順應(yīng)現(xiàn)代生活的不斷發(fā)展，瓶裝液體成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡南M(fèi)品。它的包裝中產(chǎn)品凈含量是否達(dá)標(biāo)是檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于同一規(guī)格的包裝瓶中，其液位高度直接反映了瓶中液體的凈含量。

　　在傳統(tǒng)的瓶裝液體灌裝工序中，其灌裝后的液位高度檢測(cè)通常采用的是人眼去目測(cè)液位高度，生產(chǎn)效率低下，且會(huì)產(chǎn)生較大誤差。隨著生產(chǎn)的規(guī)模的不斷擴(kuò)大，因此對(duì)瓶裝液體的液位高度全自動(dòng)檢測(cè)的需求越來(lái)越大。

　　目前市面上已有光電傳感器檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和機(jī)器視覺(jué)液位檢測(cè)等液位檢測(cè)方法，其中機(jī)器視覺(jué)液位檢測(cè)是一種非接觸式、無(wú)損的檢測(cè)方法。因此它具有效率高、檢測(cè)精度高、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于液位檢測(cè)項(xiàng)目中。

　　本次課程我們將與大家一起分享機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)實(shí)現(xiàn)液位檢測(cè)的功能。

教學(xué)視頻

　　一檢測(cè)原理梯形圖介紹

　　液位檢測(cè)：在機(jī)器視覺(jué)解決方案中，通常使用背向打光的方式將瓶?jī)?nèi)有液體的部分和沒(méi)有液體的部分加以區(qū)分，再計(jì)算出液體最高位與瓶底的距離即液位。檢測(cè)有顏色的液體通常使用普通背光源即可，如需檢測(cè)透明液體或瓶子上有字符或顏色干擾可使用穿透性較強(qiáng)的紅外背光。

　　視覺(jué)算法：使用兩個(gè)直線測(cè)量器獲得瓶底和液位的數(shù)據(jù)，再計(jì)算瓶底和液位的距離。使用形狀匹配結(jié)果作為直線測(cè)量器的補(bǔ)正源，使直線測(cè)量器跟隨產(chǎn)品移動(dòng)。

打光效果圖

　　二軟件實(shí)現(xiàn)梯形圖介紹

　　(一)軟件實(shí)現(xiàn)

　　1.打開(kāi)ZDevelop軟件：打開(kāi)項(xiàng)目“基于形狀匹配的視覺(jué)定位”→在“global_variable.bas”文件中定義測(cè)量尺寸需要用到的全局變量。

　　'----------------------------分割線-----------------------------------------

　　'直線1測(cè)量參數(shù)數(shù)組，依次為中心cx、cy、w、h、angle、interp、sub_num、sub_width、filter_size、thresh、polor、select,都是圖像坐標(biāo)GLOBAL DIM d_meas_param1(12) 'd開(kāi)頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　'直線2測(cè)量參數(shù)數(shù)組，依次為中心cx、cy、w、h、angle、interp、sub_num、sub_width、filter_size、thresh、polor、select,都是圖像坐標(biāo)GLOBAL DIM d_meas_param2(12) 'd開(kāi)頭表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　'定義常用顏色變量，用于繪制圖形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)

　　'創(chuàng)建模板時(shí)保存的直線1基準(zhǔn)區(qū)域位置向量1，x、y、angleGLOBAL DIM d_meas_base_v1(3)d_meas_base_v1(0) = 0d_meas_base_v1(1) = 0d_meas_base_v1(2) = 0

　　'創(chuàng)建模板時(shí)保存的直線2基準(zhǔn)區(qū)域位置向量2，x、y、angleGLOBAL DIM d_meas_base_v2(3)d_meas_base_v2(0) = 0d_meas_base_v2(1) = 0d_meas_base_v2(2) = 0

　　'直線1測(cè)量結(jié)果,依次為結(jié)果點(diǎn)stx、sty、endx、endyGLOBAL DIM d_meas_rst1(4)

　　'直線2測(cè)量結(jié)果,依次為結(jié)果點(diǎn)stx、sty、endx、endyGLOBAL DIM d_meas_rst2(4)

　　''創(chuàng)建模板時(shí)保存的模板基準(zhǔn)點(diǎn)，score、x、y、angle、scaleGLOBAL DIM d_match_base_rst(5)global dim d_meas_param(12)

　　'定義ROI標(biāo)志變量,0-液位ROI，1-瓶底R(shí)OIGLOBAL DIM roi_flagroi_flag=0

　　'定義形狀匹配模板ZVOBJECT shape_model

　　'定義保存配模板標(biāo)志,1-已保存，0未保存GLOBAL DIM is_saveMod

　　2.修改設(shè)計(jì)HMI界面。

　　3.新建主界面按下【液位設(shè)置】按鈕時(shí)彈出的液位參數(shù)設(shè)置窗口“Set_Select”，并設(shè)計(jì)界面布局。

　　4.關(guān)聯(lián)液位參數(shù)設(shè)置窗口“Set_Select”界面上的變量。

　　5.在“draw.bas”文件中添加“液位Roi”和“瓶底R(shí)oi”根據(jù)鼠標(biāo)操作更新ROI位置的函數(shù)以及實(shí)時(shí)繪制Roi的函數(shù)，并在自定義元件中關(guān)聯(lián)刷新函數(shù)和繪制函數(shù)。

　　'-----------------分割線-------------------------'測(cè)量器繪制 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''根據(jù)鼠標(biāo)操作更新Roi的位置GLOBAL SUB update_roi() if roi_flag=0 then '如果選擇設(shè)置液位ROI SET_REDRAW'全區(qū)域繪制 if (mouse_scan(21) = 1 )then '如果掃描到鼠標(biāo)按下操作 '根據(jù)鼠標(biāo)所在Roi的不同位置返回調(diào)整標(biāo)志 hit_pos = ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 11, -1) is_redraw = 1'繪圖標(biāo)志置1 endif

　　if mouse_scan(21) = -1 then '如果掃描到鼠標(biāo)松開(kāi)操作 '如果鼠標(biāo)指在Roi1區(qū)域之外 if TABLE(21)<(TABLE(11)-TABLE(13)/2) or TABLE(21)>(TABLE(11)+TABLE(13)/2) or TABLE(22)<(TABLE(12)-TABLE(14)/2)or TABLE(22)>(TABLE(12)+TABLE(14)/2) then hit_pos=-1'調(diào)整標(biāo)志=-1 endif ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 11, hit_pos)'調(diào)整Roi1位置 is_redraw = 1 endif if (MOUSE_state(21)) then'如果鼠標(biāo)按下時(shí) ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 11, hit_pos)'調(diào)整Roi1位置 is_redraw = 1'繪圖標(biāo)志置1 endif if (1 = is_redraw ) then'如果繪圖標(biāo)志為1時(shí) is_redraw = 0'繪圖標(biāo)志置0 '將控件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到圖像坐標(biāo)，并賦值給相應(yīng)變量 ZV_POSTOIMG(0, 1, 11, 31) d_meas_param1(0) = TABLE(31) d_meas_param1(1) = TABLE(32) d_meas_param1(2) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(13)) d_meas_param1(3) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(14)) d_meas_param1(4) = TABLE(15) set_base_roi()'設(shè)置基準(zhǔn)Roi數(shù)據(jù) SET_REDRAW'全區(qū)域繪制 endif else '否則選擇設(shè)置瓶底R(shí)OI SET_REDRAW'全區(qū)域繪制 if (mouse_scan(21) = 1 )then '如果掃描到鼠標(biāo)按下操作 '根據(jù)鼠標(biāo)所在Roi的不同位置返回調(diào)整標(biāo)志 hit_pos = ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 41, -1) is_redraw = 1'繪圖標(biāo)志置1 endif

　　if mouse_scan(21) = -1 then '如果掃描到鼠標(biāo)松開(kāi)操作 '如果鼠標(biāo)指在Roi2區(qū)域之外 if TABLE(21)<(TABLE(41)-TABLE(43)/2) or TABLE(21)>(TABLE(41)+TABLE(43)/2) or TABLE(22)<(TABLE(42)-TABLE(44)/2)or TABLE(22)>(TABLE(12)+TABLE(14)/2) then hit_pos=-1'調(diào)整標(biāo)志=-1 endif ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 41, hit_pos)'調(diào)整Roi2位置 is_redraw = 1 endif if (MOUSE_state(21)) then'如果鼠標(biāo)按下時(shí) ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 41, hit_pos)'調(diào)整Roi2位置 is_redraw = 1'繪圖標(biāo)志置1 endif if (1 = is_redraw ) then'如果繪圖標(biāo)志為1時(shí) is_redraw = 0'繪圖標(biāo)志置0 '將控件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到圖像坐標(biāo)，并賦值給相應(yīng)變量 ZV_POSTOIMG(0, 1, 41, 91) d_meas_param2(0) = TABLE(91) d_meas_param2(1) = TABLE(92) d_meas_param2(2) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(43)) d_meas_param2(3) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(44)) d_meas_param2(4) = TABLE(45) set_base_roi()'設(shè)置基準(zhǔn)Roi數(shù)據(jù) SET_REDRAW'全區(qū)域繪制 endif endif END SUB

　　6.在“main.bas”文件中添加“Set_Select”窗口界面按下【測(cè)試】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

　　'液位設(shè)置界面按下測(cè)試按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB btn_mea_test() '選擇補(bǔ)正源時(shí)先執(zhí)行定位檢測(cè) if(TABLE(110) = 1) then btn_loc_test() endif ZVOBJECT mr1,mr2,mr3,mr4,rst1,rst2,rst3,rst4,colorImg ZVOBJECT contlist, tsContlist, mat_rigid LOCAL show_rst '測(cè)量區(qū)域roi補(bǔ)正 if(TABLE(110) = 1 AND d_is_creModel = 1) then '如果使用補(bǔ)正源已經(jīng)開(kāi)啟且模板已經(jīng)創(chuàng)建 '計(jì)算剛性變換矩陣 ZV_GETRIGIDVECTOR(mat_rigid1,d_match_base_rst(1),d_match_base_rst(2),d_match_base_rst(3), d_match_rst(1), d_match_rst(2), d_match_rst(3)) '使用變換矩陣mat_rigid對(duì)輸入Roi1基準(zhǔn)向量進(jìn)行補(bǔ)正，補(bǔ)正后的向量存入開(kāi)始索引為0的TABLE中 ZV_VECTORCORRECT(mat_rigid1, d_meas_base_v1(0), d_meas_base_v1(1),d_meas_base_v1(2), 0) '將補(bǔ)正后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)賦值給測(cè)量器區(qū)域變量 d_meas_param1(0) = TABLE(0) d_meas_param1(1) = TABLE(1) d_meas_param1(4) = TABLE(2) '使用變換矩陣mat_rigid對(duì)輸入Roi2基準(zhǔn)向量進(jìn)行補(bǔ)正，補(bǔ)正后的向量存入開(kāi)始索引為0的TABLE中 ZV_VECTORCORRECT(mat_rigid1, d_meas_base_v2(0), d_meas_base_v2(1),d_meas_base_v2(2), 0) '將補(bǔ)正后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)賦值給測(cè)量器區(qū)域變量 d_meas_param2(0) = TABLE(0) d_meas_param2(1) = TABLE(1) d_meas_param2(4) = TABLE(2) endif '生成直線1測(cè)量的旋轉(zhuǎn)區(qū)域 ZV_MRGENLINE(mr1, d_meas_param1(0), d_meas_param1(1), d_meas_param1(2), d_meas_param1(3), d_meas_param1(4), 1, d_meas_param1(6), d_meas_param1(7)) '設(shè)置直線1的檢測(cè)參數(shù)，包括濾波器尺寸，閾值，邊緣極性，邊緣位置 ZV_MRSETADV(mr1, d_meas_param1(8), d_meas_param1(9), d_meas_param1(10), d_meas_param1(11)) '生成直線2測(cè)量的旋轉(zhuǎn)區(qū)域 ZV_MRGENLINE(mr2, d_meas_param2(0), d_meas_param2(1), d_meas_param2(2), d_meas_param2(3), d_meas_param2(4), 1, d_meas_param2(6), d_meas_param2(7)) '設(shè)置直線2的檢測(cè)參數(shù)，包括濾波器尺寸，閾值，邊緣極性，邊緣位置 ZV_MRSETADV(mr2, d_meas_param2(8), d_meas_param2(9), d_meas_param2(10), d_meas_param2(11)) '將矩形測(cè)量區(qū)域測(cè)量到的目標(biāo)直線1端點(diǎn)存儲(chǔ)到起始索引為61的TABLE ZV_MRLINE(mr1, grabImg, rst1, 61) '將直線1結(jié)果賦值給直線1結(jié)果變量 d_meas_rst1(0) = TABLE(61) d_meas_rst1(1) = TABLE(62) d_meas_rst1(2) = TABLE(63) d_meas_rst1(3) = TABLE(64) '將矩形測(cè)量區(qū)域測(cè)量到的目標(biāo)直線2端點(diǎn)存儲(chǔ)到起始索引為71的TABLE ZV_MRLINE(mr2, grabImg, rst2, 71) '將直線1結(jié)果賦值給直線2結(jié)果變量 d_meas_rst2(0) = TABLE(71) d_meas_rst2(1) = TABLE(72) d_meas_rst2(2) = TABLE(73) d_meas_rst2(3) = TABLE(74) '計(jì)算兩條直線的距離寬度 length1() '將灰度圖轉(zhuǎn)換成RGB圖像，用于繪制檢測(cè)結(jié)果圖像 ZV_GRAYTORGB(grabImg, colorImg) '繪制液位檢測(cè)和瓶底檢測(cè)的測(cè)量器 ZV_MEASURER(colorImg,mr1,ZV_COLOR(0,0,255),ZV_COLOR (0,255,0)) ZV_MEASURER(colorImg,mr2,ZV_COLOR(0,0,255),ZV_COLOR (0,255,0)) '繪制直線結(jié)果 ZV_LINE(colorImg, TABLE(61), TABLE(62), TABLE(63), TABLE(64), C_BLUE) ZV_LINE(colorImg, TABLE(71), TABLE(72), TABLE(73), TABLE(74), C_BLUE) if(TABLE(110) = 1) then'如果使用補(bǔ)正源 ZV_MARKER(colorImg,TABLE(4),TABLE(5),0,10,C_GREEN)'繪制匹配中心標(biāo)志點(diǎn) endif ZV_LATCH(colorImg,0)'顯示結(jié)果圖像 END SUB

　　7.在“main.bas”文件中添加“Set_Select”窗口界面按下【返回主界面】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

　　'按下返回主界面按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB Goto_Main()

　　'設(shè)置鎖存通道0的大小，以適應(yīng)圖片元件大小 ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(10,2), HMI_CONTROLSIZEY(10,2)) ZV_LATCHCLEAR(0)'清空鎖存通道0 ZV_LATCH(grabImg,0)'將圖片顯示到鎖存通道0中 HMI_CLOSEWINDOW(13)'關(guān)閉測(cè)量參數(shù)設(shè)置窗口 END SUB

　　8.在“main.bas”文件中修改主界面按下【單次執(zhí)行】按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)并關(guān)聯(lián)動(dòng)作函數(shù)名。

　　'主界面按下單次執(zhí)行按鈕時(shí)響應(yīng)的函數(shù)GLOBAL SUB btn_test()

　　'采集一幀圖像 btn_grab '執(zhí)行測(cè)量測(cè)試部分代碼 btn_mea_test()

　　END SUB

　　三檢測(cè)原理梯形圖介紹

　　(一)操作步驟

　　查看運(yùn)行效果：將項(xiàng)目下載到仿真器中→運(yùn)行程序，測(cè)試程序運(yùn)行效果。→使用本地圖片→單次采集→學(xué)習(xí)模板→液位設(shè)置→使用補(bǔ)正源→單次執(zhí)行→結(jié)束

　　(二)效果演示

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