指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計

杜 晨

(酒泉市計量測試檢定所 甘肅 酒泉 735000)

指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計

杜 晨

(酒泉市計量測試檢定所 甘肅 酒泉 735000)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程加快，指針式壓力表在生產(chǎn)和生活設(shè)施方面應(yīng)用率越來越高。傳統(tǒng)的人工讀數(shù)不僅僅增加了工作人員的工作量，降低了讀數(shù)效率，同時也容易導(dǎo)致讀數(shù)準(zhǔn)確度下降，因此基于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)對指針式壓力表進(jìn)行自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計，將會大大提高讀數(shù)效率和準(zhǔn)確性，進(jìn)而為工業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮更加重要的作用和價值。本文對指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了全面分析和論述，僅供參考。

指針式壓力表;自動讀數(shù)系統(tǒng);設(shè)計;原理當(dāng)前指針式壓力表在工業(yè)生產(chǎn)等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，指針式壓力表使用一段時間之后內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)往往會發(fā)生一些改變，進(jìn)而影響具體準(zhǔn)確值。所以需要定期對壓力表進(jìn)行人工檢定，用眼睛觀察表針讀數(shù)，并進(jìn)行記錄，最后送檢分析。這種抄表方式工作量大，且容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此必須要提高指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計水平，從而發(fā)揮應(yīng)用的作用。

一、有關(guān)指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計方法概述

關(guān)于指針式壓力表自動檢定方面，很多人進(jìn)行了研究，當(dāng)前一些檢測分析方法提出了減影技術(shù)+Hough變換方法、指針式溫控儀圖像識別法、圓周區(qū)域累積直方圖法、圖像處理和模式識別技術(shù)、基于LabVIEW軟件平臺的指針式儀表自動檢定系統(tǒng)等很多檢定方法，以期提高自動讀數(shù)效率。上述這些方法各有利弊，需要不斷檢測和反復(fù)驗證，最終確定實用性，不斷改進(jìn)。

為了全面提高指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)的科學(xué)性、有效性和靈敏度，全面滿足不同光照條件下壓力表識別讀數(shù)需求，應(yīng)當(dāng)綜合分析上述技術(shù)的優(yōu)劣，并將計算機(jī)系統(tǒng)、攝像機(jī)、光源等進(jìn)行有效融合，從而提高檢測效率和檢測適用性。具體設(shè)計方法包括:

1.關(guān)于光源的選擇方面。壓力表自動讀數(shù)系統(tǒng)主要的組成部分就是壓力表表盤圖像采集部分，該部分容易受到光照的影響，進(jìn)而對表盤圖像質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致準(zhǔn)確性較低，所以要對光源照明設(shè)備進(jìn)行擇優(yōu)選擇，經(jīng)過調(diào)研分析可知，碗燈DOME光源性能較好，且比較均勻，提高整個圖像的清晰度，所以指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)可以采用DOME光源。

2.指針式壓力表自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計分析

指針式壓力表自動讀數(shù)系統(tǒng)的基本原理是依據(jù)表盤中指針和圓心位置之間的連線、表盤刻度起始位置與圓心之間的位置之間的連線、刻度終點位置和圓心之間的連線互相構(gòu)成的角度之間的聯(lián)系，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。所以要首先確定表盤的中線位置。其次對表盤刻度條、中心位置、指針三個方面數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。主要涉及的內(nèi)容包括:

一是壓力表圖像處理。通過攝像機(jī)設(shè)備對壓力表圖像進(jìn)行拍攝，隨后將其從彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰色圖像，隨后轉(zhuǎn)化為二值圖像的過程。

二是表盤中心位置的確定。表盤中線位置的確定直接影響到整個提取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，所以對于表盤中心位置的確定要堅持科學(xué)的原則進(jìn)行全面分析。到底如何確定表盤的中心位置呢，通過對歷史文獻(xiàn)成果資料進(jìn)行查找和分析，綜合判斷，從而確定一下步驟來確定表盤的中心位置:

首先表盤的中心位置是在整個表盤的正中心的，如果壓力表安裝不平衡，那么表盤的中心位置也會有所偏差，所以要確定壓力表安裝方位是否處于水平狀態(tài)。利用專家文獻(xiàn)中所提到的Hough變換方法，從而算出壓力表二值圖像中白色表盤的邊緣圖形，進(jìn)而運用科學(xué)計算方法計算出整個表盤的中心位置，畫出圓心。

其次確定好圓心之后，以圓心為中心尋找表盤的實際中心位置，主要是利用Hough變換法計算出指針旋轉(zhuǎn)軸的圓形，從而按照上述計算方式得出表盤的實際中心位置取點。通過將兩個圓心之間的具體位置進(jìn)行比較分析，最終確定表盤中心點的具體位置。由于運用上述變換方法所得出的圓形與實際的指針旋轉(zhuǎn)軸之間并不溫和，所以需要進(jìn)行反復(fù)驗證分析和科學(xué)計算，提高計算精度。

三是進(jìn)行指針式壓力表表盤刻度和指針的提取。按照第一步所說的二值化圖像處理法，根據(jù)黑色指針和白色表盤的位置區(qū)域為基本參考進(jìn)行位置區(qū)分，將表盤刻度圖像進(jìn)行分離后按照連通度的方式將里面的字母、數(shù)字、漢字等符號去除，只留下刻度，隨后對指針圖像進(jìn)行精細(xì)化處理，形成包含指針圖像的整個表盤設(shè)計圖示。

四是進(jìn)行自動讀數(shù)設(shè)計。通過上述三個步驟就可以得出基本的表盤的圖示，但是表盤所顯示的刻度條并不是非常細(xì)致，但是對于整個讀取過程而言并不影響最終的結(jié)果，所以按照均勻分布理論，可以形成具體的準(zhǔn)確的位置判斷。關(guān)于自動讀數(shù)系統(tǒng)的讀數(shù)流程，主要從以下三個步驟進(jìn)行設(shè)計:一是將每條刻度條和表盤中心點之間的連線的角度以及每天刻度條對應(yīng)的刻度值等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面存儲，形成存儲矩陣庫。二是在此基礎(chǔ)上運用Hough變換法將指針形成的直線進(jìn)行擬合計算，從而確定具體的角度θ。三是在第一步驟形成的存儲矩陣中找到和角度θ相近的兩個角度，從而就可以計算出指針對應(yīng)的具體示值。

五是進(jìn)行測驗分析。按照上述操作步驟完成指針式壓力表自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計后，需要對整個設(shè)計過程和系統(tǒng)設(shè)計效果進(jìn)行反復(fù)驗證和分析。所以按照日常自動讀數(shù)流程進(jìn)行檢驗和分析，與人工讀數(shù)進(jìn)行對比，從而檢驗自動讀數(shù)系統(tǒng)的讀數(shù)精度。

二、結(jié)束語

總之，指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，涉及到多個設(shè)備，所以對設(shè)計人員的要求較高，除了要掌握豐富的理論基礎(chǔ)知識以外還要注重實際應(yīng)用，將理論有效地轉(zhuǎn)化為實踐，才能更好地提高設(shè)計效果。對于指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)，除了要保證讀數(shù)精度以外，還要提高讀取效率，效率和精度都達(dá)到要求，才能更好地發(fā)揮應(yīng)有的功能。本文對指針式壓力表的自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計時考慮相對全面，充分將光源等方面考慮進(jìn)來，從而極大地提高了檢測精度，并且經(jīng)過對比分析，自動讀數(shù)系統(tǒng)設(shè)計后讀取效率也大大提高，值得在相關(guān)領(lǐng)域得到全面應(yīng)用。

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杜晨 (1960.5－)，男，漢族，河北臨城，工程師職稱，大專學(xué)歷，甘肅酒泉市計量測試檢定所，研究方向:壓力衡器檢測檢定。