论文部分内容阅读
高精度指针式仪表由于精度高、价格低廉等优点,在工业生产中应用范围广泛。然而在仪表长期使用的过程中,操作磨损、环境条件变化等时有发生,会对仪表的测量精度造成影响,因而我国规定指针式仪表必须定期检定。仪表检定的自动化早已成为仪表检定行业的研究趋势,能够将人力从繁杂疲劳的工作中解放出来。然而,目前这种自动化的仪表检定系统并未得到广泛应用,其准确度、通用性一般较差,而且极易产生视点误差,价格也比较昂贵。针对这些问题,本文展开一系列研究,主要研究内容包括:首先对指针式仪表读数识别中多种图像处理及特征提取算法进行深入研究,对获取的图像逐步处理并提取刻度线及指针边缘特征,并提出了LSD(Line Segment Detector,LSD)法与最小二乘法相结合的直线提取方法,更准确地获取刻度线及指针的直线位置,从而拟和出刻度线及指针的直线方程。其次对高精度指针式仪表的读数识别方法展开研究,为解决单目视点误差问题,本文分析镜头平面与仪表平面存在角度且镜头光学中心与指针旋转中心存在位移的视点误差模型,给出视点误差的计算方法。并进一步提出基于“三点一线”的读数方法,该方法采用模板匹配技术定位被检刻度坐标并获得被检刻度线与刻度圆弧的交点,经计算后控制视觉系统移动至被检定刻度线的正上方,使视觉系统中心、指针及指针在反光镜中的影在同一直线上,并采用放大的距离法获取指针读数。该方法在提高读数的精度和准确性的同时,能够完成不同规格仪表的检定,保证了通用性。在以上理论研究的基础上,本文设计并实现一套针对0.5级高精度指针式仪表的自动检定系统,完成包括标准源、精密位移台、视觉系统等硬件的搭建,并进行各软件模块的开发,对系统软件界面进行设计。由于实验中发现光照强度对系统读数结果会产生影响,因而设计了智能照明控制系统。事先通过实验拟和出灰度平均值与曝光时间的线性关系并确定光照环境最佳时的平均灰度值,当光照变化时,即可估算出镜头最佳曝光时间,使系统自适应光照环境。最后本文通过大量实验对系统进行验证,实验结果表明系统的准确性、稳定性及通用性良好,检定效率显著高于人工检定效率。