reconocimiento de formas y colores con labview

8/20/2019 Reconocimiento de formas y colores con Labview

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S.E.P. S.E.S.T.N.M. T.N.M

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

UNIDAD DE INGENÍERA MECATRÓNICA

Reporte: Reconocimiento de colore ! "orm# en L#$%ie&

MATERIA: CAM

PRO'ESOR: Ing. Jesús Paredes Pedraza

PRESENTAN:

Celaya Celis Héctor

De Alba Gómez Mario Ariel

Daz !ó"ez #rancisco Ja$ier

Gayt%n Garca Anali

&eyes Castre'ón Daniel (nri)*e

+%nc,ez Delgado Carlos Alberto

ÍNDICE

Mete"ec- Méico- /0 de diciembre del 1/02.


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1. INTRODUCCIÓN.......................................................................3

2. DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA.................................................4

3. OBJETIVOS..............................................................................5

4. DESARROLLO...........................................................................6

4.1 Adquisici! "! #i"$%& '"() d" i$*+"!"s..................................6

4.2 P'&c"s($i"!#& %('( ") '"c&!&ci$i"!#& d" c&)&'"s....................6

4.3 P'&c"s($i"!#& %('( ") '"c&!&ci$i"!#& d" ,&'$(s +"&$-#'ic(s. 7

4.4 I!#"',( c&! )( #('/"#( ('dui!&................................................8

0. RESULTADOS...........................................................................9

0.1 Di(+'($( ( )&qu"s.................................................................9

0.2 P(!") '&!#().........................................................................10

0.3 T('/"#( "#"'!(......................................................................100.4 P'u"(s.................................................................................11

. CONCLUSIONES......................................................................12

5. UENTES DE CONSULTA..........................................................13

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1. INTRODUCCIÓN

Las técnicas de control inteligente basadas en el reconocimiento de patronesson cada vez más demandadas dentro del sector industrial debido a su alta

eficiencia y nivel de confiabilidad. El reconocimiento de imágenes en específico

ha sido aplicado satisfactoriamente a diversos procesos de manufactura,

permitiendo realizar tareas de monitoreo y control de calidad sin la necesidad

de operadores humanos y de forma totalmente automatizada.

En la actualidad existen plataformas de desarrollo de software ue facilitan la

implementaci!n de aplicaciones para el reconocimiento de patrones enimágenes, permitiendo ue desarrolladores con pocos conocimientos en las

áreas de control, procesamiento de se"ales e inteligencia artificial sean

capaces de implementar este tipo de aplicaciones.

La presente práctica presenta la descripci!n y desarrollo de un sistema de

reconocimiento de colores y formas mediante el software Labview. En ella se

especifican operaciones como la programaci!n a bloues de la aplicaci!n y su

interfaz con la tar#eta arduino.

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2. DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

$omo se mencion! anteriormente la presente práctica busca el desarrollo de

una aplicaci!n capaz de reconocer colores y formas en tiempo real. %ara ello seha hecho uso de las siguientes herramientas&

16 S&,#7('" L(8i"7 d" N(#i&!() I!s#'u$"!#s

26 T('/"#( A'dui!& UNO

36 9"C($

46 P(#'&!"s +"&$-#'ic&s d" 8('i&s c&)&'"s

Los colores propuestos para el reconocimiento han sido azul, ro#o y verde,

mientas ue las figuras propuestas han sido triangulo circulo y cuadrado.

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La práctica puede describirse ba#o los siguientes parámetros&

'( )aciendo uso del m!dulo de *Vision and motion” de Labview, se genera

un programa a bloues capaz de aduirir imágenes de la webcam en

forma continua, procesarlas y reconocer patrones.+( El programa reuiere de un entrenamiento basado en muestras, por lo

ue se generan éstas a base de los patrones geométricos y colores a

reconocer para posteriormente emplearse en el entrenamiento.( -ediante la librería externa “Makerhub” se genera una subrutina dentro

del programa la cual permite la comunicaci!n con la tar#eta arduino

entre otras tar#etas(./( 0l e#ecutar la aplicaci!n y mostrarle los patrones geométricos, este los

reconocerá y encenderá un led virtual dentro de la aplicaci!n seg1n sea

el caso de forma y color detectado2 de forma paralela al led virtual se

activará un led real mediante la tar#eta arduino.

3. OBJETIVOS

• 3esarrollar un programa capaz de reconocer colores y encender un led

virtual dentro de una aplicaci!n seg1n sea el caso.

• 3esarrollar un programa capaz de reconocer formas geométricas y

encender un led virtual dentro de una aplicaci!n seg1n sea el caso.

• 3esarrollar una subrutina capaz de sincronizar el reconocimiento de

formas y colores con la activaci!n de leds físicos mediante una tar#eta

arduino.

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4. DESARROLLO

4.1 Adquisici! "! #i"$%& '"() d" i$*+"!"s

La aduisici!n de imágenes en tiempo real se ha realizado por medio del

bloue de *visi!n acuisition4. Este bloue permite aduirir imágenes de una

cámara conectada al ordenador en los formatos de una sola toma, aduisici!n

continua, aduisici!n finita, etc. %ara este caso se ha configurado en

aduisici!n continua con procesamiento en línea.

5a ue la aplicaci!n es de procesamiento continua, todos los m!dulos uedarán

definidos dentro de un bucle *while4 infinito

$abe resaltar ue la imagen es inicialmente almacenada en un buffer previo a

su procesamiento en el bucle antes mencionado, este buffer se muestra en la

anterior imagen mediante la etiueta 6-07. Esto se realiza con la intenci!n de

detectar errores generados en la cámara.

0l bloue de visi!n acuisition se le conecta un bot!n de stop el cual detendrá

la aplicaci!n.

4.2 P'&c"s($i"!#& %('( ") '"c&!&ci$i"!#& d" c&)&'"s

%ara el reconocimiento de colores se ha empleado el m!dulo de *visi!n

assistant4 dentro del software Labview. %ara ello, el m!dulo se ha configuradoba#o la definici!n de color color location, la cual habilita al sistema para

reconocer un patr!n de color al instante ue este entra en nuestra área de

visi!n.

En el 86, el vision assistant se ha colocado dentro del bucle while infinito ya

ue el procesamiento de la imagen será continuo. 3entro de los controles de

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salida se ha habilitado en *number of matches4 con la intenci!n de ue al

reconocer un color el sistema envie un valor numérico de ' a la salida2 el

number of matches se habilito para cada uno de los colores ue el sistema

reconocerá.

3ebe resaltarse ue a la salida del control number of matches se coloc! un

comparador l!gico de tal suerte ue se genere una condici!n l!gica de

verdadero respectiva al reconocerse cierto color. Estas condiciones l!gicas de

salida activarán un con#unto de leds indicadores dentro de la aplicaci!n así

como un con#unto de leds reales vía la tar#eta arduino.

4.3 P'&c"s($i"!#& %('( ") '"c&!&ci$i"!#& d" ,&'$(s +"&$-#'ic(s

El desarrollo de esta funci!n sigui! un procedimiento en su mayoría

euivalente al reconocimiento de colores. 3e forma euivalente, se emple! unsegundo m!dulo de visi!n assistant conectado en serie con el primero.

En esta ocasi!n, primeramente se emple! un *color plane extraction4 de las

funciones de procesamiento a color, lo anterior con la intenci!n de transformar

nuestras imágenes a color aduiridas a imágenes en escala de grises.

%osteriormente, se emple! la funci!n de *pattern matching4 contenida en las

utilidades de -achine 8isi!n. En total se emplearon de estas funciones, una

para cada patr!n geométrico.

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3e forma análoga al reconocimiento de colores, se activ! el control de number

of matches y se conectaron las salidas a comparadores l!gicos de igualdad con

la finalidad de activar indicadores leds( físicos y virtuales.

9inalemente, se conectar!n + funciones de gran importancia al programa fuera

del bucle while infinito& un indicador de error y un liberador de memoria. El

indicador de error tiene la funci!n de mostrar un cuadro de dialogo dando una

descripci!n de un error en caso de generarse, el liberador de memoria elimina

la imagen almacenada en el buffer liberando la secci!n de memoria empleada.

4.4 I!#"',( c&! )( #('/"#( ('dui!&

%ara esta funci!n se emple! la librería *-a:erhub4 descargada mediante el 86

%ac:age -anager. 3espués de instalarse, para su correcto funcionamiento debe

actualizarse el firmware de la tar#eta arduin mediante el siguiente

procedimiento&

'. $onectar la tar#eta 0rduino al ordenador.+. 0brir Labview.. ;eleccionar la pesta"a de ? Linx =? Linx 9irmware

@izard./. 0ctualizar el firmware de arduino.

Ana vez instalada la librería y actualizado el firmware de la tar#eta se

procederá a explicar el desarrollo del programa.

%rimeramente se inicializ! el uso de la tar#eta mediante el m!dulo *Initialize”,

para ello se gener! un control visible también en el front panel( cuya finalidad

es seleccionar el puerto $B- al ue ha sido conectado la tar#eta antes de

correr el programa.

0cto seguido, se procedi! a introducir el m!dulo *digital write4 con la finalidad

de controlar el estado l!gico de las salidas digitales de la tar#eta. 3ebe notarse

el cuadro azul conectado a este m!dulo, el cual representa un con#unto de

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constantes ue indican los n1meros de los pines en la tar#eta a ser

controlados.

Btro elemento de gran importancia a definirse en el m!dulo de digital write

corresponde al control ue indicará el cuándo deben activarse los pines antes

definidos, para ello se gener! un array de variables booleanas capaz de

concentrar los valores generados por los comparadores de igualdad a la salida

de los m!dulos del *vision assistant4. 5a ue el m!dulo de digital write admite

solo valores de control booleanos, el array puede ser conectado directamenteal mismo.

9inalmente, se generaron los m!dulos necesarios para finalizar la e#ecuci!n del

programa ubicados fuera del bucle while infinito. Estos m!dulos son un digital

close, un general close y un indicador de error.

El digital close deshabilita los puestos digitales en la tar#eta, borrando los

valores escritos previamente en esta. El close o general close termina la

conexi!n con la tar#eta liberando el puerto $B- empleado para la

comunicaci!n. El indicador de error muestra una descripci!n de la naturaleza

del error en caso de generarse alguno.

0. RESULTADOS

0.1 Di(+'($( ( )&qu"s0 continuaci!n se muestra una imagen del diagrama a bloues completo&

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0.2 P(!") '&!#()

El panel frontal está compuesto por / elementos&

• 6mage out& 8entana donde se muestra el video capturado por la

webcam.• Leds indicadores& -uestran el patr!n detectado seg1n sea el caso.

• ;erial %ort& %ermite al usuario determinar el puerto en el ue se ha

conectado la tar#eta.• Cot!n de stop& detiene el programa.

0 continuaci!n se muestra una imagen del panel frontal&

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0.3 T('/"#( "#"'!(

La tar#eta arduino se encuentra conectada a D leds indicadores ue son el

euivalente físico de los mostrados en el panel frontal. $abe aclarar ue en la

tira de leds con colores variados, el color de los leds corresponde con el color

detectado por el software 0 continuaci!n se muestra su estructura&

0.4 P'u"(s

0 continuaci!n se muestran imágenes del software e#ecutándose, haciendo el

reconocimiento de distintos patrones geométricos y activando los euivalentes

leds físicos mediante la tar#eta arduino.

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. CONCLUSIONES

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0 pesar de ue el reconocimiento se muestra muy estable después de aplicar

una extracci!n de plano y traba#ar ba#o escala de grises, el sistema sigue

siendo susceptible a perturbaciones externas, sobre todo al cambio de

luminosidad ambiental. Btra observaci!n es la ralentizaci!n del procesamiento

generada por la aplicaci!n de esta técnica, ue si bien no disminuye las

capacidades funcionales del reconocimiento, si lo vuelve visualmente menos

atractivo.

;e puede destacar la curva de aprendiza#e de Labview por ser bastante

reducida, pues el desarrollo de esta aplicaci!n consumi! un periodo

aproximado de dos semanas partiendo de un conocimiento nulo del software.

Labview se presente como una buena oportunidad para generar aplicaciones

industriales y es ideal para ingenieros con poco o nulo conocimientos de

electr!nica, control y procesamiento de se"ales.

5. UENTES DE CONSULTA

• https&www.youtube.comwatchFvG8)B$:pH9It/JindexGIKJlistG@L

• https&www.youtube.comwatchFvG$lxi;Co9xcJindexGIDJlistG@L

• www.ni.comlabviewesa

• www.ni.comlabviewvision

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https://www.youtube.com/watch?v=VHOCkpKF7t4&index=78&list=WLhttps://www.youtube.com/watch?v=ClxiSBoFxNc&index=76&list=WLhttp://www.ni.com/labview/esa/http://www.ni.com/labview/vision/https://www.youtube.com/watch?v=VHOCkpKF7t4&index=78&list=WLhttps://www.youtube.com/watch?v=ClxiSBoFxNc&index=76&list=WLhttp://www.ni.com/labview/esa/http://www.ni.com/labview/vision/

reconocimiento de formas y colores con labview

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