基于機(jī)器視覺的電力儀表自動檢定系統(tǒng)探究

金在冬

摘 要： 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，電力儀表是非常常見的一種測量儀表，當(dāng)前該儀表在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一定的不足和缺陷，此次以基于機(jī)器視覺的電力儀表為基礎(chǔ)，深入分析了自動化檢定系統(tǒng)的綜合性能。其可充分利用圖像分析技術(shù)，進(jìn)行自動化識別，并將進(jìn)給值和儀表指針具體讀數(shù)進(jìn)行比較，從而完成自動化檢定環(huán)節(jié)。通過實(shí)踐結(jié)果可得，該自動檢定系統(tǒng)具有精準(zhǔn)性高、效率高等優(yōu)勢，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于人們的生活與生產(chǎn)活動當(dāng)中。

關(guān)鍵詞： 機(jī)器視覺;電力儀表;自動檢定;系統(tǒng)分析

【中圖分類號】TM930 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）07-0173-01

前言：近年來，社會經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時，生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，而在實(shí)際生產(chǎn)活動當(dāng)中，電力儀表是非常常見的測量儀表，其具有簡單高效、成本較低以及容易進(jìn)行維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。電力儀表的種類非常多，而生產(chǎn)廠家以及用戶通常會對儀表進(jìn)行定期檢定，因此，導(dǎo)致檢定工作量非常大。以往檢定方式存在一定問題，首先是存在較大誤差，導(dǎo)致檢定效率和質(zhì)量不高，其次是測量結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)值主要是人工讀出，處理數(shù)據(jù)整體效率不高，工作量也非常大。因此，電力儀表檢定自動化的發(fā)展有著重要的作用。

1 自動檢定系統(tǒng)工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

此次主要通過光柵側(cè)長原理深入分析電力儀表的自動化檢定，通過指針的脈沖信號，對電信號進(jìn)行精確計(jì)數(shù)和快速顯示。當(dāng)檢定儀器發(fā)出指令以后，電機(jī)也會馬上開始進(jìn)行工作，并且和指針式儀表實(shí)現(xiàn)共同的位移，圖像識別系統(tǒng)也能夠快速的查看到指針?biāo)l(fā)生的變化，并獲取檢定點(diǎn)具體讀數(shù)，最后和標(biāo)準(zhǔn)位移進(jìn)行對比，對于誤差數(shù)值進(jìn)行及時記錄。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該自動化檢定系統(tǒng)是由傳感器、電機(jī)、計(jì)算機(jī)等部件共同組成，其中計(jì)算機(jī)能夠?qū)Σ杉瘓D像進(jìn)行快速分析與處理，并將信號發(fā)送給電機(jī)，從而進(jìn)一步控制電機(jī)的速度和實(shí)際轉(zhuǎn)向。電機(jī)能夠高效控制指針的擺動情況，傳感器可監(jiān)測指針的位移狀況，其中還包括攝像頭，這也是視覺系統(tǒng)當(dāng)中非常關(guān)鍵的部分，進(jìn)行圖像采集與分析[1]。

2 相關(guān)技術(shù)與算法

對于自動化檢定儀表而言，圖像分析技術(shù)是非常關(guān)鍵的，主要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，對于圖像的整個處理過程中主要包含圖像檢測、銳化以及處理等部分。

2.1 圖像處理及算法

2.1.1 銳化處理

圖像銳化處理的只要目的是為了實(shí)現(xiàn)邊緣檢測，突出輪廓信息，從而減少圖像在實(shí)際傳輸中可能受到的干擾，這樣也能夠保障圖像更為清晰，從而保障整體視覺效果，計(jì)算機(jī)軟件也能夠進(jìn)行詳細(xì)的識別。電力儀表當(dāng)中的表盤圖像是非常單一的，因此，可采用梯度法。表達(dá)式簡化如下：G f{i，j}=f（i，j）-f（i+1，j+1）+f（i+1，j）-f（i，j+1）。

2.1.2 二值化處理

在圖像采集與分析過程中，因?yàn)閿z像頭是極易受到各種外界因素干擾和影響的，圖像也可能會混入各種噪聲，這個時候，想要快速提取出目標(biāo)，就需要對圖像進(jìn)行二值化處理與分析。

首先需要對閥值進(jìn)行確定，之后再分割數(shù)字?jǐn)?shù)字圖像，在實(shí)際進(jìn)行過程中，閥值的選取是很重要的。儀表表盤圖像當(dāng)中，除了刻度與指針之外，其他位置圖像也存在顯著的差異，所以閥值一時間無法進(jìn)行確定。二值化分析與處理之后，便需要對儀表指針進(jìn)行精準(zhǔn)定位了，此次主要采用的是Hough變換進(jìn)一步開展相關(guān)工作[2]。

2.2 Hough變換與圖像運(yùn)算進(jìn)一步明確指針位置

2.2.1 Hough變換

被檢測出的圖像灰度值存在不連續(xù)性像素，并逐漸形成相對完整的邊界，此次主要通過Hough變換，將指針邊緣定位設(shè)置成一個像素，因圖像中指針和背景間的灰度存在很大的差異，這個時候通過圖像相減法，可快速直觀的發(fā)現(xiàn)圖像當(dāng)中指針的變化狀況。指針之外區(qū)域灰度值大約在255左右，灰度值為0，完成圖像相減之后，保留不同時刻的指針，這樣能夠有效降低噪聲因素所導(dǎo)致的影響，從而進(jìn)一步提升檢定的精度。Hough變換主要是將邊緣像素連接成封閉的邊界，能夠迅速的獲得邊界曲線，所以，能夠大幅度減少噪聲等不良影響。想要快速準(zhǔn)確的檢測共點(diǎn)線，就一定要得出正弦曲線的交點(diǎn)，將圖像問題逐漸轉(zhuǎn)化為參數(shù)問題，并采用統(tǒng)計(jì)法便能夠快速完成檢測任務(wù)。

2.2.2 Hough變換的具體方法

想要獲得儀表指針角度數(shù)據(jù)結(jié)果，就需要先確定針軸心的位置，因?yàn)楸肀P通常為圓形，因此，圓心便是軸心，但是Hough變換處理過程中，計(jì)算量很大，因此，可采用以下方法：首先，將圓心設(shè)為坐標(biāo)，并快速做出垂直平分線，并相交于一點(diǎn)圓心，之后計(jì)算出數(shù)值。采用Hough變換明確指針的具體位置，整個過程中，數(shù)理統(tǒng)計(jì)非常嚴(yán)密，這樣也能夠盡可能避免由于指針自身方面因素所造成的數(shù)據(jù)偏差。

3 試驗(yàn)方法與結(jié)果分析

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

檢定方法主要是將檢定儀慢慢靠近指示表的測桿，并且需要注意微量進(jìn)給，之后將指針緩緩對零，通過電機(jī)進(jìn)行控制，并及時記錄標(biāo)盤的圖像信息數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)圖像識別軟件進(jìn)行計(jì)算，并得出讀數(shù)，對結(jié)果進(jìn)行對比，并獲得分度點(diǎn)精度，之后，在根據(jù)之前的方法對不同的分度點(diǎn)完成檢定，在實(shí)際檢定過程當(dāng)中，是不能夠隨意改變測桿實(shí)際方向的，也不能夠?qū)z定儀與被檢表進(jìn)行調(diào)整。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了保障儀表的精準(zhǔn)性，此次主要采用千分表，通過檢定儀進(jìn)行科學(xué)合理的檢定，并選取實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的一次誤差值。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠得出，該電力儀表自動檢定系統(tǒng)的實(shí)際檢定精確度與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符合，主權(quán)內(nèi)心和效率也非常高，能夠有效滿足當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用要求[3]。

4 結(jié)束語

機(jī)器視覺替代人為進(jìn)行儀表自動化檢定，是測量檢測行業(yè)的重大突破，也是圖像分析技術(shù)的合理化應(yīng)用體現(xiàn)。電力儀表自動化檢定能夠有效提高實(shí)際工作效率和精確度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映，該自動檢定系統(tǒng)的整體性能優(yōu)良，應(yīng)用前景廣闊，可在特殊環(huán)境下開展相關(guān)檢定工作，在未來的應(yīng)用范圍也將會得到進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1] 田紅梅.基于機(jī)器視覺的電力儀表自動檢定系統(tǒng)研究[J].中國高新科技，2018，000（012）：52-54.

[2] 陳蓉，楊慕升，張宇，.基于機(jī)器視覺的儀表自動檢定系統(tǒng)的研究[C]// 中國儀器儀表學(xué)會青年學(xué)術(shù)會議.2018.（012）11-12.

[3] 史言.基于機(jī)器視覺的儀表自動檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2017，11（012）22-23.