Sistem kamera untuk mengira bintik gelap pada serbuk putih (Spot Counter), untuk perniagaan alat pengukuran di Thailand

Latar belakang masalah

Cabaran kes ini ialah mengira bintik gelap (butiran pigmen atau bintik hitam) pada serbuk putih di dalam dulang daripada imej kamera, menggantikan pengiraan satu per satu dengan mata. Pelanggan ialah sebuah syarikat perniagaan peralatan pengukuran di Thailand, dan kawasan yang perlu diperiksa bersaiz 8x10 sentimeter.

Secara umumnya, mengira bintik kecil pada permukaan putih dengan mata mengambil masa, dan hasilnya bergantung pada orang yang mengira. Perisian yang mengira daripada imej menilai setiap dulang dengan set kriteria yang sama, dan memaparkan hasil pada skrin untuk dilihat oleh pengguna serta-merta.

Keperluan dan kekangan

Sistem perlu dapat mengira bintik daripada imej keseluruhan dulang, dan membolehkan pengguna melaras sendiri kriteria tanpa perlu mengubah suai perisian. Keperluan utama daripada dokumen cadangan projek adalah seperti berikut.

• Mengira bintik gelap pada serbuk putih di dalam dulang, dengan kawasan pemeriksaan 8x10 sentimeter
• Pengguna boleh menetapkan sendiri tahap kegelapan bintik yang dikira
• Memaparkan hasil kiraan pada skrin perisian
• Menggunakan kamera warna dengan kanta 8 mm yang dipasang pada sudut atas di atas dulang, disambungkan kepada komputer yang diserahkan berserta perisian

Bagaimana perisian mengira bintik daripada imej kamera berfungsi, dan mengapa kaedah ini dipilih

Perisian Spot Counter merakam imej pegun dulang, menukar imej kepada hitam putih mengikut kriteria keamatan (Intensity) dan saiz bintik (Size), kemudian mengira bintik yang memenuhi kedua-dua kriteria. Kami memilih kaedah ini kerana keperluan kerja menetapkan bahawa pengguna mesti dapat menentukan sendiri tahap kegelapan bintik yang dikira. Kriteria keamatan menjawab keperluan ini secara langsung, dan kriteria saiz membantu menyingkirkan kesan kecil yang bukan bintik sebenar.

1. 1

   Hidupkan mesin dan perisian sedia digunakan

   Apabila mesin dihidupkan, perisian terbuka dengan sendirinya. Skrin kiri memaparkan imej langsung daripada kamera (Preview) supaya pengguna dapat meletakkan dulang di dalam bingkai imej.

2. 2

   Tekan Run untuk merakam imej pegun

   Pengguna menekan butang Run atau kekunci Enter pada papan kekunci, dan perisian merakam imej pegun dulang pada skrin kiri.

3. 3

   Mengasingkan bintik daripada permukaan serbuk dengan Threshold

   Perisian menukar imej kepada hitam putih mengikut nilai Intensity dan Size yang ditetapkan, kemudian memaparkan hasil pada skrin kanan berserta bulatan merah pada setiap bintik yang dikesan.

4. 4

   Membaca jumlah bintik

   Ruangan Result memaparkan jumlah bintik sebagai integer. Jika lebih daripada 500 bintik ditemui, paparan akan menunjukkan over 500. Pengguna boleh menekan butang Mark ON/OFF untuk menghidupkan atau mematikan bulatan merah.

5. 5

   Melaras kriteria pada halaman Config

   Perisian meminta pengesahan setiap kali sebelum memasuki halaman Config. Pengguna boleh melaras nilai Intensity dan Size melalui peluncur, ruangan menaip nombor, dan butang mengurangkan atau menambah nilai. Nilai yang ditetapkan kekal walaupun mesin dimatikan dan dihidupkan semula.

Hasil penyerahan

Kami menyerahkan set pengiraan bintik yang sedia digunakan, terdiri daripada perangkat keras dan perisian yang dibangunkan untuk kerja ini. Senarai item yang diserahkan adalah seperti berikut.

• Perisian Spot Counter: antara muka pengguna, pemprosesan imej dan pengujian perisian
• Komputer yang telah dipasang dengan perisian
• Kamera warna dan kanta 8 mm untuk dipasang pada sudut atas di atas dulang
• Pemasangan dan konfigurasi sistem
• Susulan penyelesaian masalah selepas penyerahan

Langkah pelaksanaan

Kerja ini mengambil masa dari tahun 2016 hingga Mei 2017, bermula dari cadangan projek hingga susulan selepas penyerahan. Urutan kerja adalah seperti berikut.

1. Tahun 2016: mengemukakan sebut harga dan cadangan projek, serta menentukan keperluan sistem
2. Mac 2017: menyerahkan komputer berserta perisian, kamera warna dan kanta
3. Mac–April 2017: menyediakan senarai ujian fungsi perisian
4. Mei 2017: menyemak imej daripada pelanggan, mengesyorkan pengaturan pencahayaan dan menghantar kamera Cube 5 MP untuk percubaan

Mengapa hasil kiraan berulang tidak sama selepas penyerahan, dan apakah syor kami

Puncanya ialah pencahayaan yang tidak merata di seluruh dulang. Selepas penyerahan, didapati bahawa kiraan berulang memberikan nilai yang tidak sama dan perisian tersilap mengesan bintik hitam. Kami menyemak imej yang dihantar oleh pelanggan dan mendapati permukaan serbuk tidak sama terang di seluruh dulang, lalu mengesyorkan pencahayaan diatur supaya terang secara sekata, dan menghantar kamera Cube 5 MP berserta aksesori kanta kepada pelanggan untuk percubaan.

Hasil yang dapat disahkan daripada dokumen penyerahan

Hasil yang dapat disahkan ialah penyerahan dan pengujian fungsi perisian. Pada Mac 2017, kami menyerahkan komputer dengan perisian Spot Counter, kamera warna dan kanta kepada pelanggan perniagaan peralatan pengukuran, dan menyediakan senarai ujian pada Mac–April 2017.

Senarai ujian merangkumi pembukaan perisian secara automatik, imej langsung dan imej pegun, imej hitam putih berserta bulatan merah, ruangan Result, paparan over 500, dan pengingatan nilai Intensity dan Size selepas mesin dimatikan. Kes ini tidak mempunyai angka pengukuran berkaitan masa atau ketepatan kiraan, dan hasil percubaan kamera Cube tidak direkodkan.

Apakah yang kita pelajari

Prinsip penting kerja mengira bintik daripada imej ialah mengatur pencahayaan supaya sekata sebelum menetapkan kriteria. Prinsip yang diperoleh daripada kerja ini adalah seperti berikut.

• Atur pencahayaan sebelum menetapkan kriteria. Jika pencahayaan tidak sekata, permukaan di bahagian yang lebih gelap akan kelihatan seperti bintik, dan pelarasan Threshold tidak dapat menyelesaikannya sepenuhnya. Dalam kerja ini, hasil kiraan berulang yang tidak sama berpunca daripada pencahayaan yang tidak merata di seluruh dulang.
• Angka yang dikira oleh sistem mesti dapat disemak melalui imej. Bulatan merah pada setiap bintik yang dikira membolehkan pengguna melihat apa yang telah dikira oleh perisian, dan imej yang sama digunakan untuk mencari punca apabila hasil tidak normal.
• Kriteria yang boleh dilaras oleh pengguna mesti mempunyai langkah kawalan. Nilai yang dilaras mempengaruhi kiraan setiap dulang selepas itu, oleh itu perisian ini meminta pengesahan sebelum memasuki halaman Config dan mengingati nilai selepas mesin dimatikan.

Cara menggunakan pendekatan ini pada kerja anda

Jika kerja anda perlu mengira bintik, butiran pigmen atau sesuatu yang berbeza warna daripada latar pada sampel di dalam dulang, anda boleh menggunakan pendekatan yang sama seperti kes ini, iaitu merakam imej dari sudut atas, mengasingkan bintik dengan kriteria keamatan dan saiz, kemudian memaparkan jumlah berserta kedudukan untuk disemak. Bahagian yang perlu disesuaikan ialah kamera, kanta dan pencahayaan, mengikut kawasan pemeriksaan dan saiz bintik anda.

• Sediakan pelbagai sampel sebenar, termasuk bintik yang jelas dan bintik yang pudar, untuk kami gunakan bagi menguji pencahayaan dan menetapkan kriteria Intensity dan Size
• Tentukan saiz kawasan pemeriksaan dan saiz bintik terkecil yang perlu dikira, untuk memilih kamera dan kanta
• Persetujui julat jumlah bintik yang perlu dapat dikira, dan perkara yang patut dipaparkan oleh perisian apabila bintik melebihi julat tersebut
• Tentukan siapa yang berhak melaras kriteria, kerana nilai yang dilaras mempengaruhi kiraan setiap dulang selepas itu