基于HALCON的机械手视觉定位的软件设计

广东工业大学自动化学院　陆啸天　王钦若



基于HALCON的机械手视觉定位的软件设计

广东工业大学自动化学院陆啸天王钦若

本文设计一个利用HALCON软件提供的算子进行边缘提取并能定位工件的软件，同时该软件能够调节视觉识别的参数，具有通信功能，把处理识别后工件的坐标等信息发送给其他系统。利用VC++完成软件人机界面的设计，经调试可完成实时在线检测，可达到生产要求精度。

HALCON；视觉定位

1.引言

机器视觉技术给传统工业带来深刻变革，装备视觉设备的机器人系统，广泛应用于食品加工等领域，使识别定位物体的过程更加自然，简化系统，这对于降低成本，简化设计生产流程都有莫大的好处。

2.软件整体框架

框架如图1所示，视觉定位处理线程是由图像处理软件HALCON导出的C++代码，使用线程较灵活方便识别多个物体。PC机的GUI是为此线程服务的，利用TCP/IP协议的Socket套接字与其他系统通讯。

图1　

3.软件各模块设计

本软件基于VC++、MFC和HALCON，MFC封装了各种API函数，HALCON跨平台支持C/C++，故VC++结合MFC和HALCON开发此软件，软件中定义的类如下：CVisionControllerDlg类为主界面类，包含：ParamDLg类是摄像头参数设置类，有阈值、区域提取面积、模板放缩比等；ConnSetDlg类负责摄像头设置，包含摄像头名称、匹配方式；ResultDlg类显示识别数据，有帧率，帧时长，物体坐标，匹配度等；SockSever类负责与PC机通讯；HalconCamera_setdata类，负责存放处理参数；HalconCamera_outdata类，负责输出结果。

图2　

图3　

图4

3.1主界面设置模块

如图2所示，可选择一个或两个摄像头。匹配方式有：导入现有模板，从程序中加载在HALCON中调节好参数的模板；现场创建模板，画好识别区域再匹配。网络设置：采用TCP/IP协议，Socket编程，设置IP端口后，可以向其他系统发送输出界面模块中的数据。

3.2　摄像头参数设置模块

如图3所示，根据选择的相机，调节二值化参数，可以让图像显示更多细节；改变区域提取面积可以识别不同面积的物体；模板放缩比可调节目标的尺寸；改变匹配分数可提高目标匹配度。

3.3数据输出界面模块

如图4所示，输出摄像头处理结果：帧率、帧时长、识别物体的中心坐标、匹配度、缩放比、与模板偏移的角度。

3.4视觉处理模块

待上述设置完成后，打开摄像头，进入视觉处理模块，由HALCON程序导出的C++代码编写，一个摄像头对应一个视觉处理线程，避免数据干扰。视觉识别定位流程如图5所示：

图5　

其中：

（1）图像处理（边缘提取）代码如下，得到图像Edgezoom，

read_image（Image1，path）//读取图像

zoom_image_size（Image，Zoom，width，height，'constant'）//设置图像宽与高

rgb1_to_gray（Zoom，GrayImage）//转成灰度图

highpass_image（GrayImage，Highpass，Width，Height）//高通滤波

sobel_amp（Highpass，Edge，'sum_abs'，5）//边缘提取

region_to_bin（Edgezoom，BinImage，255，0，Width，Height）//转为黑白图像，便于识别

（2）识别定位

根据主界面中的匹配方式实现定位操作，使用HALCON函数：get_shape_model_contours：获取模板轮廓，find_scaled_shape_models：查找匹配轮廓，模板匹配过程：

4.结论

本文利用HALCON机器视觉软件包研究了图像识别定位物体的

技术，并利用该技术为基于HALCON机械手视觉识别定位设计开发了软件，具有人性化操作界面，经调试可完成实时在线检测，可达到精度要求。

［1］王彦，傅卫平，袁国文，等.工件自动视觉定位识别系统研究［J］.计算机工程与应用，2009（8）:80-83.

［2］王红涛，傅卫平，康业娜.工件图像识别的边缘匹配方法研究［J］.仪器仪表学报，2008（5）:986-991.

［3］潘武，张莉彦，徐俊成.基于机器视觉的工件的在线检测［J］.组合机床与自动化加工技术，2012（7）:75-78.

陆啸天（1992—），男，江苏启东人，硕士研究生，现就读于广东工业大学，主要研究方向：现代自动化装备与控制技术。

王钦若（1958—），男，海南儋县人，硕士，教授，博士生导师，主要研究方向：机电一体化，现代自动化装备与控制技术。