机械式水表计量精度视觉自适应检定方法技术

本发明专利技术公开了一种机械式水表计量精度视觉自适应检定方法。本方法采用线阵CMOS图像传感器把机械式水表梅花指针转动信号转换为数字信号输出到数据处理器处理得到梅花指针转动的圈数；利用CMOS图像传感器自适应调整采集频率算法，能够实时适应梅花指针不同转速；区分CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分上的点或是梅花指针齿槽部分上面的点的灰度值阈值是自适应得到，选取方法优于预置阈值，提高了自适应算法准确性。本发明专利技术利用线阵CMOS图像传感器采集水表梅花指针转动数据和CMOS图像传感器自适应调整采集频率算法，解决当前机械式水表检测中光电检测方式受环境影响大，图像检测中成本高，软件处理难度大的缺点，降低了检测成本，提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
机械式水表计量精度视觉自适应检定方法
本专利技术涉及一种机械式水表计量精度视觉自适应检定方法，特别是涉及一种利用线阵CMOS图像传感器在机械式水表计量精度视觉自适应检定中的应用，属于电子信息领域，且涉及到自动化检测的概念，亦属于自动检测

技术介绍
水表是采用活动壁容积测量室的直接机械运动过程或水流流速对翼轮的作用以计算流经自来水管道的水流体积的流量计。在生产机械式水表的过程中，存在着一部分产品质量不合格的情况，为了保证用户使用过程中计量的准确性，在机械式水表投入实际应用之前，国家规定所有的水表在出厂前必须经过严格的检定。由于机械式水表梅花指针随着机械式水表叶轮转动而转动，机械式水表梅花指针转速和机械表叶轮转速成正比，所以机械式水表梅花指针的转速与机械式水表计量精度相关，机械式水表在出厂之前会由工人进行检测，检测的主要方法是检测机械式水表表盘中梅花指针转速，并根据经验调节至标准值，但是由于人工判断，仍然会存在机械式水表测量不准确的情况。所以，在出厂之后仍需对机械式水表计量精度进行检测。目前在机械式水表检测过程中，多为手动检测装置，其原理是通过比较被测机械式水表数据与间接得到的标准数据计算误差。在数据比对的操作过程中需要人工读数，容易存在人为误差，而且校验时间较长；目前机械式水表自动检测装置发展迅速，存在光电检测装置，图像处理检测装置等，光电检测由于存在对检测环境要求高，水表中出现水泡，水雾的现象导致的误差无法克服，同时，光电检测装置无法精确对准水表梅花指针，也是光电检测装置逐渐被淘汰的重要原因。图像处理检测装置主要是采用摄像机采集水表指针数据，通过图像处理技术识别出指针数据，这种方法成本较高，软件处理难度也较大，不利于生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种机械式水表计量精度视觉自适检应定方法，利用线阵CMOS图像传感器对机械式水表计量精度进行视觉自适应检定的方法，利用线阵CMOS图像传感器采集梅花指针图像数据，自适应梅花指针转动速度，实现对梅花指针图像数据精确的采集，进而通过数据处理器处理得到梅花指针转过的圈数，从而提供一种实施简单、可靠性高的机械式水表计量精度视觉自适应检定方法。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案：一种机械式水表计量精度视觉自适应检定方法，针对机械式水表梅花指针不同的转速，CMOS图像传感器自适应调整采集频率，实现对梅花指针图像数据精确的采集，进而通过数据处理器处理得到梅花指针转过的圈数。所述CMOS图像传感器是线阵图像传感器，用以采集机械式水表梅花指针图像，处理电路板对CMOS图像传感器采集到的图像数据进行处理，然后根据自适应算法输出的反馈信号调整CMOS图像传感器的采集频率；CMOS图像传感器采集频率自适应算法基本方式如下：1）根据CMOS图像传感器像素点灰度值大小判断此像素点采集到梅花指针的位置。N1为区分CMOS图像传感器采集到梅花指针黑色轮齿位置或采集到梅花指针齿槽位置的像素点灰度值阈值；像素点灰度值大于N1，此像素点采集到梅花指针齿槽部分上的点，像素点灰度值小于N1，CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分上点。2）根据一帧内CMOS图像传感器像素点数量判断采集到梅花指针轮齿或齿槽。当一帧内判定为采集到黑色梅花指针轮齿的像素点数超过一定数量时，判定此时CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分，否则，判定采集到梅花指针齿槽部分。统计CMOS图像传感器一帧内采集到黑色梅花指针轮齿像素点数并记为N2，设区分CMOS图像传感器采集到梅花指针黑色轮齿部分或采集到梅花指针齿槽部分的像素点数阈值为N3。N2大于N3时，CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分；N2小于N3时，CMOS图像传感器采集到梅花指针齿槽部分。3）根据一个周期内采集到梅花指针轮齿的帧数自适应调整采集频率。设一帧内采集得到梅花指针轮齿像素点数最小值到下一个最小值为采集的一个周期，统计一个周期内采集到黑色梅花指针轮齿部分的帧数并记为N4，设数据处理器可正常处理CMOS图像传感器采集到的数据时，N4的合理范围为N5至N6且N6大于N5。N4大于N6时，即在一个周期内采集的帧数过多，判断CMOS图像传感器采集频率过高；N4小于N5时，即在一个周期内采集的帧数过少，判断CMOS图像传感器采集频率过低。根据判断结果设置反馈信号实时调整CMOS图像传感器采集频率至合理范围，即调整一个周期内N4的范围为N5至N6，以达到CMOS图像传感器自适应调整采集频率。4）处理采集到梅花指针轮齿和齿槽的转换得出梅花指针转过圈数。通过CMOS图像传感器自适应调整采集频率实现对梅花指针图像数据精确采集，CMOS图像传感器由采集到梅花指针齿槽转到采集到梅花指针黑色轮齿，产生脉冲上升沿，且N2大于N3，脉冲保持高电平；CMOS图像传感器由完全采集到梅花指针黑色轮齿转到完全采集到梅花指针齿槽，产生脉冲下降沿，且N2小于N3，脉冲保持低电平。对脉冲计数，再除以梅花指针齿数得到梅花指针转过的圈数。其进一步特征在于：所述根据CMOS图像传感器像素点灰度值大小判断此像素点采集到梅花指针的位置中，判断采集到梅花指针轮齿或是梅花指针齿槽的像素点灰度值阈值N1,自适应取一帧内像素点灰度值最高的四个与像素点灰度值最低四个的平均值。当CMOS图像传感器采集到像素点灰度值高于N1时，判断CMOS图像传感器采集到梅花指针齿槽，而当CMOS图像传感器采集到像素点灰度值低于N1时，判断CMOS图像传感器采集到黑色梅花指针轮齿。其进一步特征在于：所述根据一个周期内采集到梅花指针轮齿的帧数自适应调整采集频率中，机械式水表梅花指针形状为圆形，梅花指针以圆心为中点旋转，CMOS图像传感器采集梅花指针圆心处，CMOS图像传感器完全采集到梅花指针轮齿时，采集到黑色梅花指针轮齿的像素点数最大，随着梅花指针转动，采集到黑色梅花指针轮齿的像素点数逐渐减小，当CMOS图像传感器完全采集到梅花指针齿槽，采集到黑色梅花指针轮齿的像素点数逐渐最小，CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿的像素点数呈现周期性规律。其进一步特征在于：所述根据一个周期内采集到梅花指针轮齿的帧数自适应调整采集频率中，通过设置反馈信号实时调整CMOS图像传感器采集频率至合理范围过程中，调整CMOS图像传感器采集频率是通过利用反馈信号对CMOS图像传感器采集频率进行分频得到的。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术使用线阵CMOS图像传感器，相比市场上最常用的摄像机图像处理、光电检测等受环境影响较小，抗干扰强，更适合于工厂环境下检测；2.本专利技术中区分CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分上的点或是梅花指针齿槽部分上面的点的灰度值阈值是自适应得到。自适应的阈值选取方法优于预置阈值，线阵CMOS图像传感器像素点灰度值范围为0到255之间，线阵CMOS图像传感器采集到黑色梅花指针轮齿时，像素点灰度值接近0，而线阵CMOS图像传感器采集到梅花指针齿槽时，像素点灰度值接近255，但是机械式水表梅花指针会出现水泡，水中杂质或灯光阴影等因素，导致CMOS图像传感器采集到梅花指针轮齿部分和采集到梅花指针齿槽部分的像素点灰度值很接近，预置阈值将会导致区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械式水表计量精度视觉自适应检定方法，针对机械式水表梅花指针（1）不同的转速，CMOS图像传感器（4）自适应调整采集频率，实现对梅花指针图像数据精确的采集，进而通过数据处理器（5）处理得到梅花指针转过的圈数，其特征在于操作步骤如下：1）根据CMOS图像传感器（4）像素点灰度值判断此像素点采集到梅花指针(1)的位置，N1为区分CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针黑色轮齿位置或采集到梅花指针齿槽（2）位置的像素点灰度值阈值；像素点灰度值大于N1，此像素点采集到梅花指针齿槽（2）部分上的点，像素点灰度值小于N1，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分上点；2）根据一帧内CMOS图像传感器（4）像素点数量判断采集到梅花指针轮齿（3）或齿槽（2），当一帧内判定为采集到黑色梅花指针轮齿（3）的像素点数超过一定数量时，判定此时CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分，否则，判定采集到梅花指针齿槽（2）部分；统计CMOS图像传感器（4）一帧内采集到黑色梅花指针轮齿（3）像素点数并记为N2，设区分CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针黑色轮齿部分或采集到梅花指针齿槽（2）部分的像素点数阈值为N3；N2大于N3时，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分；N2小于N3时，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针齿槽（2）部分；3）根据一个周期内采集到梅花指针轮齿（3）的帧数自适应调整采集频率：设一帧内采集得到梅花指针轮齿（3）像素点数最小值到下一个最小值为采集的一个周期，统计一个周期内采集到黑色梅花指针轮齿（3）部分的帧数并记为N4，设数据处理器可正常处理CMOS图像传感器（4）采集到的数据时，N4的合理范围为N5至N6且N6大于N5，N4大于N6时，即在一个周期内采集的帧数过多，判断CMOS图像传感器（4）采集频率过高；N4小于N5时，即在一个周期内采集的帧数过少，判断CMOS图像传感器（4）采集频率过低，根据判断结果设置反馈信号实时调整CMOS图像传感器（4）采集频率至合理范围，即调整一个周期内N4的范围为N5至N6，以达到CMOS图像传感器（4）自适应调整采集频率；4）处理采集到梅花指针轮齿（3）和齿槽的转换得出梅花指针(1)转过圈数：通过CMOS图像传感器（4）自适应调整采集频率实现对梅花指针图像数据精确采集， CMOS图像传感器由采集到梅花指针齿槽（2）转到采集到黑色梅花指针轮齿，产生脉冲上升沿，且N2大于N3，脉冲保持高电平；CMOS图像传感器（4）由完全采集到黑色梅花指针轮齿转到完全采集到梅花指针齿槽（2），产生脉冲下降沿，且N2小于N3，脉冲保持低电平；对脉冲计数，再除以梅花指针齿数得到梅花指针(1)转过的圈数。...

【技术特征摘要】
1.一种机械式水表计量精度视觉自适应检定方法，针对机械式水表梅花指针（1）不同的转速，CMOS图像传感器（4）自适应调整采集频率，实现对梅花指针图像数据精确的采集，进而通过数据处理器（5）处理得到梅花指针转过的圈数，其特征在于操作步骤如下：1）根据CMOS图像传感器（4）像素点灰度值判断此像素点采集到梅花指针(1)的位置，N1为区分CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针黑色轮齿位置或采集到梅花指针齿槽（2）位置的像素点灰度值阈值；像素点灰度值大于N1，此像素点采集到梅花指针齿槽（2）部分上的点，像素点灰度值小于N1，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分上点；2）根据一帧内CMOS图像传感器（4）像素点数量判断采集到梅花指针轮齿（3）或齿槽（2），当一帧内判定为采集到黑色梅花指针轮齿（3）的像素点数超过一定数量时，判定此时CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分，否则，判定采集到梅花指针齿槽（2）部分；统计CMOS图像传感器（4）一帧内采集到黑色梅花指针轮齿（3）像素点数并记为N2，设区分CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针黑色轮齿部分或采集到梅花指针齿槽（2）部分的像素点数阈值为N3；N2大于N3时，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针轮齿（3）部分；N2小于N3时，CMOS图像传感器（4）采集到梅花指针齿槽（2）部分；3）根据一个周期内采集到梅花指针轮齿（3）的帧数自适应调整采集频率：设一帧内采集得到梅花指针轮齿（3）像素点数最小值到下一个最小值为采集的一个周期，统计一个周期内采集到黑色梅花指针轮齿（3）部分的帧数并记为N4，设数据处理器可正常处理CMOS图像传感器（4）采集到的数据时，N4的合理范围为N5至N6且N6大于N5，N4大于N6时，即在一个周期内采集的帧数过多，判断CMOS图像传感器（4）采集频率过高；N4小于N5时，即在一个周期内采集的帧数过少，判断CMOS图像传感器（4）采集频率过低，根据判断结果设置反馈信号实时调整CMOS图像传感器（4）采集频率至合理范围，即调整一个周期内N4的范围为N5至N6，以达到CMOS图像传感器（4）自适应调整采集频率；4）处理采集到梅花指针轮齿（3）和齿槽的转换得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆小锋，姜坤，王桥元，张天，朱民耀，陆亨立，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31