空盒气压表示值图像采集系统、识别系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空盒气压表示值图像采集系统、识别系统及其工作方法，本发明专利技术的空盒气压表示值图像采集系统包括同步带模组、工业相机、步进电机，可以有效地与空盒气压表示值识别系统进行连接，并为空盒气压表示值识别系统提供图像采集的平台；本发明专利技术提供的空盒气压表示值识别系统包括图像采集系统，还包括高速交换机、上位机、下位机，构建了对空盒气压表示值图像采集系统采集的图像进行示值识别的平台，通过该平台并进一步融合本发明专利技术提供的空盒气压表示值识别系统的工作方法，获得空盒气压表的示值信息。

【技术实现步骤摘要】
空盒气压表示值图像采集系统、识别系统及其工作方法
本专利技术涉及一种空盒气压表示值图像采集系统、识别系统及其工作方法，属于机器视觉与图像处理设备

技术介绍
在计量行业和工业生产中，时常需要人工对空盒气压表读数。目前读数工作主要采用人工方式，存在读数误差大和工作效率低的问题。利用图像处理与机器视觉技术，设计一种空盒气压表示值识别系统，可实现自动化空盒气压表高精度图像采集及示值识别，整个过程无需人工参与，是我们需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种空盒气压表示值图像采集系统以用于构建空盒气压表示值识别系统需要的图像采集平台；提供了一种空盒气压表示值识别系统，以用于实现与空盒气压表示值图像采集系统的连接，提供空盒气压表示值识别的平台；提供了一种空盒气压表示值识别系统的工作方法，以用于获得空盒气压表的指针示值。本专利技术的技术方案是：一种空盒气压表示值图像采集系统，包括同步带模组1、工业相机2、步进电机5；通过两个步进电机5转动实现同步带模组1在X、Y二维平面内位置控制；通过同步带模组1在X、Y二维平面内位置改变进而实现工业相机2位置改变。第一个步进电机5驱动X方向同步带模组1的滑台运动，实现安装在X方向同步带模组1上的Y方向同步带模组1沿X方向运动；第二个步进电机2驱动Y方向同步带模组1的滑台运动，实现安装在Y方向同步带模组1的滑台上的工业相机2沿Y方向运动。所述同步带模组1为三根，两根为X方向布置，一根为Y方向布置，安装方式为：两根X方向同步带模组1平行安装在支撑部件13上方，两根X方向同步带模组1之间通过联轴器6、连杆连接为一个整体，第一个步进电机5安装于一根X方向同步带模组1末端，第一个步进电机5转动带动两根X方向同步带模组1的同步带转动，两根X方向同步带模组1的同步带转动带动X方向同步带模组1的滑台移动，通过X方向同步带模组1的滑台移动带动安装在其上的Y方向同步带模组1沿X方向移动，通过Y方向同步带模组1沿X方向移动带动安装在其上的工业相机2沿X方向移动；工业相机2经相机支架3安装在Y方向同步带模组1的滑台4上，一根Y方向同步带模组1两端底部分别安装于两根X方向同步带模组1上，第二个步进电机5安装于Y方向同步带模组1末端，第二个步进电机5转动带动Y方向同步带模组1的同步带转动，Y方向同步带模组1的同步带转动带动Y方向同步带模组1的滑台4移动，通过Y方向同步带模组1上的滑台4移动带动工业相机2沿Y方向移动。一种空盒气压表示值识别系统，包括图像采集系统，还包括高速交换机7、上位机8、下位机9；工业相机2、上位机8和下位机9分别通过网线与高速交换机7连接，下位机9通过电线与步进电机5连接。一种空盒气压表示值识别系统的工作方法，所述方法步骤如下：Step1、将若干空盒气压表11放置于气压检定箱12中；Step2、将系统中各设备及部件上电开机；Step3、对各设备及部件进行通信及控制测试，各设备及部件包括工业相机2、步进电机5、高速交换机7、上位机8、下位机9；Step4、进行工业相机2零位校准工作，实现工业相机镜头中心位置与视场物理中心位置重合或者误差范围以内；Step5、进行各空盒气压表11圆心位置信息获取工作：上位机8发出图像采集指令，驱动工业相机2进行一次图像采集并传至上位机8，上位机8获得视场内空盒气压表11的数目及位置信息；Step6、上位机8根据Step5的各仪表位置信息，依次调整工业相机2位置进行各空盒气压表11正视角图像采集并传输至上位机8；Step7、所有空盒气压表11的正视角图像采集完成后，工业相机2归零至Step4工业相机镜头中心位置；Step8、上位机8对Step6所采集图像数据进行示值识别工作，以识别指针示值；Step9、上位机8根据Step8识别结果进行展示及存储。所述误差范围设置为：以视场物理中心位置为基准，X、Y方向偏离该位置±30像素以内。所述Step4中，工业相机2零位校准具体为；S1、在气压检定箱11内底面角落放置4个圆形标记点10；S2、位于任意位置的工业相机2采集一帧图像，并传输至上位机8；S3、上位机8识别出S2采集图像中的圆形标记点数目及位置，发送信息至下位机9，下位机9驱动步进电机5工作进而控制工业相机2位置移动；S4、重复S2和S3，直至工业相机2镜头中心位置与标记点视场物理中心位置重合，实现零位校准。所述Step5中，各空盒气压表11圆心位置信息获取具体为：P1、工业相机2位置校准后，上位机8发出图像采集指令，工业相机2接收到指令后进行图像采集并上传至上位机8，上位机8对所采集到的图像进行均值滤波处理，消除图像中噪声；P2、上位机8对P1结果执行幂变换操作，扩大特征区域与背景灰度层次；P3、上位机8对P2结果进行阈值分割、边缘检测及锐化操作，提取空盒气压表11基本轮廓信息；P4、上位机8对P3结果进行形态学操作，分离各空盒气压表11轮廓，避免相邻气压表联通为同一区域；P5、上位机8对P4结果进行霍夫圆检测，得到圆心坐标信息。所述Step6中，各空盒气压表11正视角图像采集过程如下：C1、上位机8发送一个视场中各空盒气压表11圆心坐标信息给下位机9；C2、下位机9根据收到的坐标信息将坐标信息转换为步进电机5转动角度，分别将转动角度信号发送给两个步进电机5；C3、两个步进电机5收到转动信号后，分别执行转动动作，其中一个步进电机5控制X方向同步带模组1转动，另一个步进电机5控制Y方向同步带模组1转动，从而实现工业相机2在X、Y二维平面内位置改变；C4、两个步进电机5转动到达目标位置后，发信号到下位机9，下位机9将动作完毕信号转发至上位机8；C5、上位机8收到信号后，向工业相机2发出图像采集指令；C6、工业相机2收到图像采集指令后，执行图像采集并将图像发送至上位机8保存，供后续示值识别过程使用；C7、重复C1至C6，直到完成初始视场内所有空盒气压表11的正视角图像采集工作。所述Step8中，上位机8对某空盒气压表11正视角图像进行示值识别，具体为：R1、上位机8对采集到的正视角某空盒气压表11图像执行霍夫圆检测，并选取半径画一个白圆；R2、上位机8对R1结果执行阈值分割、锐化、轮廓检测操作；R3、上位机8对R2结果执行感兴趣区域操作，分割出工业相机2中心位置正对单个空盒气压表11图像，然后根据图像中的温度计边缘，旋转图像至温度计水平；R4、上位机8对R3结果进行高斯滤波，去除高斯噪声，然后执行二值化处理；R5、上位机8对R3结果进行拉普拉斯边缘检测操作，得到图像内容的轮廓；R6、上位机8对R5结果进行霍夫圆检测，确定表盘圆心和半径；R7、上位机8对R4结果进行Canny边缘检测和霍夫直线检测操作，检测出指针并画线；R8、上位机8对R7结果指针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空盒气压表示值图像采集系统，其特征在于：包括同步带模组(1)、工业相机(2)、步进电机(5)；通过两个步进电机(5)转动实现同步带模组(1)在X、Y二维平面内位置控制；通过同步带模组(1)在X、Y二维平面内位置改变进而实现工业相机(2)位置改变。/n

【技术特征摘要】
1.一种空盒气压表示值图像采集系统，其特征在于：包括同步带模组(1)、工业相机(2)、步进电机(5)；通过两个步进电机(5)转动实现同步带模组(1)在X、Y二维平面内位置控制；通过同步带模组(1)在X、Y二维平面内位置改变进而实现工业相机(2)位置改变。


2.根据权利要求1所述的空盒气压表示值图像采集系统，其特征在于：第一个步进电机(5)驱动X方向同步带模组(1)的滑台运动，实现安装在X方向同步带模组(1)上的Y方向同步带模组(1)沿X方向运动；第二个步进电机(2)驱动Y方向同步带模组(1)的滑台运动，实现安装在Y方向同步带模组(1)的滑台上的工业相机(2)沿Y方向运动。


3.根据权利要求1所述的空盒气压表示值图像采集系统，其特征在于：所述同步带模组(1)为三根，两根为X方向布置，一根为Y方向布置，安装方式为：两根X方向同步带模组(1)平行安装在支撑部件(13)上方，两根X方向同步带模组(1)之间通过联轴器(6)、连杆连接为一个整体，第一个步进电机(5)安装于一根X方向同步带模组(1)末端，第一个步进电机(5)转动带动两根X方向同步带模组(1)的同步带转动，两根X方向同步带模组(1)的同步带转动带动X方向同步带模组(1)的滑台移动，通过X方向同步带模组(1)的滑台移动带动安装在其上的Y方向同步带模组(1)沿X方向移动，通过Y方向同步带模组(1)沿X方向移动带动安装在其上的工业相机(2)沿X方向移动；工业相机(2)经相机支架(3)安装在Y方向同步带模组(1)的滑台(4)上，一根Y方向同步带模组(1)两端底部分别安装于两根X方向同步带模组(1)上，第二个步进电机(5)安装于Y方向同步带模组(1)末端，第二个步进电机(5)转动带动Y方向同步带模组(1)的同步带转动，Y方向同步带模组(1)的同步带转动带动Y方向同步带模组(1)的滑台(4)移动，通过Y方向同步带模组(1)上的滑台(4)移动带动工业相机(2)沿Y方向移动。


4.一种空盒气压表示值识别系统，其特征在于：包括权利要求1-3中任一项所述的图像采集系统，还包括高速交换机(7)、上位机(8)、下位机(9)；工业相机(2)、上位机(8)和下位机(9)分别通过网线与高速交换机(7)连接，下位机(9)通过电线与步进电机(5)连接。


5.一种权利要求4所述系统的工作方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
Step1、将若干空盒气压表(11)放置于气压检定箱(12)中；
Step2、将系统中各设备及部件上电开机；
Step3、对各设备及部件进行通信及控制测试，各设备及部件包括工业相机(2)、步进电机(5)、高速交换机(7)、上位机(8)、下位机(9)；
Step4、进行工业相机(2)零位校准工作，实现工业相机镜头中心位置与视场物理中心位置重合或者误差范围以内；
Step5、进行各空盒气压表(11)圆心位置信息获取工作：上位机(8)发出图像采集指令，驱动工业相机(2)进行一次图像采集并传至上位机(8)，上位机(8)获得视场内空盒气压表(11)的数目及位置信息；
Step6、上位机(8)根据Step5的各仪表位置信息，依次调整工业相机(2)位置进行各空盒气压表(11)正视角图像采集并传输至上位机(8)；
Step7、所有空盒气压表(11)的正视角图像采集完成后，工业相机(2)归零至Step4工业相机镜头中心位置；
Step8、上位机(8)对Step6所采集图像数据进行示值识别工作，以识别指针示值；
Step9、上位机(8)根据Step8识别结果进行展示及存储。


6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于：所述误差范围设置为：以视场物理中心位置为基准，X、Y方向偏离该位置±30像素以内。


7.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于：所述Step4中，工业相机(2)零位校准具体为；
S1、在气压检定箱(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莹，许澍，高波，施显东，
申请(专利权)人：云南省计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53