專利名稱：一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，屬于物件實(shí)時(shí)監(jiān)控及信息采集；具體涉及一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法。
技術(shù)背景
目前對于物件的識(shí)別有很多種方法，而且應(yīng)用也非常廣泛，典型的如一維條碼、二維碼、電子標(biāo)簽、金屬條碼等方法識(shí)別，這些解決了物件大多數(shù)在流動(dòng)過程中的識(shí)別問題，如專利CN201828928U公開了一種基于二維碼技術(shù)身份識(shí)別系統(tǒng)的油田被管理物件，該方法將被管理物件內(nèi)植入二維碼載體用于物件識(shí)別和專利EP1271378-A采用了條碼方式用于識(shí)別食品的制造數(shù)據(jù)和價(jià)格標(biāo)簽。另外，也存在圖像識(shí)別的方法，如專利CN102419823A公開了一種采用圖形方式記錄阿拉伯?dāng)?shù)字的編碼方法，通過標(biāo)記數(shù)目識(shí)別圖形所代表的信息，但該方法的識(shí)別特征仍然比較單一。特別的，在一些工業(yè)過程中，有些物件需要經(jīng)過熱加工處理或(和)噴涂處理時(shí)，一維條碼、二維碼、電子標(biāo)簽等方法就無能為力了，其原因一是不能耐高溫，一般的紙質(zhì)的一維條碼和二維碼在高溫下會(huì)化為灰燼，即使使用金屬條碼，其表面的膜耐高溫的程度是有限的，不能保證在200攝氏度左右的高溫下，保持完好，而對于電子標(biāo)簽一般只能在7(Γ80攝氏度的情況下使用，特殊的可在150攝氏度以下使用；二是經(jīng)過噴涂之后，原有的圖形已模糊不清，識(shí)別率大大降低，或根本不能識(shí)別，這是因?yàn)槿羰菍⒁痪S或者二維碼刻蝕在金屬或塑料上時(shí)，噴涂的材料會(huì)將一維條碼的縫隙和二維碼掩蓋或堵塞，因此，目前需要進(jìn)行熱加工或(和)噴涂處理的物件在其進(jìn)行熱加工或(和)噴涂處理過程中很難進(jìn)行物料跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是解決熱加工或(噴涂)加工物件在制造過程中識(shí)別監(jiān)控困難的問題，提出了一種基于幾何簡單圖形的孔形碼識(shí)別方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)簡單孔圖形在熱處理、噴涂處理環(huán)境里的幾何形狀保持性好的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一組基于簡單幾何圖形的物件識(shí)別的編碼規(guī)則；并根據(jù)識(shí)別對象的功能特性、幾何形狀特點(diǎn)及識(shí)別環(huán)境特點(diǎn)，采用鑿制、腐刻、焊接識(shí)別件等方法將簡單圖形的組合編碼與待識(shí)別物件進(jìn)行綁定，并利用幾何圖形識(shí)別裝置和軟件掃描孔形碼，經(jīng)采集、識(shí)別、處理、匹配等過程實(shí)現(xiàn)物件的監(jiān)控。進(jìn)一步，物件孔形碼識(shí)別過程，包括如下步驟
步驟1:基于一組具有明顯幾何特征的簡單圖形，設(shè)計(jì)了單個(gè)和組合圖形編碼規(guī)則；步驟2 :根據(jù)識(shí)別對象的功能特性、幾何形狀特點(diǎn)及識(shí)別環(huán)境特點(diǎn)，采用在工件上鑿孔、腐刻或另附焊接(粘接)識(shí)別碼等方法，把合適的尺寸、容量、糾錯(cuò)能力及可靠性的識(shí)別碼標(biāo)記于識(shí)別物件上，并建立識(shí)別碼和物件的對應(yīng)匹配關(guān)系；
步驟3 :在物件識(shí)別過程中，首先利用幾何圖形識(shí)別裝置采集物件上的圖形碼，并將信息推送到幾何圖形處理裝置中；然后利用圖形處理軟件解析采集信息，獲得圖形編碼特征信息；最后，根據(jù)步驟2所建立的匹配關(guān)系識(shí)別物件；
步驟4 :提取已獲得的物件識(shí)別碼信息及與之相關(guān)聯(lián)的其它信息，保存該信息到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。其中，所述孔形碼構(gòu)建過程如下
1)單體圖形碼根據(jù)幾何圖形的邊數(shù)、交點(diǎn)數(shù)、平行線數(shù)等特征，建立圖形與識(shí)別碼的對應(yīng)規(guī)則，形成單體圖形特征和識(shí)別碼的對應(yīng)規(guī)則庫；
2)組合圖形碼在I)所確定的單體識(shí)別碼基礎(chǔ)上，通過排列、疊加、包含、縮放操作，將幾何圖形按規(guī)則組合，并形成組合圖形特征和識(shí)別碼的對應(yīng)規(guī)則庫。進(jìn)一步，還包括采集信息的可信度分析和識(shí)別碼修復(fù)，在識(shí)別過程中，根據(jù)識(shí)別碼中單個(gè)信息融入多個(gè)孔形碼中的特點(diǎn)，當(dāng)某一些孔形碼無法識(shí)別時(shí)，按照可識(shí)別數(shù)量比例確定采集信息的可信度；當(dāng)出現(xiàn)采集信息矛盾或可信度下降到一定程度時(shí)，可進(jìn)行孔形碼修復(fù)。更進(jìn)一步，還包括無需另外構(gòu)建尋像圖形和定位圖形，根據(jù)簡單幾何圖形所具有的明顯方向性特征，識(shí)別時(shí)按照組合圖形碼設(shè)計(jì)規(guī)范和識(shí)別流程，可幫助解碼程序確定圖形中具體符號(hào)的坐標(biāo)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明根據(jù)簡單幾何圖形點(diǎn)和線的特征多且容易提取的特點(diǎn)，在識(shí)別特征之間形成了相互驗(yàn)證，提高了識(shí)別碼信息讀取的錯(cuò)誤糾正能力和譯碼的可靠性。2、本發(fā)明充分利用了孔形幾何圖形在熱處理后，物件或識(shí)別件變形后幾何特征保持性好的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了識(shí)別碼可靠耐用；充分利用了孔形幾何圖形在噴涂處理后，孔形圖形不會(huì)被覆蓋或堵塞的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了物件在噴涂的惡劣環(huán)境下依然可以準(zhǔn)確識(shí)別。3、本發(fā)明適用于物件在多道工序轉(zhuǎn)換過程中，前一些工序?qū)ξ锛R(shí)別碼造成破壞時(shí)，根據(jù)識(shí)別碼的可信度判讀，可快捷方便的進(jìn)行修復(fù)，保證識(shí)別碼在每一道工序讀取的準(zhǔn)確性。4、本發(fā)明是基于幾何圖形孔形碼實(shí)現(xiàn)物件識(shí)別的，幾何圖形碼的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到識(shí)別碼的信息容量、錯(cuò)誤糾錯(cuò)能力、可靠性、制作難度、成本及持久耐用性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的單體孔形碼；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的組合糾錯(cuò)孔形碼；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例組合碼示例 圖4為本發(fā)明基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法原理框 圖5為本發(fā)明基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法的識(shí)別流程 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中車架識(shí)別的8位刻板編碼示意圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。1.孔形碼及識(shí)別規(guī)則
本發(fā)明實(shí)施例幾何圖形編碼構(gòu)建過程如下 I)單體圖形碼本實(shí)施例采用圖形序列表示字符Χ=
,其中各字符所對應(yīng)的識(shí)別特征為字符O (特征無方向特點(diǎn)、無線段、交點(diǎn))；字符I (特征缺口向上，I條線段，2個(gè)交點(diǎn))；字符2 (特征尖點(diǎn)向上，3條線段，3個(gè)交點(diǎn))；字符3 (特征無方向特點(diǎn)、4條線段，4個(gè)交點(diǎn)，2對平行線段)；字符5 (特征尖點(diǎn)向下，5條線段，5個(gè)交點(diǎn)，I對平行線段);字符7 (特征尖點(diǎn)向左，缺口向右，6條線段，6個(gè)交點(diǎn)，3對平行線段)，見圖1所示。2)組合圖形碼；本實(shí)施例采用圖形碼陣列的方式設(shè)計(jì)組合圖形碼，字符組所對應(yīng)的全部圖形碼聯(lián)合確定圖形中具體符號(hào)的坐標(biāo)；對角線圖形為首要識(shí)別的數(shù)據(jù)內(nèi)容，由單體圖形碼組成；非對角線圖形為糾錯(cuò)信息碼，本實(shí)例糾錯(cuò)碼采用相鄰信息碼相加后逆時(shí)針擺放，相加后為單體圖形字符時(shí)用單體圖形表示，相加為非單體字符所能表達(dá)時(shí)，通過排列、旋轉(zhuǎn)、疊加等方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，見圖2所示。本實(shí)例解碼方式采用對角位置順序解碼，圖形碼為5個(gè)參數(shù)順利排列，可表達(dá)(If 其中M表示單體圖形碼個(gè)數(shù)，N表示數(shù)據(jù)碼個(gè)數(shù))7776個(gè)編碼，如果解析方式變化，其
信息容量還可擴(kuò)展。如編號(hào)A 二 [3,2,2,1,5]和― =[入2,3，2,3],見圖3所示。2.孔形碼識(shí)別
所述基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，包括物件及識(shí)別碼、圖像采集、圖像處理、規(guī)則匹配、識(shí)別碼解析、可信度驗(yàn)證、識(shí)別碼修復(fù)和采集信息存儲(chǔ)，見圖4所示。首先，按照編碼規(guī)則在需識(shí)別物件上制作編碼孔或綁定附加識(shí)別件，在監(jiān)控識(shí)別過程中，通過圖像采集裝置獲取孔形碼圖像，然后將該圖像傳送到圖像處理裝置中解析，并根據(jù)編碼規(guī)則匹配圖像特征，然后根據(jù)編碼規(guī)則和預(yù)置的物件編號(hào)進(jìn)行匹配，獲取識(shí)別信息后保存該信息。另外，通過采集的圖像和編碼特征的相似度對比，獲取采集圖像的可信度，在該可信度下降到一定閥值或無法識(shí)別時(shí)，進(jìn)行孔形碼修復(fù)。下面以汽車車架最重要的工藝之一(車架噴漆處理)的監(jiān)控識(shí)別為實(shí)施研究對象，對本發(fā)明方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例硬件系統(tǒng)采用MV-750工業(yè)檢測專用圖像采集卡、iTouch-150-TA平板電腦集成(MIPS結(jié)構(gòu)、帶串口、觸摸屏、數(shù)字鍵盤)；開發(fā)工具VC, Sqlite3 數(shù)據(jù)庫。實(shí)施例中車架監(jiān)控識(shí)別流程見圖5所示，具體步驟如下
步驟一在流水線或工位配置定位傳感器，當(dāng)攜帶識(shí)別碼的車架到達(dá)指定位置時(shí)，通過傳感器啟動(dòng)圖像采集裝置，實(shí)現(xiàn)圖像采集并判斷是否采集到識(shí)別圖像，若采集圖像有誤，則啟動(dòng)采集報(bào)警，經(jīng)過調(diào)整后再次采集圖像；將采集到的圖像自動(dòng)提取并推送到圖像處理系統(tǒng)；
步驟二 圖像處理系統(tǒng)接收來自采集裝置的圖像，提取圖像中的點(diǎn)、線特征，并判斷該特征是否為干擾信息，根據(jù)單體圖形和組合圖形碼的設(shè)計(jì)規(guī)范，按照圖形特征的數(shù)量比例確定還原采集信息后的可信度，設(shè)定可信度閥值為75% (可調(diào)整)，若圖形可信度值大于閥值，則采集信息可信；反之則用過報(bào)警通知相關(guān)人員進(jìn)行圖像鉗制修復(fù)，然后返回步驟一再次采集該圖像。步驟三根據(jù)采集到的可信圖像，通過單體圖形和組合圖形碼的設(shè)計(jì)規(guī)范，將采集的圖像信息還原為字符序列。見圖6所示為順序編碼時(shí)，刻板為八位數(shù)字編碼3，2,1,3, 5，5，O，7 ;若非邊界數(shù)據(jù)內(nèi)容表示組別碼時(shí)，圖6表示為六位符號(hào)編碼，編碼規(guī)則為(ASC I1:64+組別碼X6+識(shí)別碼，其中圖形碼與組別碼對應(yīng)關(guān)系
為時(shí)，該圖所示編碼為V, U, T,], Y, ~ ；
步驟四根據(jù)已設(shè)置好的字符序列編號(hào)和車架編號(hào)映射關(guān)系，利用還原后的字符序列編號(hào)查找數(shù)據(jù)庫，獲取車間編號(hào)及車架的其它信息并顯示于平板電腦；
步驟五調(diào)取已確定的識(shí)別信息和車架信息，保存該信息到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明是基于幾何圖形孔形碼實(shí)現(xiàn)物件識(shí)別的，幾何圖形碼的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到識(shí)別碼的信息容量、錯(cuò)誤糾錯(cuò)能力、可靠性、制作難度、成本及持久耐用性。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)簡單孔圖形在熱處理、噴涂處理環(huán)境里的幾何形狀保持性好的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一組簡單幾何圖形物件識(shí)別的編碼規(guī)則；并根據(jù)識(shí)別對象的功能特性、幾何形狀特點(diǎn)及識(shí)別環(huán)境特點(diǎn)，采用鑿制、沖壓、焊接識(shí)別件等方法將簡單圖形的組合編碼與待識(shí)別物件進(jìn)行綁定，并利用圖像采集裝置和處理系統(tǒng)，經(jīng)過采集、識(shí)別、處理、匹配等過程實(shí)現(xiàn)物件的監(jiān)控識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1:基于一組具有明顯幾何特征的簡單圖形，設(shè)計(jì)了單個(gè)和組合圖形的編碼規(guī)則；步驟2 :根據(jù)識(shí)別對象的功能特性、幾何形狀特點(diǎn)及識(shí)別環(huán)境特點(diǎn)，采用在物件上鑿孔、沖壓或另附焊接(粘接)識(shí)別件等方法，將合適的尺寸、容量、糾錯(cuò)能力及可靠性的識(shí)別碼標(biāo)記于識(shí)別物件上，并建立識(shí)別碼和物件編碼的映射關(guān)系；步驟3 :在物件識(shí)別過程中，首先利用圖形采集裝置獲取物件上的圖形碼，并將信息推送到圖像處理裝置中；然后利用圖形處理軟件解析采集信息，獲得圖形編碼特征信息；最后，根據(jù)步驟2所建立的匹配關(guān)系和映射關(guān)系識(shí)別物件；步驟4 :提取已獲得的物件識(shí)別碼信息及與之相關(guān)聯(lián)的其它信息，保存該信息到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，其特征在于，所述幾何圖形孔形碼構(gòu)建過程如下1)單體圖形碼根據(jù)幾何圖形的邊數(shù)、交點(diǎn)數(shù)、平行線數(shù)等特征，建立圖形與識(shí)別碼的對應(yīng)規(guī)則，形成單體圖形特征和識(shí)別碼的對應(yīng)規(guī)則庫；2)組合圖形碼在I)所確定的單體識(shí)別碼基礎(chǔ)上，通過排列、疊加、包含、旋轉(zhuǎn)、縮放操作，將幾何圖形按規(guī)則組合，并形成組合圖形特征和識(shí)別碼的映射規(guī)則庫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法，其特征還包括采集信息的可信度分析和識(shí)別碼修復(fù)，在識(shí)別過程中，根據(jù)識(shí)別碼中單個(gè)信息融入多個(gè)孔形碼中的特點(diǎn)，當(dāng)某一些孔形碼無法識(shí)別時(shí)，按照可識(shí)別特征比例確定采集信息的可信度； 當(dāng)出現(xiàn)采集信息矛盾或可信度下降到一定程度時(shí)， 進(jìn)行孔形碼修復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述幾何圖形孔形碼構(gòu)建過程，其特征還包括無需另外構(gòu)建尋像圖形和定位圖形，根據(jù)簡單幾何圖形所具有的明顯方向性特征，識(shí)別時(shí)按照組合圖形碼設(shè)計(jì)規(guī)范和識(shí)別流程，可幫助解碼程序確定圖形中具體符號(hào)的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于幾何圖形的物件孔形碼識(shí)別方法。該方法首先基于方便制作和識(shí)別的簡單幾何圖形設(shè)計(jì)了單個(gè)和組合圖形的編碼規(guī)則，用于支撐物件在熱處理或(和)噴涂處理過程中的監(jiān)控識(shí)別；在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)識(shí)別物件的功能特性和幾何形狀，采用鑿制、沖壓、焊接識(shí)別件等方法將簡單圖形的組合編碼與待識(shí)別物件進(jìn)行綁定，并利用圖像采集裝置和處理系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)物件在惡劣環(huán)境下的準(zhǔn)確識(shí)別。
文檔編號(hào)G06K19/06GK103020689SQ201310015698
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者鄢萍, 易潤忠, 胡林橋, 何彥 申請人:重慶大學(xué)