高精度指针式仪表读数方法研究及检定系统设计

发布时间：2021-05-05 17:51

　　高精度指针式仪表由于精度高、价格低廉等优点,在工业生产中应用范围广泛。然而在仪表长期使用的过程中,操作磨损、环境条件变化等时有发生,会对仪表的测量精度造成影响,因而我国规定指针式仪表必须定期检定。仪表检定的自动化早已成为仪表检定行业的研究趋势,能够将人力从繁杂疲劳的工作中解放出来。然而,目前这种自动化的仪表检定系统并未得到广泛应用,其准确度、通用性一般较差,而且极易产生视点误差,价格也比较昂贵。针对这些问题,本文展开一系列研究,主要研究内容包括:首先对指针式仪表读数识别中多种图像处理及特征提取算法进行深入研究,对获取的图像逐步处理并提取刻度线及指针边缘特征,并提出了LSD（Line Segment Detector,LSD）法与最小二乘法相结合的直线提取方法,更准确地获取刻度线及指针的直线位置,从而拟和出刻度线及指针的直线方程。其次对高精度指针式仪表的读数识别方法展开研究,为解决单目视点误差问题,本文分析镜头平面与仪表平面存在角度且镜头光学中心与指针旋转中心存在位移的视点误差模型,给出视点误差的计算方法。并进一步提出基于“三点一线”的读数方法,该方法采用模板匹配技术定位被检刻度坐标并获... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
            1.2.2.1 图像处理部分
            1.2.2.2 读数识别部分
    1.3 论文主要内容结构安排
第2章 图像预处理及特征提取算法研究
    2.1 图像预处理算法
        2.1.1 灰度级插值算法
            2.1.1.1 最邻近法
            2.1.1.2 双线性插值法
        2.1.2 漫水填充法获取矩形刻度线区域
        2.1.3 图像的平滑去噪
            2.1.3.1 邻域平均法
            2.1.3.2 高斯滤波法
            2.1.3.3 中值滤波法
        2.1.4 阈值分割
            2.1.4.1 直方图阈值双峰法
            2.1.4.2 最大累间方差法
        2.1.5 边缘检测
    2.2 刻度线及指针特征提取算法
        2.2.1 最小二乘法
        2.2.2 Hough变换
        2.2.3 LSD法
        2.2.4 最小二乘法与LSD法结合的直线提取方法
    2.3 本章总结
第3章 读数识别方法研究
    3.1 一般仪表读数识别方法
        3.1.1 角度法
        3.1.2 距离法
    3.2 视点误差模型
        3.2.1 视点误差模型建立
        3.2.2 视点误差分析
    3.3 查表法
    3.4“三点一线”法
        3.4.1 模板匹配
            3.4.1.1 平方差匹配法
            3.4.1.2 相关匹配法
        3.4.2 位置对中法
        3.4.3“三点一线”法读数流程
        3.4.4“三点一线”法特点
    3.5 本章小结
第4章 高精度指针式仪表自动检定系统的实现
    4.1 系统设计要求
        4.1.1 检定过程要求
        4.1.2 检定指标要求
        4.1.3 系统功能需求
    4.2 系统总体设计
        4.2.1 工作原理
        4.2.2 总体结构设计
        4.2.3 系统流程设计
    4.3 硬件平台实现
        4.3.1 标准源
        4.3.2 精密位移台
        4.3.3 视觉系统
        4.3.4 智能照明环境的实现
            4.3.4.1 设计原理
            4.3.4.2 曝光时间自动控制算法
    4.4 软件系统的实现
        4.4.1 开发平台
        4.4.2 各模块设计
        4.4.3 软件流程
        4.4.4 软件界面设计
    4.5 本章小结
第5章 系统实验验证及应用范例
    5.1 实验验证
        5.1.1 实验目的
        5.1.2 实验过程
        5.1.3 实验结果
            5.1.3.1 检定能力评价指标
            5.1.3.2 检定准确性
            5.1.3.3 数据重复性
            5.1.3.4 检定效率
            5.1.3.5 系统通用性
        5.1.4 误差来源分析
            5.1.4.1 硬件中存在的误差
            5.1.4.2 软件中存在的误差
    5.2 系统应用范例
        5.2.1 应用范例一
        5.2.2 应用范例二
    5.3 本章总结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种复杂指针式仪表的读数自动识别算法[J]. 李伟,任青青,胡艳侠,朱少君,谢磊金.  计算机技术与发展. 2017(03)
[2]结合HSV与局部Hough变换的指针式仪表识别算法[J]. 王延华,李腾,张沛,张印宝.  电子设计工程. 2017(02)
[3]基于SVM的精密指针式仪表自动读数方法[J]. 石睿,谢将剑,赵暄,李剑禹.  现代制造技术与装备. 2016(11)
[4]基于机器视觉的高精度指针式仪表自动检定系统研制[J]. 裴利强,黄青丹,张亚茹,李助亚,陈昕然,李永强,赵永平.  测控技术. 2016(09)
[5]指针式仪表图像预处理及分割研究[J]. 汪志敏,汪仁煌,陈志惠,邱金红.  工业控制计算机. 2014(03)
[6]一种基于改进角度法的指针式仪表图像自动读数方法[J]. 王瑞,李琦,方彦军.  电测与仪表. 2013(11)
[7]基于MSP-ROA边缘检测和区域合并的图像组合分割方法[J]. 唐艳,李禹.  计算技术与自动化. 2006(03)
[8]En值在校准实验室中的应用[J]. 虞惠霞.  现代测量与实验室管理. 2006(05)
[9]基于多小波变换及多层阈值的图像降噪研究[J]. 郑武,余胜生,周敬利,陈加忠.  计算机工程与应用. 2004(13)
[10]基于尺度相关性的微光图像降噪算法及其硬件实现[J]. 李勇量,倪国强,陈小梅.  光子学报. 2003(06)

博士论文
[1]基于机器视觉指针表检测的关键技术研究[D]. 李学聪.广东工业大学 2014
[2]仪表图像识别关键技术的研究[D]. 宁志刚.广东工业大学 2007

硕士论文
[1]基于图像的指针式仪表读数自动识别技术研究[D]. 尹力.电子科技大学 2016
[2]基于机器视觉的指针式仪表读数识别系统研究[D]. 孙浩晏.吉林大学 2015
[3]基于机器视觉的电力仪表自动检定系统研究[D]. 陈昕然.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于图像处理的仪表功能检测系统[D]. 钟贤德.哈尔滨工业大学 2013
[5]机器视觉的直线检测技术及应用研究[D]. 顾思妍.广东工业大学 2011
[6]指针式仪表自动读数的研究及应用[D]. 龚雄文.广东工业大学 2007
[7]基于机器视觉技术的模拟指针式仪表自动检定系统[D]. 卢艳.重庆大学 2004



本文编号：3170322