VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門(四)

2021-03-02 伺服與運動控制

今天，正運動技術為大家分享一下VPLC系列機器視覺運動控制一體機快速入門（四）——BLOB有無檢測。

BLOB有無檢測視頻教程

上期課程，我們講述了機器視覺方案中常用到的基於形狀匹配的視覺定位功能，通過上期課程我們掌握了使用ZDevelop軟體實現形狀匹配功能的方法。

本期課程我們和大家一起分享機器視覺另一個檢測功能---使用BLOB檢測產品有無。

BLOB又名斑點，是指在二值化圖像中暗背景上的一塊連通的亮區域或亮背景上一塊連通的暗區域。

BLOB檢測是使用形態學方法（如二值化、膨脹、腐蝕等）將灰度圖像轉換成二值化圖像，轉換同時將檢測特徵處理成BLOB斑點並將幹擾因素處理成圖像背景，就可以準確地對檢測特徵進行處理。

BLOB檢測特點是什麼

需要將檢測圖像轉換成二值化圖像，並使用形態學處理圖像突出檢測特徵。BLOB檢測要求檢測特徵和背景要有較好的對比度，否則無法將特徵和背景進行區分。轉化成二值化圖像後搜索BLOB斑點不需要消耗太多時間。

什麼是形態學處理

形態學處理是指對圖像的局部像素進行處理，用於從圖像中提取檢測過程中關心的局部特徵細節。常用的形態學處理方法有二值化、膨脹、腐蝕、填充孔洞等。

二值化

將8位灰度圖像（灰度值0~255）轉換成非0即1的二值化圖像（純黑和純白組成的圖像）。

在二值化圖像中，將某些小面積的黑色或白色的斑點區域進行填充，可過濾噪點。

膨脹

將二值化圖像中的白色區域擴大，黑色區域縮小，去除黑色小斑點幹擾。

將二值化圖像中的黑色區域擴大，白色區域縮小，可去除白色小斑點幹擾。

// 實例演示 //

打開ZDevelop軟體：新建項目→新建HMI文件→新建main.bas文件，用於編寫界面響應函數→新建global_variable.bas文件用於存放全局變量並開啟HMI自動運行任務→新建detectParam.bas文件用於初始化測量參數→新建camera.bas文件用於實現相機採集功能→新建draw.bas文件用於更新繪製圖形刷新界面→文件添加到項目。

設計HMI界面。

在global_variable.bas文件中定義全局變量，定義完成後運行Hmi.hmi文件。

'''''全局變量大部分使用數組結構'''''''註：basic編程中很多函數會以TABLE（系統的數據結構）做為參數''在這裡table均是做為中間變量
''table 21-22,滑鼠按鍵,控制項坐標系''table 31-35,旋轉矩ROI參數，cx、cy、width、height、angle，控制項坐標系''table 41-45,旋轉矩形控制項坐標轉換後對應的圖像坐標，圖像坐標系
''table 51-56,圓環ROI參數，cx、cy、圓環中線半徑r、圓環半寬ann_R、起始角度stAngle、角度範圍entAngle，控制項坐標系''table 61-66,圓環控制項坐標轉換後對應的圖像坐標，圖像坐標系
'主任務狀態'0 - 未初始化'1 - 停止'2 - 運行中'3 - 正在停止GLOBAL DIM main_task_statemain_task_state = 1
'採集開關'0 - 停止採集'1 - 請求採集GLOBAL DIM grab_switchgrab_switch = 0
'相機個數GLOBAL cam_numcam_num = 0
'相機種類,"zmotion;mvision;basler;mindvision;huaray"GLOBAL DIM CAMERA_TYPE(16)CAMERA_TYPE = "zmotion"
' 定義主任務id - 10GLOBAL DIM main_task_idmain_task_id = 10
'定義連續採集任務id - 9GLOBAL DIM grab_task_idgrab_task_id = 9
'定義全局圖像變量GLOBAL ZVOBJECT grabImg '採集圖像GLOBAL ZVOBJECT binImg  '二值化圖像GLOBAL ZVOBJECT disImg  '顯示圖像
'錯誤消息GLOBAL DIM error_msg(256)
'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)
GLOBAL DIM d_roi_arc_flag   '定義ROI類型標誌:0-矩形，1-圓環GLOBAL DIM d_rlt_area       '定義BLOB面積結果GLOBAL DIM d_rlt_state      '定義狀態結果
'旋轉矩形ROI參數：cx、cy、width、height、angleGLOBAL DIM d_roi_rect2(5)    'd開頭表示數據結構
'圓弧ROI參數：cx、cy、圓環中線半徑r、圓環半寬ann_R、起始角度stAngle、角度範圍entAngleGLOBAL DIM d_roi_arc(6)      'd開頭表示數據結構
'檢測參數：閾值模式（自動閾值或手動閾值）、低閾值、高閾值、極性（黑或白）、最小面積、最大面積、反向（即結果取反，成功變成失敗、失敗變成成功）GLOBAL DIM d_detect_param(7)   'd開頭表示數據結構
'開/閉運算參數GLOBal DIM d_deal_value(2)
'檢測的結果,依次為狀態結果、像素麵積GLOBAL DIM d_detect_rst(2)
'顯示列印的字符GLOBAL ShowString(64)
'運行HMI文件RUN "Hmi.hmi",1
在detectParam.bas文件中初始化測量參數。
end
GLOBAL SUB init_detect_param()    '初始化測量參數    d_roi_arc_flag = 0 '默認為矩形  d_rlt_area = 0  d_rlt_state = 0  d_deal_value(0)=1  d_deal_value(1)=1    '初始化roi參數   d_roi_rect2(0) = 320.0     'roi中心x  d_roi_rect2(1) = 240.0     'roi中心y  d_roi_rect2(2) = 160.0     'roi寬  d_roi_rect2(3) = 120.0     'roi高  d_roi_rect2(4) = 0.0       'roi角度  TABLE(31) = d_roi_rect2(0)  TABLE(32) = d_roi_rect2(1)  TABLE(33) = d_roi_rect2(2)  TABLE(34) = d_roi_rect2(3)  TABLE(35) = d_roi_rect2(4)    d_roi_arc(0) = 320.0     'roi中心x  d_roi_arc(1) = 240.0     'roi中心y  d_roi_arc(2) = 60.0      '圓環中心線半徑  d_roi_arc(3) = 20.0      '圓環半寬  d_roi_arc(4) = 0.0       '起始角度  d_roi_arc(5) = 360.0     '終止角度  TABLE(51) = d_roi_arc(0)  TABLE(52) = d_roi_arc(1)  TABLE(53) = d_roi_arc(2)  TABLE(54) = d_roi_arc(3)  TABLE(55) = d_roi_arc(4)  TABLE(56) = d_roi_arc(5)    '初始化檢測參數：閾值模式（自動閾值 = 1 或 手動閾值 = 0）、低閾值、高閾值、極性（黑或白）、最大、最小、反向（即結果取反，成功變成失敗、失敗變成成功）  d_detect_param(0) = 0      '手動閾值  d_detect_param(1) = 128    '低閾值  d_detect_param(2) = 255    '高閾值  d_detect_param(3) = 1      '極性白，即檢測白色像素麵積  d_detect_param(4) = 60000  '最小面積，像素個數  d_detect_param(5) = 90000  '最大面積  d_detect_param(6) = 0      '結果不反向  END SUB
關聯HMI界面值顯示控制項變量。
在main.bas文件中添加HMI界面初始化函數並在Hmi系統設置中關聯初始化函數。
'HMI界面初始化函數GLOBAL SUB hmi_init()  grab_switch = 0   main_task_state = 1  ZV_RESETCLIPSIZE(1280, 1024) '初始化時依據圖像解析度設置區域的裁剪尺寸，此處圖像解析度為1280x1024  ZV_LATCHSETSIZE(0, HMI_CONTROLSIZEX(10, 7), HMI_CONTROLSIZEY(10, 7)) '設置鎖存的大小
  init_detect_param()                '初始化測量參數    ZV_SETSYSDBL("CamGetTimeout", 1000) '設置採集超時  ZV_LATCHCLEAR(0)  ZV_LATCH(grabImg, 0)  END SUB
在camera.bas文件中添加HMI界面中採集相關按鈕響應的函數並關聯動作函數。
具體實現函數前期課程：
已經有操作演示，此處不做贅述。
在draw.bas文件中添加檢測ROI更新繪製函數，並在自定義元件屬性窗口中關聯刷新函數和繪製函數。
end 
'和繪製（即選擇ROI）有關的界面的刷新繪製函數放在這個bas文件裡  
  DIM is_redraw  is_redraw = 0    DIM hit_pos
'根據滑鼠操作更新ROI位置區域函數GLOBAL SUB update_roi()    if d_roi_arc_flag = 0 then      if mouse_scan(21) = 1 then     '掃描按下操作       hit_pos = ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, -1) '只有按下時可以改變擊中位置      is_redraw = 1     endif
    if mouse_scan(21) = -1 then     '掃描鬆開操作       ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, hit_pos)      is_redraw = 1    endif      if (MOUSE_state(21)) then      ZV_HMIADJRECT2(table(21), table(22), 31, hit_pos)      is_redraw = 1    endif      if (1 = is_redraw) then      is_redraw = 0      ZV_POSTOIMG(0, 1, 31, 41)      d_roi_rect2(0) = TABLE(41)      d_roi_rect2(1) = TABLE(42)      d_roi_rect2(2) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(33))      d_roi_rect2(3) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(34))      d_roi_rect2(4) = TABLE(35)      SET_REDRAW    endif  else    is_redraw = 0    if mouse_scan(21) = 1 then      '掃描按下操作      hit_pos = ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, -1)  '只有按下時可以改變擊中位置      is_redraw = 1    endif
    if mouse_scan(21) = -1 then      '掃描鬆開操作      ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, hit_pos)        is_redraw = 1     endif      if (MOUSE_state(21)) then        ZV_HMIADJARC(table(21), table(22), 51, hit_pos)        is_redraw = 1      endif      if (1 = is_redraw) then        is_redraw = 0            '控制項坐標轉圖像坐標        ZV_POSTOIMG(0, 1, 51, 61)      TABLE(63) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(53))      TABLE(64) = ZV_LENTOIMG(0, TABLE(54))      TABLE(65, TABLE(55), TABLE(56))          d_roi_arc(0) = TABLE(61)      d_roi_arc(1) = TABLE(62)      d_roi_arc(2) = TABLE(63)      d_roi_arc(3) = TABLE(64)      d_roi_arc(4) = TABLE(65)      d_roi_arc(5) = TABLE(66)      SET_REDRAW          endif  end if  END SUB
'ROI區域更新後實時繪製ROI區域GLOBAL SUB draw_roi()   if d_roi_arc_flag = 0 then     SET_COLOR(C_BLUE)    ZV_HMIRECT2(31, 300)  '將旋轉矩形roi分解為HMI支持的繪圖圖元並添加控制參數，便於HMI繪圖顯示    DRAWLINE(TABLE(300), TABLE(301), TABLE(302), TABLE(303)) '外矩形    DRAWLINE(TABLE(302), TABLE(303), TABLE(304), TABLE(305))     DRAWLINE(TABLE(304), TABLE(305), TABLE(306), TABLE(307))     DRAWLINE(TABLE(306), TABLE(307), TABLE(300), TABLE(301))     else      SET_COLOR(C_BLUE)    TABLE(57) = 1       '子區域的個數    TABLE(58) = 5       '子區域寬度    ZV_HMIARC(51, 400)  '繪製圓環
    '繪製圓弧    DRAWARC(TABLE(400), TABLE(401), TABLE(402), TABLE(404), TABLE(405)) '內半徑     DRAWARC(TABLE(400), TABLE(401), TABLE(403), TABLE(404), TABLE(405)) '外半徑        '繪製邊界線     DIM idx    for idx = 0 to TABLE(406)-1      DRAWLINE(TABLE(407+idx*4), TABLE(408+idx*4), TABLE(409+idx*4), TABLE(410+idx*4))    next  endif  END SUB
在main.bas文件中添加HMI界面按下【測試】按鈕時響應的函數並關聯動作函數名。
'HMI界面按下測試按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_test()  ZVOBJECT regionWhite, regionMask, regionBlack,re_connecte    '生成ROI區域  if d_roi_arc_flag = 0 then    ZV_REGENRECT2(regionMask, d_roi_rect2(0), d_roi_rect2(1), d_roi_rect2(2), d_roi_rect2(3), d_roi_rect2(4))  else    ZV_REGENANNULAR(regionMask, d_roi_arc(0), d_roi_arc(1), d_roi_arc(2) - d_roi_arc(3), d_roi_arc(2) + d_roi_arc(3))  endif
  '二值化處理  if d_detect_param(0) = 0 then    '手動閾值處理      ZV_RETHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, d_detect_param(1), d_detect_param(2))    ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(0),d_deal_value(0))    ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(1),d_deal_value(1))    else      Dim autoThresh                '自動閾值處理    ZV_REAUTOTHRESH(grabImg, regionMask, regionWhite, 500)    ZV_REOPENING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(0),d_deal_value(0))    ZV_RECLOSING(regionWhite,regionWhite,d_deal_value(1),d_deal_value(1))    autoThresh = TABLE(500)    '? "autoThresh = " autoThresh      endif    '計算BLOB面積  if d_detect_param(3) = 1 then '極性為白      ZV_REAREA(regionWhite, 500)               '計算regionWhite亮區域的面積    d_rlt_area = TABLE(500)                   '將獲取的像素麵積賦值給d_rlt_area變量    ZV_RECONNECT(regionWhite,re_connecte)     '計算區域的連通區域    zv_refilter(re_connecte,0,60000,90000,0)  '對區域列表中的區域進行過濾，保留面積在 60000 到 90000 的區域，面積不在此範圍的區域將被過濾掉    ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100)             '獲取列表中的連通區域的數量    ?"產品個數"TABLE(100)
  else                          '極性為黑      ZV_REDIFF (regionMask, regionWhite, regionBlack)    ZV_REAREA(regionBlack, 500)    d_rlt_area = TABLE(500)      ZV_RECONNECT(regionBlack,re_connecte)     '計算區域的連通區域    zv_refilter(re_connecte,0,60000,90000,0)  '對區域列表中的區域進行過濾，保留面積在 60000 到 90000 的區域，面積不在此範圍的區域將被過濾掉    ZV_LISTCOUNT(re_connecte,100)             '獲取列表中的連通區域的數量    ?"產品個數"TABLE(100)      endif
  '對結果進行判斷  if d_rlt_area > d_detect_param(4) and d_rlt_area < d_detect_param(5) then   '面積結果在設定的面積上下限範圍內時    d_rlt_state = 1  else    d_rlt_state = 0  endif    '是否反向的判斷  if d_detect_param(6) then     d_rlt_state = 1 - d_rlt_state  endif    '繪製效果圖  Dim width, height  ZV_IMGINFO (grabImg, 500)  width = TABLE(500)  height = TABLE(501)    ZV_GRAYTORGB(grabImg,disImg)  ShowString=TOSTR(TABLE(100),1,0)    '將BLOB的數量轉換成字符串變量    ZV_TEXT(disImg,"零件統計個數："ShowString,10,80,80,ZV_COLOR(0,0,0))  '顯示結果文本
  ZV_REGION(disImg, regionMask, 0, ZV_COLOR(0,0,0))         '在disImg中繪製黑色的regionMask區域  ZV_REGION(disImg, regionWhite, 0, ZV_COLOR(255,255,255))  '在disImg中繪製白色的regionWhite區域  ZV_LATCH(disImg, 0)   end sub
在main.bas文件中添加【運行】按鈕響應的函數並關聯動作函數。
'HMI界面按下運行按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_run()    if(2 = main_task_state) then      ?"已經開啟連續運行任務，請勿重複操作！"     return   endif    if (1 = main_task_state) then    if (0 = PROC_STATUS(main_task_id)) then      main_task_state = 2      RUNTASK  main_task_id, main_task    endif  endifend sub
main_task:  while(1)    if (3 = main_task_state) then      main_task_state = 1      exit while    endif        '執行採集和檢測函數    CAM_SETPARAM("TriggerSoftware", 0)      CAM_GET(grabImg, 0)    btn_test()      wendEND
在main.bas文件中添加【停止】按鈕響應的函數並關聯動作函數。
'HMI界面按下停止按鈕時響應的函數GLOBAL SUB btn_stop()  if (2 = main_task_state) then      main_task_state = 3  endif  end sub
存在  零件統計個數：1
不存在 零件統計個數：0
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正運動技術是一家專注於運動控制技術研發與應用的國家級高新技術企業，主要從事運動控制器、運動控制卡、視覺運動控制一體機以及IO擴展模塊等產品的研發、生產、銷售和服務。
公司匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才，在堅持自主創新的同時，積極聯合各大高校致力於運動控制技術研究與應用，是國內工控領域發展最快的企業之一，也是國內完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟體平臺技術的企業。

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    在為工業用戶提供成功和可靠的機器視覺系統解決方案方面，稱職的機器視覺集成商——無論是集成公司還是工程團隊中的個人——比以往任何時候都扮演著重要的角色。 　　集成與易用性 　　首先要了解機器視覺集成任務和業務的主要目的。也就是說，減輕最終用戶的應用程式風險。總的來說，機器視覺技術的實現技術還沒有像PLC、運動控制甚至機器人技術那樣被整個工業工程界廣泛理解。
  • 氧風新風系統產品詳解 櫃式新風除溼一體機
    了解完氧風壁掛式新風除溼一體機，今天我們來聊聊氧風除了吊頂式以外的另一款機器：氧風櫃式新風除溼一體機，讓我們來看看它和吊頂式以及壁掛式有什麼區別吧。1.一機三用氧風櫃式新風除溼一體機，同時具備了除溼、新風和空氣淨化的功能，安裝一臺相當於擁有了三臺機器，集除溼機、新風機和空氣淨化器於一身，不用再安裝另外的機器，也不用再鋪設更多管道，省去繁瑣的安裝成本和過程。2. 核心配置石墨烯熱交換芯：氧風櫃式新風除溼一體機內部配備石墨烯熱交換芯，屬於可水洗芯體，有較長壽命。
  • 【每日新品速遞】研華掌上型嵌入式工控機EPC-C301,專注高性能機器視覺應用
    研華掌上型嵌入式工控機EPC－C301，專注高性能機器視覺應用為了提高檢查過程的效率和準確度，機器視覺在工業自動化和運輸領域的應用日益普遍。機器視覺可以理解和解釋檢查過程中獲得的圖像。機器視覺市場預計將在2020年有107億美元的市場規模，截至2025年將達到147億美元。
  • 快速通過等保2.0的神器 華清信安USP等保一體機
    等保建設是一個複雜的體系建設過程，控制點眾多，面臨「建設繁瑣、運維複雜、服務割裂、架構固化」等問題。USP系列產品是華清信安在多年安全技術積累基礎上，貼合市場最新趨勢，創新性地引入融合架構而研發的一種平臺化、模塊化的安全產品。
  • 海伯森賦予機器3D視覺,真正實現自由抓取
    本網12月29日訊 全球研究機構MarketsandMarkets最新發布的研究報告顯示，2020年全球機器視覺市場規模為107億美元，到2025年，該市場將增長至127億美元。工業4.0時代，對全面自動化、高精度質量檢測的需求不斷擴大，成為機器視覺市場穩步增長的驅動力，用視覺引導機器人完成作業成為主流操作模式。