在當(dāng)前的測量和檢定過程中,由于傳統(tǒng)的數(shù)字檢測儀表未配有相應(yīng)的通信串口,通過手動或半自動方式完成數(shù)據(jù)測量或校準(zhǔn)會導(dǎo)致整個過程效率較低且容易出錯。此外個別環(huán)境存在一定的危險性,不適合人工長期作業(yè)。因此實現(xiàn)檢測系統(tǒng)及測量過程的自動化顯得尤為重要。本文設(shè)計了一個基于機(jī)器視覺的數(shù)字表盤字符識別系統(tǒng),其對于實現(xiàn)數(shù)字表盤字符識別及測量過程的自動化,對生產(chǎn)智能化和精密測量具有重要的現(xiàn)實意義。同時對于提升我國軍工科研領(lǐng)域的計量檢定技術(shù)水平也具有一定的理論意義和實用價值。本文詳細(xì)分析了數(shù)字表盤字符識別系統(tǒng)的功能需求,根據(jù)功能需求及設(shè)計方案進(jìn)行相應(yīng)的論證,完成了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及系統(tǒng)檢測界面設(shè)計。主要內(nèi)容包括以下三個方面:首先,根據(jù)數(shù)字表盤字符識別系統(tǒng)功能需求進(jìn)行總體方案設(shè)計,并對總體方案中的抗燈光干擾攝像模塊和自動撥擋調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行方案論證。其次,介紹了系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計及系統(tǒng)檢測界面設(shè)計。系統(tǒng)硬件部分主要包括抗燈光干擾攝像模塊與自動撥擋調(diào)節(jié)模塊。抗燈光干擾攝像模塊采用遮外界光照、補(bǔ)充攝像所需光照的設(shè)計,配以與系統(tǒng)相適應(yīng)的攝像頭完成數(shù)字表盤圖像采集;自動撥擋調(diào)節(jié)模塊運(yùn)用機(jī)械設(shè)計加工出的裝置固定數(shù)字... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

表盤字符識別系統(tǒng)基本構(gòu)成

碩士專業(yè)學(xué)位論文10行系統(tǒng)方案論證及方案選擇。2.3.1抗燈光干擾攝像模塊方案論證抗燈光干擾攝像模塊方案論證包括兩個方面，一個是抗燈光干擾，減少光照對數(shù)字表盤造成的噪點(diǎn)干擾，另一方面是圖像采集設(shè)備，采集到系統(tǒng)所需高質(zhì)量清晰圖片。抗燈光干擾是由于系統(tǒng)在不同環(huán)境下工作時會受到外界光照條件的影響，在數(shù)字表盤表面產(chǎn)生光斑或者由于光線太暗無法獲取表盤字符信息。為降低光照影響，方案一直接將燈帶固定在下側(cè)開口的長方形盒子外側(cè)，在這種設(shè)計情況下，采集拍攝到的圖像上出現(xiàn)光帶黑影，這是由于燈帶距離攝像頭和數(shù)字表盤距離過近，白盒難以做到既補(bǔ)充光照又減少表盤光斑干擾，增加了識別難度，如圖3所示。之后試驗將燈光照明系統(tǒng)設(shè)計成白盒內(nèi)側(cè)偏下加入一片隔離層，以此阻隔照射光直接照到數(shù)字表盤表面，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期補(bǔ)光效果。但此種方法只能淡化光帶黑影，無法做到純補(bǔ)光而不留下光斑干擾。(a)直接綁定燈帶(b)數(shù)字表盤表面出現(xiàn)光斑圖3燈帶置于白盒外側(cè)顯示效果另外，方案二選用USB廣角紅外夜視攝像功能的工業(yè)攝像頭采集圖像。其分辨率為1080p，可視角度可達(dá)150度。由于不同的鏡頭搭配不同的芯片，拍出的大小及角度均不同。如圖4所示，在攝像頭兩側(cè)排列6顆850紅外燈，四角有螺絲固定孔位、光敏電阻，且配有自動感光器件。通過免驅(qū)動接口與上位機(jī)相連采集圖像。這種采集方式可以保證在黑暗環(huán)境下工作，但此時拍攝的照片反光嚴(yán)重，影響之后的系統(tǒng)識別，無法達(dá)到系統(tǒng)攝像要求。

第二章基于機(jī)器視覺的數(shù)字表盤字符識別系統(tǒng)需求分析及總體設(shè)計11(a)紅外攝像頭(b)采集效果圖圖4方案二攝像頭選型效果經(jīng)過多次的設(shè)計方案論證，最終設(shè)計采用大黑盒內(nèi)置燈帶、白盒內(nèi)嵌塔尖形小白盒，將攝像頭固定在白盒頂層中間位置。這種類似于乘車二維碼刷碼機(jī)的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)將黑盒補(bǔ)充光照打到數(shù)字表盤的光點(diǎn)影響降到最低，從而減少圖像噪點(diǎn)，方便采集識別系統(tǒng)所需的表盤圖像，采集圖像如圖5所示。此方案符合性能指標(biāo)要求，因此采用此設(shè)計方案。圖5最終選型攝像頭拍攝效果2.3.2自動撥擋調(diào)節(jié)模塊方案論證自動撥擋調(diào)節(jié)模塊的主要目的是減少人工操作，實現(xiàn)測量自動化，拓展系統(tǒng)應(yīng)用場景。該模塊涉及到選用芯片控制系統(tǒng)來發(fā)送指令控制撥擋裝置。在方案論證過程中主要需要考慮單片機(jī)的選型和撥擋調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計。單片機(jī)的選型不僅要考慮芯片成本，還應(yīng)當(dāng)充分利用芯片性能。自動撥擋調(diào)節(jié)模塊中單片機(jī)的作用，是向電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送脈沖指令，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度�？紤]到其應(yīng)該具有低功耗、高性能、低成本及短中斷等特點(diǎn)，在此模塊采用了意法半導(dǎo)體的STM32F103ZET6[29]主控制芯片，其適用于對功耗和成本敏感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)


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