[发明专利]仪表盘非线性刻度视觉检测方法及画写系统装置

说明书

技术领域

本发明属于仪表生产技术领域，涉及仪表指针偏角的机器视觉检测识别技术和刻度自动画写，特别涉及一种仪表盘非线性刻度视觉检测方法及画写系统装置。

背景技术

仪表的生产可以笼统的分成仪表体的生产和与仪表体相对应的仪表刻度盘的生产两个部分。非线性仪表在生产的过程中，会对仪表体进行调校，为保证准确性，每一个仪表体的刻度盘都需要根据仪表体的调校结果进行定制画写，也就是说，任何两个仪表的刻度盘都不会是一模一样的。大部分仪表行业的现状是采用人工画盘的方式完成生产。工人师傅在仪表调校好之后，会将一系列标准的压力加到压力表上，得到指针在对应压力下的偏转角度，然后在空白的仪表盘上画出与之对应的压力刻线，当所有的大刻度画完之后，会依据仪表特性和精度等级，画出相邻大刻度之间的小刻度。整个工作过程重复性高，且存在生产出来的产品一致性差，高精度仪表表盘的小刻度分布不均匀等问题，而且长时间从事画盘劳动会损害工人师傅的视力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种仪表盘非线性刻度视觉检测方法及画写系统装置，实现自动识别仪表指针角度，记录所有角度值后，自动画写与仪表体配对的刻度盘，从而解决必须依靠人工进行读示数画盘的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种仪表盘非线性刻度视觉检测方法，包括如下步骤：

首先，对采集到的图像进行前背景的分割，找到表盘所在区域；

然后，在表盘区域内，寻找指针旋转轴的区域，进而通过椭圆拟合算法得到图像中表盘的中心位置、长轴和短轴的长度，对图像进行偏转矫正，对前景区域进行自适应阈值分割，得到二值图；

接着，利用直线检测算法，得到穿过指针的多条直线；

最后，在这些直线中，查找所有直线的远端，最远的一个端即指针尖端，指针尖端与表盘中心的直线即为指针所在直线，从而得到给定压力值下仪表指针刻度的位置，并记录该位置数据。

所述椭圆拟合算法采用最小二乘算法，计算出的椭圆参数使得该椭圆到已知点的均方误差最小，利用椭圆的长短轴判断偏转情况，若在误差范围内，则进行小范围偏转的矫正，否则提示仪表安装偏差过大。

在进行前背景的分割之前，将彩色图像转化为灰度图像，然后利用灰度变换算法调节图像质量。

本发明还提供了一种基于所述仪表盘非线性刻度视觉检测方法的仪表盘非线性刻度画写系统装置，包括：

工业控制计算机单元2，根据需要的压力，输出压力控制信号；

标准压力产生单元1，与工业控制计算机单元2连接，接收所述压力控制信号，从而产生需要的压力，并将压力作用于待画盘的压力表7，压力表7受到压力作用后指针发生偏转；

图像采集单元6，采集压力表7的图像并传输至工业控制计算机单元2，工业控制计算机单元2通过算法计算出仪表指针偏转角度，将压力值与偏转角度对应生成仪表盘的刻度分布数据，再根据仪表盘面的尺寸信息，由刻度分布数据生成喷头位移信号；

动力单元3，与工业控制计算机单元2连接，接收所述喷头位移信号，提供相应动力，通过机械传动单元4带动喷头5运动，完成仪表盘的刻度画写。

所述喷头5首次移动定位时，首先移动到每个自由度的限位位置，以此获得坐标零点，工业控制计算机单元2通过传感器得到动力单元3的状态，通过控制动力单元3，带动机械传动单元4，完成喷头位置的闭环控制。

对于每一个大刻度对应的压力值x，共产生4次压力，首先是加压到x，然后加压到满量程压力，然后降低到压力x，最后撤掉所有压力。图像识别算法取两次压力为x时对应的指针位置的平均值作为最终结果。与现有技术相比，本发明根本上杜绝了手工画盘过程中刻度分布不均匀、画写误差大等问题的发生，降低工人劳动强度的同时大大提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的仪表盘非线性刻度视觉检测及画写系统装置结构图。

图2为本发明装置部分外观图。

图3为本发明中压力表机器视觉识别算法流程图。

图4为本发明算法中，γ变化时，灰度转换函数的函数图像。

图5为本发明算法中，参数空间图像。

图6为算法生成的表盘刻度结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1和图2所示，本发明仪表盘非线性刻度画写系统装置，主要包括标准压力产生单元1、图像采集单元6、工业控制计算机单元2、动力单元3、机械传动单元4和喷头5。