基于機(jī)器視覺(jué)的高精度指針式儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究.pdf

1、指針式儀表在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛,由于儀表經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后會(huì)產(chǎn)生一定的誤差,為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,需要按時(shí)對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定。目前,傳統(tǒng)的檢定方法是采用人工讀數(shù)的檢定辦法,人工檢定在示值判讀方面會(huì)受到觀(guān)察角度以及觀(guān)察距離的影響,檢定精度較低,而且檢定者在長(zhǎng)期用眼之后,容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞,對(duì)檢定精度的影響更為嚴(yán)重。
　　本文將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)引入到指針式儀表的檢定系統(tǒng)中,用圖像傳感器和計(jì)算機(jī)等設(shè)備代替檢定人員的眼睛,既可以消除人眼長(zhǎng)

2、時(shí)間工作產(chǎn)生的疲勞,還可以提高檢定的效率和精度。本文主要完成了以下幾方面的工作:
　　完成了自動(dòng)檢定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),明確了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,對(duì)檢定系統(tǒng)的光學(xué)環(huán)境、圖像采集裝置以及運(yùn)動(dòng)控制裝置進(jìn)行了分析討論。本系統(tǒng)采用LED光源以及散射照明的方式營(yíng)造檢定系統(tǒng)的光學(xué)環(huán)境,減少光照條件對(duì)圖像采集質(zhì)量的影響,采用帶有USB接口的CMOS型攝像機(jī)作為圖像采集裝置,在LabVIEW軟件平臺(tái)上對(duì)圖像進(jìn)行采集和處理;采用卓立漢光KSA型電控位移平臺(tái)

3、以及MC600控制箱作為運(yùn)動(dòng)控制裝置。
　　完成了對(duì)儀表圖像的預(yù)處理操作。針對(duì)采集的表盤(pán)圖像特點(diǎn),利用空間校正的方法對(duì)圖像的失真進(jìn)行了校正;利用空間的幾何變換方法調(diào)整圖像中出現(xiàn)的扭曲等現(xiàn)象;采用灰度等間距插值與局部直方圖均衡化相結(jié)合的方法完成了圖像的增強(qiáng),增強(qiáng)了有用區(qū)域與背景區(qū)域的對(duì)比度;采用NILowPassVI函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行了濾波;采用類(lèi)間方差最大法對(duì)圖像進(jìn)行了二值化閾值分割。
　　完成了儀表表盤(pán)圖像的特征提取以及示值的

4、判讀。對(duì)形態(tài)學(xué)操作中的細(xì)化算法進(jìn)行了改進(jìn),采用m連通的方法消除了圖像中存在的二義性,采用裁剪算法消除了細(xì)化后圖像中出現(xiàn)的“毛刺”現(xiàn)象,并利用改進(jìn)的m連通與裁剪算法對(duì)指針與表盤(pán)刻度進(jìn)行了細(xì)化,使得細(xì)化后的指針與刻度可以近似由一個(gè)像素點(diǎn)連接而成;采用差影法加運(yùn)算、減運(yùn)算以及異或運(yùn)算和連通域提取算法得到指針與刻度線(xiàn)的特征;采用最小二乘法進(jìn)行直線(xiàn)的擬合,獲得指針與刻度線(xiàn)所在的直線(xiàn);最后通過(guò)計(jì)算指針?biāo)谥本€(xiàn)與零刻度線(xiàn)所在直線(xiàn)之間的距離獲得指針的示