基于数字图像处理技术的指针式仪表自动检定系统的研究.pdf

摘要
摘要
本文提出了一种指针式仪表全自动检定方法，该检定方法是基于数字图像处
理技术，精密光栅测量技术及步进电动机控制技术之上的。将数字图像处理技术
用于指针式仪表的精度检测，具有精度高、效率高、易于实现自动测量等优点。
本系统由计算机控制步进电动机的运动，进而驱动指针式仪表表针的运动，并且
通过高精度 CCD 摄像机实时获取表盘图像数据，同时进行表盘图像的相关处理，
包括图像分割，阈值确定，图像二值化，区域标记算法，圆心拟合，有效区域识
别提取，区域细化等，最终快速识别出表盘指针所处位置；最后，根据国家指针
式仪表类检定规程所制定的算法计算出该仪表的相关误差，检定指针式仪表的各
种精度，通过这些数据判断该仪表是否合格，打印该仪表的检定结果报表。系统
所采用的图像处理算法运算量少，速度快，从而大大提高了系统的实时性。
微位移控制系统由步进电动机、步进电动机驱动器、光栅位移传感器、传动
机构等组成，采用运动控制驱动系统消除了传动机构的误差。系统的控制完全在
WINDOWS 平台下完成，通过 Visual C++ 实现界面通信软件编程。人机交互
界面友好，操作简单。
采用数字图像处理技术进行指针式仪表的精度检定可以大大提高检定效率，
提高检定精度，减少人为因素干扰，使检定过程更具客观性，检定结果更准确，
因此具有广泛的市场前景。
本人在课题研究中所做的主要工作总结如下：
1、参与系统的工作原理及总体结构设计和运动控制驱动系统结构设计。
2、负责系统的软件结构总体设计。
3、负责系统人机界面接口设计和程序实现。
4、负责系统指表盘图像处理算法的研究和程序结构设计实现。
5、负责系统的总体整合和实验数据的获得及测试。
6、完成实验数据分析，误差分析和仪表精度检定。

关键词:指针式仪表，数字图像处理，运动控制驱动，指针定位
I
ABSTRACT
In this dissertation, an auto-detecting method of detecting analog measuring
instruments, based on digital image processing technique, high-precision grating
measuring technique and step-electromotor controlling technique, is put forwarded.
When the digital image processing technique is applied in the precision detecting of the
analog measuring instruments, it has advantages of high precision detecting, high
efficiency processing and auto-detecting.
In this system, the movement of the step-electromotor is controlled by computer,
and then the dial pointer is drove by the step-electromotor. At the same time, these
images of the analog instrument are took by high precision CCD video, and then these
images will be processed by the computer, using some image-processing algorithms
such as image segmentations, threshold identification, image binarization, areas labeling,
dial center-point identification, useful areas identification & abstracting, and areas
thinning, etc. Followed this