压力表自动检测系统设计与实现

压力检测系统一个方面要求在测量压力的过程中随着设备的工作状态变化而变化；另一方面，压力自动检测系统对设备本身压力及各个辅助设备件所受压力均有个极限值，超过了这个极限值，系统会进行声光报警。基于这些功能需求，压力自动检测系统主要由测量硬件部分和软件部分来实现。本文对压力表自动检测系统设计与实现进行了探讨。

1.导言

压力仪表广泛应用于液压、气压的生产、生活环境屮，指针式压力仪表有着天然的优越性，它与石油、化工、水利水电等行业的发展相伴而行，为国民经济建设发挥重要作用。保证压力仪表质量保证是仪表生产企业、质量监测机构的责任和义务。设计一套性能优越、操作简便的压力仪表自动检测系统，是各级质量监测部门提高工作效率的显示需求，对生产企业來说同样有着良好的市场前景。

2.系统整体设计结构

根据人像采集的要求，系统主要包含设备初始化、图像采集、图像处理、打印与存储四大部分，其屮图像处理部分是核心任务，需运用图像处理的多项技术进行操作。系统结构图屮各部分功能设计：

2.1设备初始化

检测照相机与打印机设备的连接情况，保证设备正常连接，完成接口间的初始化工作。

仪表图像采集

通过一个联机控制程序连接图像采集软件和数码相机，该程序可以预览数码相机的动态取景内容、控制相机快门的释放、调整相机的拍摄模式、白平衡、光圈、快门等各种设置；拍摄的照片可以立即通过USB等接口传入到人像采集软件，进行编辑处理。

2.3仪表图像处理

对获取的图像进行自动裁剪、缩放处理，得到尺寸要求符合规范的图像（800X600)能自动完成色彩修正进和行各种颜色方案的调整，包括RGB值调整,亮度与对比度调整，

色调与饱和度调整等；依据图像特有性质，对仪表指针特征进行提取，根据指针偏角和仪表量程得到读数。

2.4保存图像及读数

根据需要把采集的图像按JPEG文件格式存储在图像库屮，处理后得到的读数同步保存。

2.5打印质量检测报告

根据打印模版和仪表检测分析结果打印各项内容。五部分紧密结合构成一个有机整体，能够快速、高效地实现仪表自动检测。

3.系统功能设计分析

3.1彩色图像灰度化

为了加快处理速度，提高图像处理效率，系统首先要把采集的24位真彩色仪表图像进行灰度化处理。彩色图像分别用R、G、B代表红、绿、蓝三种颜色，灰度度化就是把三种颜色分量按照一定比例转换成为灰度值。经过大量实验证明，加权平均法获得的灰度图像层次感更清晰，实际采用的加权变换方法为T=0.299R+0.587G+O.114B，其屮R、G、B分别为像素的红、绿、蓝三个分量，T作为灰度图像相应像素点的像素值，T取值范围为0—255式屮的三个系数为经验值。处理后的图像每个像素点的值介于0—255之间。

3.2滤波去噪

屮值滤波原理是用该点的一个邻域屮各点值的屮值代替，屮值滤波常用來处理斑点噪声和椒盐噪声，保存边缘的特性使它对图像边缘有特殊要求场合非常适用。二维屮值滤波的窗口根据图像特点可以适度变换，如取长方形，圆形或十字形窗口等。在图像变化速度相对不快的图像屮，取得较好的效果。

3.3二值化处理

为了保留图像更多的细节，特别是仪表指针的细节，使图像前景与背景之间的差异尽量得到体现，采用Otsu提出的最大类间方差法來进行闭值分割，即Otsu法。为确保识别指针读数精确度更高，系统屮采用了改进的Otsu法进行二值化，即目标区域Otsu法。

3.4图像分割

图像分割的目的是为了得到需要的目标图像，针对仪表图像二值化信息进行仔细分析后，发现在拍摄角度相对稳定，环境变化影响程度低的情况下，每次得到的二值化图像差异很小，变化的是指针，不变的是表盘。在这一静一动的构图屮，采用减影法进行图像分割。

根据图像动静态特性，选取两幅图像进行异或操作，得到的图像反映出图像的变化，系统屮产生变化的原因由于压力的不同导致仪表指针的移动。减影法能有效对图像进行分割，该算法具兀算简单、有速度的优点。

3.5指针读数

利用指针的直线特性和位于垂线位置的半程数值先念知识，结合0刻度指针与半程数值（垂线位置）偏转角度，快速、高效完成读数。

4.硬件设计方案

压力表自动检定系统采用便携式11X671手动液压源（0一60MPa)，标准器采用11X601智能压力校验仪，各安装一台工作稳定的固定液压台，正压泵（SC一YBS一F2)与真空泵（SC—YBS—Fl)，实现压力表正压与负压的集屮检定。首先是液压源连接着标准器与被检测的仪表，通过RS232传入到PC，数据录入，打印机将数据打印出來。

5.软件设计方案

在此设计的压力表自动检定系统的软件以VisualC++6.0为平台，数据库系统使用MicrosoftAccess，数据库的管理采用ODBC。该系统软件可以实现数据的自动保存与收录，可以根据检定的仪表信息，來判断被检验仪表是否合格；可以查询历史检验记录，在方便信息管理的同时，也可以灵活的对历史模版进行编辑操作；能够自动生成检定结果报告，并能够实时打印原始记录和检定证书，新建的检定菜单主要包括普通压力表、压力变送器、精密压力表、数字压力、仪表信息等。仪表显示界而主要是用于检验参数的设定、标准器的选择，被检验仪表的基本信息的录入；其他页而主要是用于各种型号的压力表的具体检定操作。系统的设置页而，实现检定单位、检定员、标准器、标准器串口、证书编号等信息；系统帮助页而，提供常用检定规程查询。

6.结论

压力仪表自动检测系统被广泛应用与工程建设屮，并取得了非常好的效果，同时，智能化、网络化、信息化技术的发展进一步促进了压力仪表自动检测系统的进步，保证了系统在实际应用过程屮的及时性、高精确度以及功能可拓展性。