基于机器视觉的电磁式指示仪表校验装置研究

摘要

计量检测部门要对指示仪表进行校准和检定，以确认指示仪表是否合格。目前该工作中的表盘读数获取主要由人来完成的，这种采用人工读取和记录表盘数据的方式，存在着工作效率低，检测精度难以保证等缺陷。如何解决上述问题已越来越引起计量检测部门的关心，本文论述了基于机器视觉方法的指示仪表检测技术，以CCD摄像机为基础，通过图像处理和图像识别技术进行指示仪表的自动校准。
　　论文论述了电磁式指示仪表表盘指针和刻线位置的数字图像处理和图像识别方法以及电压表、功率表校准的实现过程。给出了基于机器视觉的电磁式指示仪表校准装置的组成结构。分析并研究了可用于指针图像处理的图像分割、图像滤波、边缘点提取、直线拟合、平行直线求距等运算方法。采用投影算法、减影算法、Hough变换等方法进行预处理，拟合出指针直线方程和长刻线直线方程。根据拟合出的指针直线方程和长刻线直线方程计算出两者之间的距离，并根据预先设定的阈值，判断两者是否重合，如未重合，则驱动标准源，根据判断更改指针位置，并再次判断，直到重合。这就完成了一次校准过程。
　　为了解决了原有三维平移台量程较小和原有光源无法实现多种类型仪表检测的缺陷，改进设计了三维平移台，用于调节被校准仪表和光源的位置；改进设计了光源，实现光源亮度可调。改进了标准源和计算机之间的通讯算法，设计了电流表和功率表自动校准模块。经过大量实验证明，该系统重复精度达到28，远高于人工最佳状态下70mμmμ的校准精度。校准时间由人工校准20分钟减少到12分钟。

目录

基于机器视觉的 电磁式指示仪表校验装置研究

STUDY ON CALIBRATING DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC INDICATING INSTRUMENT BASED ON MACHINE VISION TECHNOLOGY

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 机器视觉技术

1.2 基于机器视觉的电磁式指示仪表研究的目的及意义

1.3 电磁式指示仪表校准的国内外研究现状

1.3.1电磁式指示仪表校准的国外发展现状

1.3.2电磁式指示仪表校准国内发展状况

1.4 主要研究内容

第2章 视觉电磁式指示仪表校准系统设计

2.1 视觉校准系统工作原理

2.2 视觉校准装置机械结构设计

2.3 视觉校准系统的软件结构设计

2.4 本章小结

第3章 视觉校准系统的硬件设计

3.1 图像采集系统

3.2 平移台电机控制系统

3.3 光源设计

3.4 自动调焦系统设计

3.5 标准源与计算机的通信

3.6 本章小结

第4章 视觉校准系统的图像处理软件设计

4.1 指针和刻线的图像分割

4.1.1灰度级阈值法

4.1.2边缘检测法

4.1.3减影算法分割指针图像

4.1.4缩小刻线查找范围

4.1.5投影法分割刻线图像

4.2 指针和刻线的边缘点提取

4.2.1指针边缘点提取

4.2.2指针直线滤波

4.2.3指针边缘拟合

4.2.4刻线边缘拟合

4.3 平行直线求距

4.4 本章小结

第5章 CCD摄像机校准及不确定度分析

5.1 CCD摄像机的像素尺寸当量的校准

5.2 测试结果：

5.2.1实验数据

5.2.2功率表全量程系统重复性实验

5.2.3功率表单点测量分析

5.2.4光源调整重复性实验

5.3 误差的来源及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢