的regionWhite區(qū)域 for i=0 to TABLE(6)-1 '循環(huán)獲取齒輪的位置XY信息生成圓環(huán)區(qū)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(qū)域 ZV_REAREACENTER(circle_connect,40) '計(jì)算每個(gè)齒輪的面積與中心位置，將數(shù)據(jù)放入TABLE(40)中 ZV_REGENANNULAR(region,TABLE(41),TABLE(42),220,260)'生成圓環(huán)區(qū)域 '根據(jù)低閾值和高閾值參數(shù)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(jìn)行差集運(yùn)算，結(jié)果為regionBlack(黑色像素區(qū)域) ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte1) '計(jì)算圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的黑色連通區(qū)域，存放到re_connecte列表中 zv_refilter(re_connecte1,0,1000,3000,0) '對區(qū)域列表中的連通區(qū)域進(jìn)行面積過濾 ZV_LISTCOUNT(re_connecte1,8) '獲取單個(gè)齒輪齒牙的數(shù)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(jié)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(jié)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(jié)果圖像 d_detect_time=ABS(TICKS)'計(jì)算檢測消耗時(shí)間

　　END SUB

　　9.在“main.bas”文件中添加【運(yùn)行】按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)。

　　'HMI界面按下運(yùn)行按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB btn_run() if(2 = main_task_state) then '如果主任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)，打印提示信息并退出函數(shù) ?"已經(jīng)開啟連續(xù)運(yùn)行任務(wù)，請勿重復(fù)操作!" return endif if (1 = main_task_state) then '如果主任務(wù)處于停止?fàn)顟B(tài) if (0 = PROC_STATUS(main_task_id)) then '如果任務(wù)未開啟 main_task_state = 2 '主任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為2，表示正在執(zhí)行連續(xù)任務(wù) RUNTASK main_task_id, main_task '開啟主任務(wù) endif endifEND SUB

　　10.在“main.bas”文件中添加【停止】按鈕響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)。

　　'HMI界面按下停止按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB btn_stop()

　　if (2 = main_task_state) then '如果主任務(wù)狀態(tài)處于3即正在連續(xù)執(zhí)行任務(wù)時(shí) main_task_state = 3 '將主任務(wù)狀態(tài)置為3，退出循環(huán) endif END SUB

　　三、操作演示梯形圖介紹

　　(一)操作步驟

　　查看運(yùn)行效果：將控制器接入電源，使用網(wǎng)線將控制器與PC連接，將相機(jī)通電并接入控制器→將相機(jī)、光源安裝在打光測試架上，鏡頭連接到相機(jī)上→連接控制器，并將項(xiàng)目下載到控制器→運(yùn)行程序，調(diào)整打光圖像效果，測試程序運(yùn)行效果。

　　(二)效果演示

完整代碼獲取地址▼

　　本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)應(yīng)用例程(七)齒輪缺齒檢測，就分享到這里。

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