張　倩

云南開放大學，云南昆明　650000

基于儀表自動檢定系統(tǒng)的自動對準控制探討

張倩

云南開放大學，云南昆明650000

當前，在指針式儀表的檢定工作領(lǐng)域中，我國依舊局限在人工操作層面，致使相應工作效率低，且相應檢測的精準度也難以得到保障，而隨著智能化、自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，以全自動指針儀表的運用，則能夠為解決當前計量問題，提高檢驗工作的效率與質(zhì)量提供出路。而為了實現(xiàn)對全自動指針儀表的有效應用，就需要以科學算法的融入來提高儀表盤的采集效果?；诖?，本文針對儀表自動檢定系統(tǒng)的自動對準控制問題展開了探討，以供參考。關(guān)鍵詞儀表自動檢定系統(tǒng)；自動對準控制；指針式儀表；探討

從目前關(guān)于指針式儀表自動校驗方面的研究現(xiàn)狀看，集中關(guān)注的焦點在于儀表顯示值的自動判讀上，而針對自動校驗裝置方面的研究較少。因此，在實際運用全自動指針儀表的過程中，在進行儀表圖像采集的過程中，對于攝像頭對準工作，依舊以人工來實現(xiàn)。因此，針對如何實現(xiàn)儀表自動檢定系統(tǒng)的全自動校驗，進而以自動對準控制來實現(xiàn)對指針式儀表值的自動讀取，成為本文研究的核心所在。

1　指針壓力表自動檢定系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為：圖像采集傳感器、通信系統(tǒng)、自動識別算法與檢定軟件等；而這一系統(tǒng)的基本運作原理為：相應攝像機能夠?qū)崿F(xiàn)對表盤圖像的拍攝，然后將所拍攝的圖像信息進行處理，以轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號模式，進而將其輸入到計算機系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上，計算機在處理后進行自動分析，最后，在分析指針示值的基礎(chǔ)上，明確儀表示值的精度，通過誤差分析后來實現(xiàn)對儀表的自檢定，以確保該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動對準控制。此種情況下，能夠為解決傳統(tǒng)人工校準檢定精度所存在的不足，以在提升生產(chǎn)質(zhì)量與效率的同時，降低人力資源投入，進而為提升生產(chǎn)的綜合效益提供了技術(shù)保障。

而基于該系統(tǒng)下，相應可調(diào)節(jié)支撐架的主要功能在于：一是為圖像采集傳感器等功能的實現(xiàn)提供基本的支撐作用；二是對傳感器等所處的空間位置進行優(yōu)化調(diào)解，進而才能夠確保實現(xiàn)對目標表盤圖像的清晰拍攝。與此同時，相應被檢表與該裝置間位于一個平面之上，這與傳統(tǒng)采用固定安裝的模式相比較而言，則能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝維度的自動調(diào)節(jié)，進而為優(yōu)化圖像采集的質(zhì)量提供了保障。

2　自動對準控制系統(tǒng)

2.1在表盤輪廓的提取上

基于CCD攝像機下，在進行儀表圖像采集的過程中，能夠生成彩色圖像，而針對這一計算內(nèi)容的實現(xiàn)，需要基于減少計算量的基礎(chǔ)上，以二值化進行處理，而在此過程中，則需要避免對中心點的提取產(chǎn)生影響，進而能夠基于多值數(shù)字圖像下，實現(xiàn)對表盤輪廓的提取。此種情況下，所提取出的表盤輪廓極為清晰。

2.2在表盤中心點的提取方面

在進行這一中心點提取的過程中，則需要基于圓上點的橫縱坐標下，以相應系數(shù)來建立三元線性方程，進而求出圓心坐標以及圓的半徑。在實際踐行的過程中，以隨機選取的方式，選擇一行后，以從左到右的順序，依次進行掃描，當出現(xiàn)值為1的點，則就意味著該點處有表盤輪廓，需要實現(xiàn)對這一點坐標記錄，然后再從右到左，進行依次掃描，進而能夠獲得與該店坐標相對稱的橫縱坐標系數(shù)。而如果沒有掃描到值為1的點，就需要重新隨機選取另一行，然后按照這一順序進行掃描，直至找出值為1的點，在此基礎(chǔ)上，以向下的順序來進行掃描，然后在獲取共20組對稱橫縱坐標輪廓之后即可暫停。在完成這一掃描后，則以x/y為橫縱坐標記，以總體最小二乘法來進行計算，在求出相應方程解之后，便能夠獲取表盤中心點的坐標。在得出這一坐標之后，則基于中心點下，能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)節(jié)支撐架的自動控制，進而實現(xiàn)對攝像機光線軸的調(diào)解，促使其與表盤中心能夠位于相同的高度水平面上，此時的攝像機則就能夠自動校準來對準表盤中心，實現(xiàn)對相應圖像的精準采集。

2.3對準控制原理分析

基于該系統(tǒng)下，所采用的是CCD圖形采集系統(tǒng)，其在進行圖像采集的過程中，相應圖像視場范圍則相對較大，遠遠高度政府儀表凸顯，而要想確保能夠?qū)崿F(xiàn)自動讀數(shù)的精準度，則就需要保證整個儀表盤能夠被圖像覆蓋滿，所以這就意味著相應攝像頭要有著良好的對焦功能，能夠自動對準最佳的圖像攝取位置。因而，為了實現(xiàn)這一功能作用，在實際搭建這一系統(tǒng)的過程中，則將2個步進電機進行融入，以此來確保相應的攝像機攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方向為上下與前后。而在實際研究的過程中，本文則以CCD攝像機來進行了圖像的采集試驗，相應圖像的像素為1280×1024，在進行校驗的過程中，則需要首先需要對儀表表盤進行移動處理，確保其位于中心與圖像視場中心，然后，需要定位表盤的中心坐標，在此基礎(chǔ)上，計算該坐標與視場中心點間所存在的距離，以此來確保相應表盤中心在視場中心之上。而基于支撐架的設(shè)計參數(shù)下，相應攝像機攝像頭能夠移動的范圍在140×200范圍內(nèi)（單位毫米）；而在進行實驗之后則得出：基于CCD視場下，在進行像素移動的過程中，需要借助兩個間距離的計算，以獲得控制方向的位置，進而才能夠明確電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)，在此基礎(chǔ)上，才能夠確保相應攝像機的攝像頭能夠位于儀表盤中心點的正上方位置。與此同時，基于這一實驗的基礎(chǔ)上，還能夠得出：當表盤輪廓在變化的過程中，相應像素每擴大或是縮小一圈，通過對電機移動以電機轉(zhuǎn)動步數(shù)的計算，促使整個表盤沾滿圖像。在完成前后調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，此時攝像機的攝像頭與儀表盤中心處于對準情況下，此時只需要在表盤上下輪廓相對稱的情況下，對輪廓的最高點進行判斷，看其和CCD視場上邊緣是否位于同一水平面上。

3　支撐架調(diào)解系統(tǒng)

對于支撐架調(diào)解系統(tǒng)而言，其使用的是步進電機控制系統(tǒng)，而借助這一系統(tǒng)的運用，則能夠降低系統(tǒng)的復雜程度與成本投入。與此同時，在步進電機控制系統(tǒng)下，融入了圖像反饋形成閉環(huán)控制，進而在對圖像誤差信號進行分析的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)控制量的計算，以此來促使步進電機實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，進而完成既定任務(wù)。而從實際運行狀態(tài)看，一旦存在啟停不當?shù)膯栴}時，就會致使步進電機在啟動的過程中產(chǎn)生抖動的現(xiàn)象，而在停止時又會存在過沖的問題，此種情況下就會對控制的精準度產(chǎn)生一定得干擾。而針對這一問題，則將單片機融入到步進電機中，以通過加減速離散控制的實現(xiàn)來確保步進電機處于穩(wěn)定運行狀態(tài)下。在此過程中，借助離散方法的運用在，則能夠促使加減速曲線呈現(xiàn)出離散化，而需要確保在實際運行的過程中，相應運行速度達到預設(shè)值后，實現(xiàn)急速加速，在此過程中，就實現(xiàn)了對局部速度的自動糾正。

4　結(jié)論

綜上所述，給予儀表自動檢定系統(tǒng)下，為了進一步優(yōu)化儀表檢定的自動化水準，以強化其自動對準控制性能，以此來取代傳統(tǒng)人工操作控制，并提升控制的精準度，本文則在系統(tǒng)性研究指針式儀表校驗系統(tǒng)、自動對準控制系統(tǒng)以及支撐架調(diào)解系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化改造并以實驗的方式來證明這一全自動指針式檢定系統(tǒng)，能夠在實現(xiàn)自動瞄準的同時，提高精準度并提升表盤校準效率，以此來充分發(fā)揮出全自動檢定系統(tǒng)的功能與作用。

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TP39

A

1674-6708（2016）166-0215-02

張倩，云南開放大學。