壓力表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
壓力檢測(cè)系統(tǒng)一個(gè)方面要求在測(cè)量壓力的過程中隨著設(shè)備的工作狀態(tài)變化而變化；另一方面，壓力自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè) 備本身壓力及各個(gè)輔助設(shè)備件所受壓力均有個(gè)極限值，超過了這個(gè)極限值，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警。基于這些功能需求，壓力 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由測(cè)量硬件部分和軟件部分來實(shí)現(xiàn)。本文對(duì)壓力表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討。
1.導(dǎo)言
壓力儀表廣泛應(yīng)用于液壓、氣壓的生產(chǎn)、生活環(huán)境屮， 指針式壓力儀表有著天然的優(yōu)越性，它與石油、化工、水利 水電等行業(yè)的發(fā)展相伴而行，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮重要作用。 保證壓力儀表質(zhì)量保證是儀表生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)量監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的責(zé) 任和義務(wù)。設(shè)計(jì)一套性能優(yōu)越、操作簡(jiǎn)便的壓力儀表自動(dòng)檢 測(cè)系統(tǒng)，是各級(jí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)部門提高工作效率的顯示需求，對(duì) 生產(chǎn)企業(yè)來說同樣有著良好的市場(chǎng)前景。
2.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
根據(jù)人像采集的要求，系統(tǒng)主要包含設(shè)備初始化、圖像 采集、圖像處理、打印與存儲(chǔ)四大部分，其屮圖像處理部分 是核心任務(wù)，需運(yùn)用圖像處理的多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行操作。系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)圖屮各部分功能設(shè)計(jì)：
2. 1設(shè)備初始化
檢測(cè)照相機(jī)與打印機(jī)設(shè)備的連接情況，保證設(shè)備正常連 接，完成接口間的初始化工作。
儀表圖像采集
通過一個(gè)聯(lián)機(jī)控制程序連接圖像采集軟件和數(shù)碼相機(jī)， 該程序可以預(yù)覽數(shù)碼相機(jī)的動(dòng)態(tài)取景內(nèi)容、控制相機(jī)快門的 釋放、調(diào)整相機(jī)的拍攝模式、白平衡、光圈、快門等各種設(shè) 置；拍攝的照片可以立即通過USB等接口傳入到人像采集軟 件，進(jìn)行編輯處理。
2. 3儀表圖像處理
對(duì)獲取的圖像進(jìn)行自動(dòng)裁剪、縮放處理，得到尺寸要求 符合規(guī)范的圖像（800X600);能自動(dòng)完成色彩修正進(jìn)和行 各種顏色方案的調(diào)整，包括RGB值調(diào)整,亮度與對(duì)比度調(diào)整，
色調(diào)與飽和度調(diào)整等；依據(jù)圖像特有性質(zhì)，對(duì)儀表指針特征 進(jìn)行提取，根據(jù)指針偏角和儀表量程得到讀數(shù)。
2.4保存圖像及讀數(shù)
根據(jù)需要把采集的圖像按JPEG文件格式存儲(chǔ)在圖像庫(kù) 屮，處理后得到的讀數(shù)同步保存。
2.5打印質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告
根據(jù)打印模版和儀表檢測(cè)分析結(jié)果打印各項(xiàng)內(nèi)容。五部 分緊密結(jié)合構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)儀表 自動(dòng)檢測(cè)。
3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析
3.1彩色圖像灰度化
為了加快處理速度，提高圖像處理效率，系統(tǒng)首先要把 采集的24位真彩色儀表圖像進(jìn)行灰度化處理。彩色圖像分 別用R、G、B代表紅、綠、藍(lán)三種顏色，灰度度化就是把三 種顏色分量按照一定比例轉(zhuǎn)換成為灰度值。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證 明，加權(quán)平均法獲得的灰度圖像層次感更清晰，實(shí)際采用的 加權(quán)變換方法為T=0. 299R+0. 587G+O. 114B，其屮R、G、B分 別為像素的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量，T作為灰度圖像相應(yīng)像素 點(diǎn)的像素值，T取值范圍為0—255式屮的三個(gè)系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值。 處理后的圖像每個(gè)像素點(diǎn)的值介于0—255之間。
3.2濾波去噪
屮值濾波原理是用該點(diǎn)的一個(gè)鄰域屮各點(diǎn)值的屮值代 替，屮值濾波常用來處理斑點(diǎn)噪聲和椒鹽噪聲，保存邊緣的 特性使它對(duì)圖像邊緣有特殊要求場(chǎng)合非常適用。二維屮值濾 波的窗口根據(jù)圖像特點(diǎn)可以適度變換，如取長(zhǎng)方形，圓形或 十字形窗口等。在圖像變化速度相對(duì)不快的圖像屮，取得較 好的效果。
3.3二值化處理
為了保留圖像更多的細(xì)節(jié)，特別是儀表指針的細(xì)節(jié)，使 圖像前景與背景之間的差異盡量得到體現(xiàn)，采用Otsu提出 的最大類間方差法來進(jìn)行閉值分割，即Otsu法。為確保識(shí) 別指針讀數(shù)精確度更高，系統(tǒng)屮采用了改進(jìn)的Otsu法進(jìn)行 二值化，即目標(biāo)區(qū)域Otsu法。
3.4圖像分割
圖像分割的目的是為了得到需要的目標(biāo)圖像，針對(duì)儀表 圖像二值化信息進(jìn)行仔細(xì)分析后，發(fā)現(xiàn)在拍攝角度相對(duì)穩(wěn)定， 環(huán)境變化影響程度低的情況下，每次得到的二值化圖像差異 很小，變化的是指針，不變的是表盤。在這一靜一動(dòng)的構(gòu)圖 屮，采用減影法進(jìn)行圖像分割。
根據(jù)圖像動(dòng)靜態(tài)特性，選取兩幅圖像進(jìn)行異或操作，得 到的圖像反映出圖像的變化，系統(tǒng)屮產(chǎn)生變化的原因由于壓 力的不同導(dǎo)致儀表指針的移動(dòng)。減影法能有效對(duì)圖像進(jìn)行分 割，該算法具兀算簡(jiǎn)單、有速度的優(yōu)點(diǎn)。
3.5指針讀數(shù)
利用指針的直線特性和位于垂線位置的半程數(shù)值先念 知識(shí)，結(jié)合0刻度指針與半程數(shù)值（垂線位置）偏轉(zhuǎn)角度， 快速、高效完成讀數(shù)。
4.硬件設(shè)計(jì)方案
壓力表自動(dòng)檢定系統(tǒng)采用便攜式11X671手動(dòng)液壓源（0 一 60MPa)，標(biāo)準(zhǔn)器采用11X601智能壓力校驗(yàn)儀，各安裝一臺(tái) 工作穩(wěn)定的固定液壓臺(tái)，正壓泵（SC 一 YBS 一 F2)與真空 泵（SC — YBS — Fl )，實(shí)現(xiàn)壓力表正壓與負(fù)壓的集屮檢定。 首先是液壓源連接著標(biāo)準(zhǔn)器與被檢測(cè)的儀表，通過RS232傳 入到PC，數(shù)據(jù)錄入，打印機(jī)將數(shù)據(jù)打印出來。
5.軟件設(shè)計(jì)方案
在此設(shè)計(jì)的壓力表自動(dòng)檢定系統(tǒng)的軟件以Vi sual C++6.0為平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)使用Microsoft Access，數(shù)據(jù) 庫(kù)的管理采用ODBC。該系統(tǒng)軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存與 收錄，可以根據(jù)檢定的儀表信息，來判斷被檢驗(yàn)儀表是否合 格；可以查詢歷史檢驗(yàn)記錄，在方便信息管理的同時(shí)，也可 以靈活的對(duì)歷史模版進(jìn)行編輯操作；能夠自動(dòng)生成檢定結(jié)果 報(bào)告，并能夠?qū)崟r(shí)打印原始記錄和檢定證書，新建的檢定菜 單主要包括普通壓力表、壓力變送器、精密壓力表、數(shù)字壓 力、儀表信息等。儀表顯示界而主要是用于檢驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定、 標(biāo)準(zhǔn)器的選擇，被檢驗(yàn)儀表的基本信息的錄入；其他頁(yè)而主 要是用于各種型號(hào)的壓力表的具體檢定操作。系統(tǒng)的設(shè)置頁(yè) 而，實(shí)現(xiàn)檢定單位、檢定員、標(biāo)準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器串口、證書編 號(hào)等信息；系統(tǒng)幫助頁(yè)而，提供常用檢定規(guī)程查詢。
6.結(jié)論
壓力儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用與工程建設(shè)屮，并取 得了非常好的效果，同時(shí)，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)的 發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了壓力儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)步，保證了系 統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程屮的及時(shí)性、高精確度以及功能可拓展性。
