基于仪表自动检定系统的自动对准控制探讨

摘 要 当前，在指针式仪表的检定工作领域中，我国依旧局限在人工操作层面，致使相应工作效率低，且相应检测的精准度也难以得到保障，而随着智能化、自动化技术的不断发展，以全自动指针仪表的运用，则能够为解决当前计量问题，提高检验工作的效率与质量提供出路。而为了实现对全自动指针仪表的有效应用，就需要以科学算法的融入来提高仪表盘的采集效果。基于此，本文针对仪表自动检定系统的自动对准控制问题展开了探讨，以供参考。

关键词 仪表自动检定系统；自动对准控制；指针式仪表；探讨

从目前关于指针式仪表自动校验方面的研究现状看，集中关注的焦点在于仪表显示值的自动判读上，而针对自动校验装置方面的研究较少。因此，在实际运用全自动指针仪表的过程中，在进行仪表图像采集的过程中，对于摄像头对准工作，依旧以人工来实现。因此，针对如何实现仪表自动检定系统的全自动校验，进而以自动对准控制来实现对指针式仪表值的自动读取，成为本文研究的核心所在。

1 指针压力表自动检定系统概述

该系统的基本结构为：图像采集传感器、通信系统、自动识别算法与检定软件等；而这一系统的基本运作原理为：相应摄像机能够实现对表盘图像的拍摄，然后将所拍摄的图像信息进行处理，以转化成为数字信号模式，进而将其输入到计算机系统中，在此基础上，计算机在处理后进行自动分析，最后，在分析指针示值的基础上，明确仪表示值的精度，通过误差分析后来实现对仪表的自检定，以确保该系统能够实现自动对准控制。此种情况下，能够为解决传统人工校准检定精度所存在的不足，以在提升生产质量与效率的同时，降低人力资源投入，进而为提升生产的综合效益提供了技术保障。

而基于该系统下，相应可调节支撑架的主要功能在于：一是为图像采集传感器等功能的实现提供基本的支撑作用；二是对传感器等所处的空间位置进行优化调解，进而才能够确保实现对目标表盘图像的清晰拍摄。与此同时，相应被检表与该装置间位于一个平面之上，这与传统采用固定安装的模式相比较而言，则能够实现拍摄维度的自动调节，进而为优化图像采集的质量提供了保障。

2 自动对准控制系统

2.1 在表盘轮廓的提取上

基于CCD摄像机下，在进行仪表图像采集的过程中，能够生成彩色图像，而针对这一计算内容的实现，需要基于减少计算量的基础上，以二值化进行处理，而在此过程中，则需要避免对中心点的提取产生影响，进而能够基于多值数字图像下，实现对表盘轮廓的提取。此种情况下，所提取出的表盘轮廓极为清晰。

2.2 在表盘中心点的提取方面

在进行这一中心点提取的过程中，则需要基于圆上点的横纵坐标下，以相应系数来建立三元线性方程，进而求出圆心坐标以及圆的半径。在实际践行的过程中，以随机选取的方式，选择一行后，以从左到右的顺序，依次进行扫描，当出现值为1的点，则就意味着该点处有表盘轮廓，需要实现对这一点坐标记录，然后再从右到左，进行依次扫描，进而能够获得与该店坐标相对称的横纵坐标系数。而如果没有扫描到值为1的点，就需要重新随机选取另一行，然后按照这一顺序进行扫描，直至找出值为1的点，在此基础上，以向下的顺序来进行扫描，然后在获取共20组对称横纵坐标轮廓之后即可暂停。在完成这一扫描后，则以x/y为横纵坐标记，以总体最小二乘法来进行计算，在求出相应方程解之后，便能够获取表盘中心点的坐标。在得出这一坐标之后，则基于中心点下，能够实现可调节支撑架的自动控制，进而实现对摄像机光线轴的调解，促使其与表盘中心能够位于相同的高度水平面上，此时的摄像机则就能够自动校准来对准表盘中心，实现对相应图像的精准采集。

2.3 对准控制原理分析

基于该系统下，所采用的是CCD图形采集系统，其在进行图像采集的过程中，相应图像视场范围则相对较大，远远高度政府仪表凸显，而要想确保能够实现自动读数的精准度，则就需要保证整个仪表盘能够被图像覆盖满，所以这就意味着相应摄像头要有着良好的对焦功能，能够自动对准最佳的图像摄取位置。因而，为了实现这一功能作用，在实际搭建这一系统的过程中，则将2个步进电机进行融入，以此来确保相应的摄像机摄像头能够实现自动调节，调节的方向为上下与前后。而在实际研究的过程中，本文则以CCD摄像机来进行了图像的采集试验，相应图像的像素为1280×1024，在进行校验的过程中，则需要首先需要对仪表表盘进行移动处理，确保其位于中心与图像视场中心，然后，需要定位表盘的中心坐标，在此基础上，计算该坐标与视场中心点间所存在的距离，以此来确保相应表盘中心在视场中心之上。而基于支撑架的设计参数下，相应摄像机摄像头能够移动的范围在140×200范围内（单位毫米）；而在进行实验之后则得出：基于CCD视场下，在进行像素移动的过程中，需要借助两个间距离的计算，以获得控制方向的位置，进而才能够明确电机转动的步数，在此基础上，才能够确保相应摄像机的摄像头能够位于仪表盘中心点的正上方位置。与此同时，基于这一实验的基础上，还能够得出：当表盘轮廓在变化的过程中，相应像素每扩大或是缩小一圈，通过对电机移动以电机转动步数的计算，促使整个表盘沾满图像。在完成前后调节的基础上，此时摄像机的摄像头与仪表盘中心处于对准情况下，此时只需要在表盘上下轮廓相对称的情况下，对轮廓的最高点进行判断，看其和CCD视场上边缘是否位于同一水平面上。

3 支撑架调解系统

对于支撑架调解系统而言，其使用的是步进电机控制系统，而借助这一系统的运用，则能够降低系统的复杂程度与成本投入。与此同时，在步进电机控制系统下，融入了图像反馈形成闭环控制，进而在对图像误差信号进行分析的基础上，实现控制量的计算，以此来促使步进电机实现运转，进而完成既定任务。而从实际运行状态看，一旦存在启停不当的问题时，就会致使步进电机在启动的过程中产生抖动的现象，而在停止时又会存在过冲的问题，此种情况下就会对控制的精准度产生一定得干扰。而针对这一问题，则将单片机融入到步进电机中，以通过加减速离散控制的实现来确保步进电机处于稳定运行状态下。在此过程中，借助离散方法的运用在，则能够促使加减速曲线呈现出离散化，而需要确保在实际运行的过程中，相应运行速度达到预设值后，实现急速加速，在此过程中，就实现了对局部速度的自动纠正。

4 结论

综上所述，给予仪表自动检定系统下，为了进一步优化仪表检定的自动化水准，以强化其自动对准控制性能，以此来取代传统人工操作控制，并提升控制的精准度，本文则在系统性研究指针式仪表校验系统、自动对准控制系统以及支撑架调解系统的基础上，对系统进行了优化改造并以实验的方式来证明这一全自动指针式检定系统，能够在实现自动瞄准的同时，提高精准度并提升表盘校准效率，以此来充分发挥出全自动检定系统的功能与作用。

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