【正文】 QL server 2021 企業(yè)管理器建立 JXLJ 數(shù)據(jù)庫如 圖 314： 圖 314 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫 JXLJ JXLJ 中建立一個新表并設(shè)計表格內(nèi)容如 圖 315： 圖 315 建立信息表 23 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 圖 316： 圖 316 儲存圖片路徑 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT24 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 章 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別軟件系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn) 引言 根據(jù)柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng)的需要，軟件系統(tǒng)要求界面友 好，功能齊全，智能化程度較高。本文設(shè)計 的基于機(jī)器視覺的柔性制造系統(tǒng) 在線零件識別軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，其內(nèi)容包括圖像采集模塊、圖像識別模塊、零件庫管理模塊、參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊等。 軟件的設(shè)計思想與面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的比較好的方法。這種方法是通過增加軟件可擴(kuò)充性和可重用性，來改善并提高程序員的生產(chǎn)能力，并能控制維護(hù)軟件的復(fù)雜性和軟件維護(hù)的開銷。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的中心是圍繞幾個主要概念 :數(shù)據(jù)類型和類、類型層次、繼承性和多態(tài)性。類的定義描述以抽象數(shù)據(jù)類型為基礎(chǔ)的對象行為，數(shù)據(jù)類型定義了能以類型為基礎(chǔ)執(zhí) 行所有操作的接口。類定義也指定了實現(xiàn)細(xì)節(jié)或類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。按面向?qū)ο蟮恼f法，為一個類而定義的所有操作稱之為方法。這些方法類似于非面向?qū)ο笳Z言中的過程和函數(shù)。一個對象是被一個特定類說明的變量。這樣一個對象通過包含在類中的所有域的拷貝來封裝。面向?qū)ο蠓椒ㄍㄟ^子類提供類型的等級層次。一個子類定義一個對象集合的行為，該對象繼承父類的各種特征，子類反過來又將它自己的或繼承來的特征傳遞到它的子類中。 面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ械姆庋b性將一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與一個操作集緊密的結(jié)合在一起，實現(xiàn)代碼的共享，增強(qiáng)程序編制的安全性、易維護(hù)性等。繼 承性提供了一種代碼共享的手段，避免重復(fù)代碼設(shè)計，且在不影響原有軟件運行的基礎(chǔ)上，提供了面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)不斷擴(kuò)充的可能，使其具有良好的擴(kuò)展性。多態(tài)性則提供了使用的靈活性。面向?qū)ο蠹夹g(shù)提供了很好的開發(fā)、調(diào)試和擴(kuò)充系統(tǒng)的手段，因此本文采用了該方法實現(xiàn)軟件的設(shè)計開發(fā)。 零件識別軟件系統(tǒng)整體功能設(shè)計 用戶界面是否友好是衡量應(yīng)用程序質(zhì)量的一個重要方面，在 DOS環(huán)境下，用C 語言設(shè)計友好的用戶界面，往往要花費很多的精力和時間，尤其是圖像處理系統(tǒng)，各種功能模塊占用大量內(nèi)存，它們之間往往需要大量的數(shù)據(jù)傳輸，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜 化。另處在 DOS 環(huán)境下，設(shè)計出的界面風(fēng)格各異，給用戶掌握和使用應(yīng)用程序帶來困難。 Windows 操作系統(tǒng)為設(shè)計漂亮、統(tǒng)一、友好的用戶界面提供了一個全新方法。它具有高效內(nèi)存管理、多任務(wù)、多種高效數(shù)據(jù)交換手段等特點， 25 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 而且通過一個圖形設(shè)備接口 (GDI)提供了豐富的、與設(shè)備無關(guān)的圖形處理功能。本系統(tǒng) 采用的系統(tǒng)軟件平臺為 Windows XP, Microsoft SQL Server2021,Matlab。 在線零件識別軟件系統(tǒng)工作界面 在線零件識別系統(tǒng)軟件程序用戶工作界面主界面分成圖像顯示窗口和操作按鈕兩個 窗口 。系統(tǒng)有兩種操作方式 :鼠標(biāo)鍵盤操作和面板按鈕操作方式。鼠標(biāo)操作功能按鈕主要有 :開始、重新采集、識別、添加零件、零件庫管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、識別參數(shù)設(shè)置、初始化、面板操作與鍵盤操作按鈕轉(zhuǎn)換功能按鈕 ?？刂乒衩姘宀僮靼粹o有開始、重新采集、零件識別、信息確定、讀取計 劃文件、報警、退出等功能按鈕，其功能與窗口相應(yīng)按鈕對應(yīng) 各按鈕的功能分別是 : 開始按鈕 :按下，系統(tǒng)開始運行，系統(tǒng)聯(lián)機(jī)燈亮 :進(jìn)入待識別狀態(tài)。 重新采集圖像按鈕 :按下，系統(tǒng)采集圖像，進(jìn)入待識別狀態(tài)。 識別零件按鈕 :按下，識別零件。 識別信息確定按鈕 :按下，識 別正確信息框關(guān)閉，并向下發(fā)送 ok 信號。 報警按鈕 :按下，報警燈關(guān)閉，系統(tǒng)復(fù)原。 讀取計劃文件按鈕 。按下，讀取本次生產(chǎn)計劃文件信息到零件庫。 系統(tǒng)退出按鈕 :按下，關(guān)閉系統(tǒng)運行程序。 根據(jù)在線零件識別系統(tǒng)的設(shè)計要求，軟件系統(tǒng)主要包括 :輸入模塊、輸出模塊、圖像處理識別系統(tǒng)模塊、人機(jī)交互界面模塊 。其中圖像處理識別系統(tǒng)模塊又包括圖像預(yù)處理、故障處理、參數(shù)設(shè)置、圖像匹配、零件庫等功能模塊。軟件系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖見圖 41 ： 41 在線零件識別軟件系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT26 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖像模式識別中模板匹配的基本概念以及基本算法 認(rèn)知是一個把未知與已知聯(lián)系起來的過程。對一個復(fù)雜的視覺系統(tǒng)來說，他的內(nèi)部常同時存在著多種輸入和其他知識共存的表達(dá)形式。感知是把視覺輸入與事先已有表達(dá)結(jié)合的過程，而識別與需要建立或發(fā)現(xiàn)各種內(nèi)部表達(dá)式之間的聯(lián)系。匹配就是建立這些聯(lián)系的技術(shù)和過程。建立聯(lián)系的目的是為了用已知解釋未知 。 模板匹配是數(shù)字圖像處理的重要組成部分之一。把不同傳感器或同一傳感器在不同時間、不同成像條件下對同一景物獲取的兩幅或多幅圖像在空間上對準(zhǔn) ,或根據(jù)已知模式到另一幅圖中尋找相應(yīng)模式的處 理方法就叫做模板匹配。 模板匹配法 ： 在機(jī)器識別事物的過程中，常常需要把不同傳感器或同一傳感器在不同時間、不同成像條件下對同一景象獲取的兩幅或多幅圖像在空間上對準(zhǔn)，或根據(jù)已知模式到另一幅圖像中尋找相應(yīng)的模式，這就叫匹配。在遙感圖像處理中需要把不同波段傳感器對同一景物的多光譜圖像按照像點對應(yīng)套準(zhǔn)，然后根據(jù)像點的性質(zhì)進(jìn)行分類。如果利用在不同時間對同一地面拍攝的兩幅照片，經(jīng)套準(zhǔn)后找到其中特征有了變化的像點，就可以用來分析圖中那些部分發(fā)生了變化；而利用放在一定間距處的兩只傳感器對同一物體拍攝得到兩幅圖片，找出對應(yīng)點 后可計算出物體離開攝像機(jī)的距離，即深度信息。 一般的圖像匹配技術(shù)是利用已知的模板利用某種算法對識別圖像進(jìn)行匹配計算獲得圖像中是否含有該模板的信息和坐標(biāo)； 42 原始圖像 27 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 基本算法： 我們采用以下的算式來衡量模板 T（ m,n)與所覆蓋的子圖 Sij（ i,j)的關(guān) 系，已知原始圖像 S(W,H)，如圖 42所示 。 利用以下公式衡量它們的相似性： 211( , ) [ ( , ) ( , ) ]MN ijmnD i j m n T m nS?????? 221 1 1 1 1 1[ ( , ) ] 2 ( , ) ( , ) [ ( , ) ]M N M N M Nij ijm n m n m nm n m n T m n T m nSS? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? 上述公式中第一項為子圖的能量，第三項為模板的能量，都和模板匹配無關(guān)。第二項是模板和子圖的互為相關(guān)，隨（ i， j）而改變。當(dāng)模板和子圖匹配時，該項由最大值。在將其歸一化后，得到模板匹配的相關(guān)系數(shù)： 11221 1 1 1( , ) ( , )( , )[ ( , ) ] [ ( , ) ]MN ijmnM N M Nijm n m nm n T m nR i jm n T m nSS??? ? ? ?????? ? ? ? 當(dāng)模板和子圖完全一樣時， 相關(guān)系數(shù) R(i， j) = 1。在被搜索圖 S 中完成全部搜索后，找出 R 的最大值 Rmax(im,jm)，其對應(yīng)的子圖 Simjm 即位匹配目標(biāo)。顯然，用這種公式做圖像匹配計算量大、速度慢。我們可以使用另外一種算法來衡量 T 和 ijs 的誤差，其公式為： 11( , ) [ ( , ) ( , ) ]MN ijmnE i j m n T m nS?????? 計算兩個圖像的向量誤差，可以增加計算速度，根據(jù)不同的匹配方向選取一個誤差閥值 E0，當(dāng) E(i， j)E0 時就停止該點的計算，繼續(xù)下一點的計算。 最終的實驗證明，被搜索的圖像越大 ，匹配的速度越慢；模板越小，匹配的速度越快；閥值的大小對匹配速度影響大 。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT28 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 基于圖像的模板匹配實現(xiàn)零件識別 打開 MATLAB 軟件 并導(dǎo)入目標(biāo)文件夾 template_matching 如 圖 43所示 ： 43 導(dǎo)入界面 運 行 文件夾 template_matching 里面的 程序文件如 圖44所示 ： 29 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 44 運行界面 點擊讀入圖像會彈出圖 45對話框并 分別 讀入圖像 1圖像 2得到如圖 46： 45 讀入圖片對話框 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT30 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 46 讀入圖片 單機(jī)測試按鈕得到如圖 47 的結(jié)果，通過測試出的相似性度量 可以得出識別結(jié)果：這兩個零件是不同類型的。 47 測試結(jié)果 31 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 第 5 章 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 機(jī)器視覺技術(shù)經(jīng)過幾十年的探索和發(fā)展，形成了功能較強(qiáng)、使用方便的實用的工業(yè)系統(tǒng)。其具有非接觸、在線實時、速度快、精度合適、現(xiàn)場抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，能實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的零廢品生產(chǎn)的目標(biāo)，適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展要求，在實際中顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。本文結(jié)合機(jī)器視覺技術(shù)和圖像處理技術(shù)，以柔性制造系統(tǒng)中的在線機(jī)械零件的自動識別為研究對象，開展基于機(jī)器視覺技術(shù)的零件自動識別系統(tǒng)的研究工作，現(xiàn)將本文的主要研究工作進(jìn)行總結(jié) : 線零件識別系統(tǒng) 的研究意義和必要性。 、總體設(shè)計、系統(tǒng)工作原理以及硬件的搭建。 （用 SQL2021 說明）。 ，零件識別實現(xiàn)進(jìn)行了介紹。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT32 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 致 謝 本文是在 王富治 老師 和劉磊老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計的編寫、修改，每一步都有 王 老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。在 王 老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我， 給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學(xué)習(xí)的榜樣。使我的知識層次又有所提高。同時感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉也是完成本論文的基礎(chǔ)。也感謝我同一組的組員和班里的同學(xué)是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。再次真誠感謝所有幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。由于經(jīng)驗匱乏，能力有限，設(shè)計中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。 33 柔性制造系統(tǒng)在線零件識別系統(tǒng) 【 參考文獻(xiàn) 】 [1] 張廣軍 ， 機(jī)器視覺 .北京 :科學(xué)技術(shù)出版社， 2021, 12 [2] Snyder, W .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021, 34 [3] 梁吉 ， 視覺檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用，微計算機(jī)信息， 2021, 19 (12) :4446 [4] 關(guān)勝曉 .機(jī)器視覺及其應(yīng)用發(fā)展 .自動化博覽， 2021, 22 (3) :8892 [5] 梁吉，蔣式勤 ，等 視覺檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 .微計算機(jī)信息， 2021,19(2):4445 [6] 顏發(fā)根 ,劉建群 ,等機(jī)器視覺及其在制造業(yè)中的應(yīng)用 .機(jī)械制造， 2021,42(483):2830 [7] 周國清 ,周曉芳 .計算機(jī)視覺以及應(yīng)用 .中國計算機(jī)用戶， 1996, 8:8790 [8] 賈云得 ， 機(jī)器視覺 .北京 :科學(xué)出版社， 2021, 910 [9] 高文，陳熙霖 .計算機(jī)視覺 .北京 :清華大學(xué)出版社 1999,46 [10]羅宇華 ， 計算機(jī)視覺 .北京 :人民郵電出版社， 1990, 25 [11]吳文榮，基于機(jī)器視覺柔性制造島在線零件識別的研究。電子科技大學(xué) 2021,529