基于二维码检测的灌装线监控

基于二维码检测的灌装线监控

Application of Two-dimensional Code Detection Based on Machine Vision in Production Line

• 齐鲁工业大学（山东省科学院）电气工程与自动化学院 段华伟 Duan Huawei

摘 要：针对自动化生产线中工件货盘中二维码的检测与识别，提出一种基于机器视觉的二维码识别方法。分析条码识别技术和条码编码原理，并对二维码检测在自动化生产线中的应用进行研究，结果表明，二维码检测对于生产管理与监控，对产品进行溯源追踪具有重要作用。关键词：二维码 机器视觉 生产线

Abstract: Aiming at the detection and identification of two-dimensional code in the workpiece pallet in the automated production line, a two-dimensional code recognition method based on machine vision is proposed. The bar code recognition technology and bar code coding principle are analyzed, and the application of QR code detection in automated production line is studied. The results show that QR code detection plays an important role in production management and monitoring, and traceability tracking of products.Key words: Two-dimensional code Machine vision Production line

【中图分类号】V448.15+1 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2019）06-0065-02

1 引言

随着工业信息化与大数据时代的飞速发展，需要进行处理的数据规模越来越大，而在数据的存储途径中，条码是进行数据存储良好的选择，条码具有信息储存量大、信息解码高速、工作稳定性强的优点。对生产线上产品的信息数据存储及分类，能够保障企业生产有序进行，对产品精确追溯具有重要意义。

2.1 一维条码

一般的条码由多条相对排列很整齐的条形与相对应的数字组成。其中，扫码器对于条形区域识别率比较低，而条形与条形之间的空隙是反射率比较高的区域，这些条状和中间的空隙区域以及位置的排列能够传达很多信息，然后通过专用的设备读取出来，经过计算机程序进行转换，最终生成人类能理解的语言。常用的一维码有39码、128码、交叉25码以及Codabar码，如图1中所示。

2 条码技术概述

条码技术起源于二十世纪前期，我国于20世纪末期引进条码技术，我国在1991年加入国际物品编码协会，很多企业将条码技术应用到了实际生产中。

条码技术是基于计算机技术的基础上开发的，能够实现编辑条码、识别条码、收集数据、快速处理的功能，目前应用很广泛，极大地改变了人们的生活，在物流、企业实际生产应用非常广泛。条码技术已经非常的成熟，并且成本较少，使用效率非常的高。条码分为一维条码和二维条码。

图1 常见的一维码类型

2.2 二维码

二维码是通过某种特别的平面图形，按照相应的排列

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规则，在平面图形上通过对黑白两种颜色图形的排列分布实现对存储数据的信息记录。二维码技术与条码技术很相似，每一个二维码的内容和字符的排列规则是不一样的，而且每个字符的宽度都相同，还带有一定的检验作用。二维码技术还能实现对行间信息的处理，对经过转动的图形也能进行处理。

常见的二维码有QR码、DataMatrix码、Code49、Code16K、PDF417等，如图2所示。

图2 常见的二维码类型

3 二维码检测与编码

3.1 灌装线二维码识别系统

目前数据的存储形式多种多样，二维条码无疑成为非常好的选择。通过识别二维码信息，对相关产品进行检测、分类以及进行生产追溯。目前，条码识别算法精度非常高，可以满足一般工业生产中的要求。

图3所示为灌装生产线传送带中的二维码识别系统。托盘上的2位置处为储存生产信息的QR码被3位置处的工业相机拍照，识别二维码得到二维码相关的信息。二维条码随着传送带移动，经过CCD工业相机读取二维码信息之后，再将读取的数据存储在储存器，系统将每个条码信息与相对应条码信息相匹配，然后分类，对条码复杂背景、背景动态变化、比较大的噪声，利用高速工业相机进行捕获二维码图像，并进行数据采集与信息处理。

图3 传送带中二维码识别系统

3.2 基于HALCON的二维码识别流程

图像预处理能清除二维码图像质量的噪声，可以选择适当的二值化算法来消除曝光不均等噪声引起的影响。条码初始定位，通过对二维码所在区域进行定位，并且将定位的该区域从整个目标图像分割出来。条码精确定位根据DM码寻找边区的特性，并对二维码进行精确的定位。条码图像校正条码在使用中，可能会出现不同程度的偏转或变形，需要通过校正变换对条码的位置和形状进行校正。条码识别使用相关的算法，能够将二维码图像中的模块信息转化为矩阵数据的形式。使用Reed-Solomon算法的RS纠错码进行纠错，对二维码图像成像或识别过程中发生的一些错误或丢失的数据进行修复操作。数据译码纠正之后的二维码数据的矩阵信息，将会按照相应的编码规则，读取相应二维码图像所记录的信息。

4 结束语

本文通过对产品传送中的二维条码识别，通过基于HALCON对二维码数据进行信息提取，有效地提高了系统的运行速度与精确性，对产品运输管理、质量追溯具有重要作用。

参考文献

[1] 范哲意，江帆，刘志文.基于拍摄图像的PDF417条码识别[J].北

京理工大学学报. 2008, 28(12): 1088-1092.

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[D]. 济南:山东大学.2013.

[3] 王佳婧，张树生，何卫平.金属零件上二维条码高光区域的恢

复[J]. 上海交通大学学报. 2013, 47(12): 1836-1841.

作者简介

段华伟（1990—）工学硕士 研究方向:工业过程控制

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