指针式压力表的自动读数系统设计

杜 晨

(酒泉市计量测试检定所 甘肃 酒泉 735000)

指针式压力表的自动读数系统设计

杜 晨

(酒泉市计量测试检定所 甘肃 酒泉 735000)

随着经济的发展和工业化进程加快，指针式压力表在生产和生活设施方面应用率越来越高。传统的人工读数不仅仅增加了工作人员的工作量，降低了读数效率，同时也容易导致读数准确度下降，因此基于现代化科学技术对指针式压力表进行自动读数系统设计，将会大大提高读数效率和准确性，进而为工业生产发挥更加重要的作用和价值。本文对指针式压力表的自动读数系统设计进行了全面分析和论述，仅供参考。

指针式压力表;自动读数系统;设计;原理当前指针式压力表在工业生产等很多领域得到广泛应用，指针式压力表使用一段时间之后内部机械结构往往会发生一些改变，进而影响具体准确值。所以需要定期对压力表进行人工检定，用眼睛观察表针读数，并进行记录，最后送检分析。这种抄表方式工作量大，且容易产生读数误差。因此必须要提高指针式压力表的自动读数系统设计水平，从而发挥应用的作用。

一、有关指针式压力表的自动读数系统设计方法概述

关于指针式压力表自动检定方面，很多人进行了研究，当前一些检测分析方法提出了减影技术+Hough变换方法、指针式温控仪图像识别法、圆周区域累积直方图法、图像处理和模式识别技术、基于LabVIEW软件平台的指针式仪表自动检定系统等很多检定方法，以期提高自动读数效率。上述这些方法各有利弊，需要不断检测和反复验证，最终确定实用性，不断改进。

为了全面提高指针式压力表的自动读数系统的科学性、有效性和灵敏度，全面满足不同光照条件下压力表识别读数需求，应当综合分析上述技术的优劣，并将计算机系统、摄像机、光源等进行有效融合，从而提高检测效率和检测适用性。具体设计方法包括:

1.关于光源的选择方面。压力表自动读数系统主要的组成部分就是压力表表盘图像采集部分，该部分容易受到光照的影响，进而对表盘图像质量产生很大的影响，导致准确性较低，所以要对光源照明设备进行择优选择，经过调研分析可知，碗灯DOME光源性能较好，且比较均匀，提高整个图像的清晰度，所以指针式压力表的自动读数系统可以采用DOME光源。

2.指针式压力表自动读数系统设计分析

指针式压力表自动读数系统的基本原理是依据表盘中指针和圆心位置之间的连线、表盘刻度起始位置与圆心之间的位置之间的连线、刻度终点位置和圆心之间的连线互相构成的角度之间的联系，从而进行数据读取。所以要首先确定表盘的中线位置。其次对表盘刻度条、中心位置、指针三个方面数据进行提取。主要涉及的内容包括:

一是压力表图像处理。通过摄像机设备对压力表图像进行拍摄，随后将其从彩色图像转化为灰色图像，随后转化为二值图像的过程。

二是表盘中心位置的确定。表盘中线位置的确定直接影响到整个提取数据的准确度，所以对于表盘中心位置的确定要坚持科学的原则进行全面分析。到底如何确定表盘的中心位置呢，通过对历史文献成果资料进行查找和分析，综合判断，从而确定一下步骤来确定表盘的中心位置:

首先表盘的中心位置是在整个表盘的正中心的，如果压力表安装不平衡，那么表盘的中心位置也会有所偏差，所以要确定压力表安装方位是否处于水平状态。利用专家文献中所提到的Hough变换方法，从而算出压力表二值图像中白色表盘的边缘图形，进而运用科学计算方法计算出整个表盘的中心位置，画出圆心。

其次确定好圆心之后，以圆心为中心寻找表盘的实际中心位置，主要是利用Hough变换法计算出指针旋转轴的圆形，从而按照上述计算方式得出表盘的实际中心位置取点。通过将两个圆心之间的具体位置进行比较分析，最终确定表盘中心点的具体位置。由于运用上述变换方法所得出的圆形与实际的指针旋转轴之间并不温和，所以需要进行反复验证分析和科学计算，提高计算精度。

三是进行指针式压力表表盘刻度和指针的提取。按照第一步所说的二值化图像处理法，根据黑色指针和白色表盘的位置区域为基本参考进行位置区分，将表盘刻度图像进行分离后按照连通度的方式将里面的字母、数字、汉字等符号去除，只留下刻度，随后对指针图像进行精细化处理，形成包含指针图像的整个表盘设计图示。

四是进行自动读数设计。通过上述三个步骤就可以得出基本的表盘的图示，但是表盘所显示的刻度条并不是非常细致，但是对于整个读取过程而言并不影响最终的结果，所以按照均匀分布理论，可以形成具体的准确的位置判断。关于自动读数系统的读数流程，主要从以下三个步骤进行设计:一是将每条刻度条和表盘中心点之间的连线的角度以及每天刻度条对应的刻度值等数据进行全面存储，形成存储矩阵库。二是在此基础上运用Hough变换法将指针形成的直线进行拟合计算，从而确定具体的角度θ。三是在第一步骤形成的存储矩阵中找到和角度θ相近的两个角度，从而就可以计算出指针对应的具体示值。

五是进行测验分析。按照上述操作步骤完成指针式压力表自动读数系统设计后，需要对整个设计过程和系统设计效果进行反复验证和分析。所以按照日常自动读数流程进行检验和分析，与人工读数进行对比，从而检验自动读数系统的读数精度。

二、结束语

总之，指针式压力表的自动读数系统设计是一个复杂的过程，涉及到多个设备，所以对设计人员的要求较高，除了要掌握丰富的理论基础知识以外还要注重实际应用，将理论有效地转化为实践，才能更好地提高设计效果。对于指针式压力表的自动读数系统，除了要保证读数精度以外，还要提高读取效率，效率和精度都达到要求，才能更好地发挥应有的功能。本文对指针式压力表的自动读数系统设计时考虑相对全面，充分将光源等方面考虑进来，从而极大地提高了检测精度，并且经过对比分析，自动读数系统设计后读取效率也大大提高，值得在相关领域得到全面应用。

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杜晨 (1960.5－)，男，汉族，河北临城，工程师职称，大专学历，甘肃酒泉市计量测试检定所，研究方向:压力衡器检测检定。