本發(fā)明涉及一種機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法，特別是涉及一種利用線陣cmos圖像傳感器在機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定中的應(yīng)用，屬于電子信息領(lǐng)域，且涉及到自動化檢測的概念，亦屬于自動檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水表是采用活動壁容積測量室的直接機(jī)械運(yùn)動過程或水流流速對翼輪的作用以計算流經(jīng)自來水管道的水流體積的流量計。在生產(chǎn)機(jī)械式水表的過程中，存在著一部分產(chǎn)品質(zhì)量不合格的情況，為了保證用戶使用過程中計量的準(zhǔn)確性，在機(jī)械式水表投入實(shí)際應(yīng)用之前，國家規(guī)定所有的水表在出廠前必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢定。由于機(jī)械式水表梅花指針隨著機(jī)械式水表葉輪轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，機(jī)械式水表梅花指針轉(zhuǎn)速和機(jī)械表葉輪轉(zhuǎn)速成正比，所以機(jī)械式水表梅花指針的轉(zhuǎn)速與機(jī)械式水表計量精度相關(guān)，機(jī)械式水表在出廠之前會由工人進(jìn)行檢測，檢測的主要方法是檢測機(jī)械式水表表盤中梅花指針轉(zhuǎn)速，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)至標(biāo)準(zhǔn)值，但是由于人工判斷，仍然會存在機(jī)械式水表測量不準(zhǔn)確的情況。所以，在出廠之后仍需對機(jī)械式水表計量精度進(jìn)行檢測。

目前在機(jī)械式水表檢測過程中，多為手動檢測裝置，其原理是通過比較被測機(jī)械式水表數(shù)據(jù)與間接得到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計算誤差。在數(shù)據(jù)比對的操作過程中需要人工讀數(shù)，容易存在人為誤差，而且校驗(yàn)時間較長；目前機(jī)械式水表自動檢測裝置發(fā)展迅速，存在光電檢測裝置，圖像處理檢測裝置等，光電檢測由于存在對檢測環(huán)境要求高，水表中出現(xiàn)水泡，水霧的現(xiàn)象導(dǎo)致的誤差無法克服，同時，光電檢測裝置無法精確對準(zhǔn)水表梅花指針，也是光電檢測裝置逐漸被淘汰的重要原因。圖像處理檢測裝置主要是采用攝像機(jī)采集水表指針數(shù)據(jù)，通過圖像處理技術(shù)識別出指針數(shù)據(jù)，這種方法成本較高，軟件處理難度也較大，不利于生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種機(jī)械式水表計量精度視覺自適檢應(yīng)定方法，利用線陣cmos圖像傳感器對機(jī)械式水表計量精度進(jìn)行視覺自適應(yīng)檢定的方法，利用線陣cmos圖像傳感器采集梅花指針圖像數(shù)據(jù)，自適應(yīng)梅花指針轉(zhuǎn)動速度，實(shí)現(xiàn)對梅花指針圖像數(shù)據(jù)精確的采集，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理器處理得到梅花指針轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，從而提供一種實(shí)施簡單、可靠性高的機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法，針對機(jī)械式水表梅花指針不同的轉(zhuǎn)速，cmos圖像傳感器自適應(yīng)調(diào)整采集頻率，實(shí)現(xiàn)對梅花指針圖像數(shù)據(jù)精確的采集，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理器處理得到梅花指針轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。

所述cmos圖像傳感器是線陣圖像傳感器，用以采集機(jī)械式水表梅花指針圖像，處理電路板對cmos圖像傳感器采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后根據(jù)自適應(yīng)算法輸出的反饋信號調(diào)整cmos圖像傳感器的采集頻率；cmos圖像傳感器采集頻率自適應(yīng)算法基本方式如下：

1）根據(jù)cmos圖像傳感器像素點(diǎn)灰度值大小判斷此像素點(diǎn)采集到梅花指針的位置。

n1為區(qū)分cmos圖像傳感器采集到梅花指針黑色輪齒位置或采集到梅花指針齒槽位置的像素點(diǎn)灰度值閾值；像素點(diǎn)灰度值大于n1，此像素點(diǎn)采集到梅花指針齒槽部分上的點(diǎn)，像素點(diǎn)灰度值小于n1，cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒部分上點(diǎn)。

2）根據(jù)一幀內(nèi)cmos圖像傳感器像素點(diǎn)數(shù)量判斷采集到梅花指針輪齒或齒槽。

當(dāng)一幀內(nèi)判定為采集到黑色梅花指針輪齒的像素點(diǎn)數(shù)超過一定數(shù)量時，判定此時cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒部分，否則，判定采集到梅花指針齒槽部分。統(tǒng)計cmos圖像傳感器一幀內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒像素點(diǎn)數(shù)并記為n2，設(shè)區(qū)分cmos圖像傳感器采集到梅花指針黑色輪齒部分或采集到梅花指針齒槽部分的像素點(diǎn)數(shù)閾值為n3。n2大于n3時，cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒部分；n2小于n3時，cmos圖像傳感器采集到梅花指針齒槽部分。

3）根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率。

設(shè)一幀內(nèi)采集得到梅花指針輪齒像素點(diǎn)數(shù)最小值到下一個最小值為采集的一個周期，統(tǒng)計一個周期內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒部分的幀數(shù)并記為n4，設(shè)數(shù)據(jù)處理器可正常處理cmos圖像傳感器采集到的數(shù)據(jù)時，n4的合理范圍為n5至n6且n6大于n5。n4大于n6時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過多，判斷cmos圖像傳感器采集頻率過高；n4小于n5時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過少，判斷cmos圖像傳感器采集頻率過低。根據(jù)判斷結(jié)果設(shè)置反饋信號實(shí)時調(diào)整cmos圖像傳感器采集頻率至合理范圍，即調(diào)整一個周期內(nèi)n4的范圍為n5至n6，以達(dá)到cmos圖像傳感器自適應(yīng)調(diào)整采集頻率。

4）處理采集到梅花指針輪齒和齒槽的轉(zhuǎn)換得出梅花指針轉(zhuǎn)過圈數(shù)。

通過cmos圖像傳感器自適應(yīng)調(diào)整采集頻率實(shí)現(xiàn)對梅花指針圖像數(shù)據(jù)精確采集，cmos圖像傳感器由采集到梅花指針齒槽轉(zhuǎn)到采集到梅花指針黑色輪齒，產(chǎn)生脈沖上升沿，且n2大于n3，脈沖保持高電平；cmos圖像傳感器由完全采集到梅花指針黑色輪齒轉(zhuǎn)到完全采集到梅花指針齒槽，產(chǎn)生脈沖下降沿，且n2小于n3，脈沖保持低電平。對脈沖計數(shù)，再除以梅花指針齒數(shù)得到梅花指針轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。

其進(jìn)一步特征在于：所述根據(jù)cmos圖像傳感器像素點(diǎn)灰度值大小判斷此像素點(diǎn)采集到梅花指針的位置中，判斷采集到梅花指針輪齒或是梅花指針齒槽的像素點(diǎn)灰度值閾值n1,自適應(yīng)取一幀內(nèi)像素點(diǎn)灰度值最高的四個與像素點(diǎn)灰度值最低四個的平均值。當(dāng)cmos圖像傳感器采集到像素點(diǎn)灰度值高于n1時，判斷cmos圖像傳感器采集到梅花指針齒槽，而當(dāng)cmos圖像傳感器采集到像素點(diǎn)灰度值低于n1時，判斷cmos圖像傳感器采集到黑色梅花指針輪齒。

其進(jìn)一步特征在于：所述根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率中，機(jī)械式水表梅花指針形狀為圓形，梅花指針以圓心為中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，cmos圖像傳感器采集梅花指針圓心處，cmos圖像傳感器完全采集到梅花指針輪齒時，采集到黑色梅花指針輪齒的像素點(diǎn)數(shù)最大，隨著梅花指針轉(zhuǎn)動，采集到黑色梅花指針輪齒的像素點(diǎn)數(shù)逐漸減小，當(dāng)cmos圖像傳感器完全采集到梅花指針齒槽，采集到黑色梅花指針輪齒的像素點(diǎn)數(shù)逐漸最小，cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒的像素點(diǎn)數(shù)呈現(xiàn)周期性規(guī)律。

其進(jìn)一步特征在于：所述根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率中，通過設(shè)置反饋信號實(shí)時調(diào)整cmos圖像傳感器采集頻率至合理范圍過程中，調(diào)整cmos圖像傳感器采集頻率是通過利用反饋信號對cmos圖像傳感器采集頻率進(jìn)行分頻得到的。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明使用線陣cmos圖像傳感器，相比市場上最常用的攝像機(jī)圖像處理、光電檢測等受環(huán)境影響較小，抗干擾強(qiáng)，更適合于工廠環(huán)境下檢測；

2.本發(fā)明中區(qū)分cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒部分上的點(diǎn)或是梅花指針齒槽部分上面的點(diǎn)的灰度值閾值是自適應(yīng)得到。自適應(yīng)的閾值選取方法優(yōu)于預(yù)置閾值，線陣cmos圖像傳感器像素點(diǎn)灰度值范圍為0到255之間，線陣cmos圖像傳感器采集到黑色梅花指針輪齒時，像素點(diǎn)灰度值接近0，而線陣cmos圖像傳感器采集到梅花指針齒槽時，像素點(diǎn)灰度值接近255，但是機(jī)械式水表梅花指針會出現(xiàn)水泡，水中雜質(zhì)或燈光陰影等因素，導(dǎo)致cmos圖像傳感器采集到梅花指針輪齒部分和采集到梅花指針齒槽部分的像素點(diǎn)灰度值很接近，預(yù)置閾值將會導(dǎo)致區(qū)分效果不穩(wěn)定。

3.本發(fā)明中根據(jù)一個周期內(nèi)采集到的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整cmos圖像傳感器采集頻率，線陣cmos圖像傳感器采集頻率較高，cmos圖像傳感器可以在很大范圍內(nèi)適應(yīng)梅花指針轉(zhuǎn)速，通過cmos圖像傳感器自適應(yīng)調(diào)整采集頻率，實(shí)現(xiàn)對梅花指針實(shí)時精確采集。

附圖說明

圖1為本申請機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本申請機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定圖像采集示意圖。

圖3為本申請機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法流程示意圖。

圖4為本申請機(jī)械式水表梅花指針轉(zhuǎn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例做詳細(xì)說明：

實(shí)施例一：

參見圖1、圖2和圖3，一種機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法針對機(jī)械式水表梅花指針1不同的轉(zhuǎn)速，cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率，具體如下：

所述cmos圖像傳感器4是線陣圖像傳感器，用以采集機(jī)械式水表梅花指針圖像，處理電路板5對cmos圖像傳感器4采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后根據(jù)自適應(yīng)算法輸出的反饋信號調(diào)整cmos圖像傳感器4的采集頻率；cmos圖像傳感器4采集頻率自適應(yīng)算法基本方式如下：

1）根據(jù)cmos圖像傳感器4像素點(diǎn)灰度值判斷此像素點(diǎn)采集到梅花指針1的位置:

n1為區(qū)分cmos圖像傳感器4采集到梅花指針黑色輪齒位置或采集到梅花指針齒槽2位置的像素點(diǎn)灰度值閾值；像素點(diǎn)灰度值大于n1，此像素點(diǎn)采集到梅花指針齒槽2部分上的點(diǎn)，像素點(diǎn)灰度值小于n1，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒3部分上點(diǎn)。

2）根據(jù)一幀內(nèi)cmos圖像傳感器4像素點(diǎn)數(shù)量判斷采集到梅花指針輪齒3或齒槽2:

當(dāng)一幀內(nèi)判定為采集到黑色梅花指針輪齒3的像素點(diǎn)數(shù)超過一定數(shù)量時，判定此時cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒3部分，否則，判定采集到梅花指針齒槽2部分。統(tǒng)計cmos圖像傳感器4一幀內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒3像素點(diǎn)數(shù)并記為n2，設(shè)區(qū)分cmos圖像傳感器4采集到梅花指針黑色輪齒部分或采集到梅花指針齒槽2部分的像素點(diǎn)數(shù)閾值為n3。n2大于n3時，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒3部分；n2小于n3時，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針齒槽2部分。

3）根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒3的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率:

設(shè)一幀內(nèi)采集得到梅花指針輪齒3像素點(diǎn)數(shù)最小值到下一個最小值為采集的一個周期，統(tǒng)計一個周期內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒3部分的幀數(shù)并記為n4，設(shè)數(shù)據(jù)處理器可正常處理cmos圖像傳感器4采集到的數(shù)據(jù)時，n4的合理范圍為n5至n6且n6大于n5。n4大于n6時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過多，判斷cmos圖像傳感器4采集頻率過高；n4小于n5時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過少，判斷cmos圖像傳感器4采集頻率過低。根據(jù)判斷結(jié)果設(shè)置反饋信號實(shí)時調(diào)整cmos圖像傳感器4采集頻率至合理范圍，即調(diào)整一個周期內(nèi)n4的范圍為n5至n6，以達(dá)到cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率。

4）處理采集到梅花指針輪齒3和齒槽的轉(zhuǎn)換得出梅花指針1轉(zhuǎn)過圈數(shù):

通過cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率實(shí)現(xiàn)對梅花指針圖像數(shù)據(jù)精確采集，cmos圖像傳感器由采集到梅花指針齒槽2轉(zhuǎn)到采集到黑色梅花指針輪齒，產(chǎn)生脈沖上升沿，且n2大于n3，脈沖保持高電平；cmos圖像傳感器4由完全采集到黑色梅花指針輪齒轉(zhuǎn)到完全采集到梅花指針齒槽2，產(chǎn)生脈沖下降沿，且n2小于n3，脈沖保持低電平。對脈沖計數(shù)，再除以梅花指針齒數(shù)得到梅花指針1轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。

實(shí)施例二:

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處是：

所述根據(jù)cmos圖像傳感器2像素點(diǎn)灰度值大小判斷此像素點(diǎn)采集到梅花指針的位置中，判斷采集到梅花指針輪齒3或是梅花指針齒槽2的像素點(diǎn)灰度值閾值n1,自適應(yīng)取一幀內(nèi)像素點(diǎn)灰度值最高的四個與像素點(diǎn)灰度值最低四個的平均值。當(dāng)cmos圖像傳感器4采集到像素點(diǎn)灰度值高于n1時，判斷cmos圖像傳感器4采集到梅花指針齒槽3，而當(dāng)cmos圖像傳感器4采集到像素點(diǎn)灰度值低于n1時，判斷cmos圖像傳感器4采集到黑色梅花指針輪齒2。

所述根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒3的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率中，所述機(jī)械式水表梅花指針1以圓心為中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，cmos圖像傳感器4采集梅花指針1圓心處，cmos圖像傳感器4完全采集到梅花指針輪齒2時，采集到黑色梅花指針輪齒2的像素點(diǎn)數(shù)最大，隨著梅花指針1轉(zhuǎn)動，采集到黑色梅花指針輪齒2的像素點(diǎn)數(shù)逐漸減小，cmos圖像傳感器4完全采集到梅花指針齒槽3，采集到黑色梅花指針輪齒2的像素點(diǎn)數(shù)逐漸最小，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒2像素點(diǎn)數(shù)呈現(xiàn)周期性規(guī)律。

所述根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒3的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率中，所述通過設(shè)置反饋信號實(shí)時調(diào)整cmos圖像傳感器44采集頻率至合理范圍過程中，調(diào)整cmos圖像傳感器4采集頻率是通過利用反饋信號對cmos圖像傳感器4采集頻率進(jìn)行分頻得到的。

實(shí)施例三:

參見圖1、圖2、圖3和圖4，一種機(jī)械式水表計量精度視覺自適應(yīng)檢定方法，針對機(jī)械式水表梅花指針1不同的轉(zhuǎn)速，cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率，實(shí)現(xiàn)對梅花指針圖像數(shù)據(jù)精確的采集，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)處理器5處理得到梅花指針1轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。圖像傳感器的采集頻率；cmos圖像傳感器采集頻率自適應(yīng)算法基本方式如下：

1）根據(jù)cmos圖像傳感器4像素點(diǎn)灰度值判斷此像素點(diǎn)采集到梅花指針1的位置:

本實(shí)施例中梅花指針1是六齒梅花指針，梅花指針1齒根圓和輪齒是黑色；cmos圖像傳感器4采集頻率變化范圍1hz至12mhz。根據(jù)cmos圖像傳感器4像素點(diǎn)灰度值判斷線陣cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒2或是梅花指針齒槽3。

2）根據(jù)一幀內(nèi)cmos圖像傳感器4像素點(diǎn)數(shù)量判斷采集到梅花指針輪齒3或齒槽2:

參照圖2，設(shè)cmos圖像傳感器4一幀內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒2的像素點(diǎn)數(shù)為n1，本實(shí)施例中n1值的范圍為30到90，區(qū)分cmos圖像傳感器4采集到梅花指針黑色輪齒2或采集到梅花指針齒槽3的像素點(diǎn)數(shù)閾值為n2，本實(shí)施例中n2的值為一個周期內(nèi)最大值與最小值的平均，取值60左右。n1大于n2時，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針輪齒2；n1小于n2時，cmos圖像傳感器4采集到梅花指針齒槽3。

3）根據(jù)一個周期內(nèi)采集到梅花指針輪齒3的幀數(shù)自適應(yīng)調(diào)整采集頻率:

進(jìn)而統(tǒng)計一個周期內(nèi)采集到黑色梅花指針輪齒部分的幀數(shù)并記為n3，設(shè)數(shù)據(jù)處理器可正常處理cmos圖像傳感器4采集到的數(shù)據(jù)時，n4的合理范圍為n5至n6且n6大于n5。本實(shí)施例中，n5為20，n6為50。當(dāng)n4大于n6時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過多，判斷cmos圖像傳感器4采集頻率過高；當(dāng)n4小于n5時，即在一個周期內(nèi)采集的幀數(shù)過少，判斷cmos圖像傳感器4采集頻率過低。根據(jù)判斷結(jié)果設(shè)置反饋信號k，對cmos圖像傳感器4采集頻率進(jìn)行k分頻，即調(diào)整一個周期內(nèi)n4的范圍為n5至n6，以達(dá)到cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率。

4）處理采集到梅花指針輪齒3和齒槽的轉(zhuǎn)換得出梅花指針1轉(zhuǎn)過圈數(shù):

參照圖4，通過cmos圖像傳感器4自適應(yīng)調(diào)整采集頻率實(shí)現(xiàn)對梅花指針1圖像數(shù)據(jù)精確采集，梅花指針1處于圖4所示狀態(tài)1，cmos圖像傳感器4完全采集到梅花指針輪齒2，采集得到的黑色梅花指針輪齒2像素點(diǎn)數(shù)最大，隨著梅花指針1轉(zhuǎn)動到狀態(tài)2，采集得到的黑色梅花指針輪齒2像素點(diǎn)數(shù)逐漸減小，梅花指針轉(zhuǎn)到狀態(tài)3，cmos圖像傳感器4完全采集到梅花指針齒槽3，采集得到的黑色梅花指針輪齒2像素點(diǎn)數(shù)最小。梅花指針由狀態(tài)3到狀態(tài)4，數(shù)據(jù)處理器5生脈沖上升沿，脈沖保持高電平至狀態(tài)2；梅花指針由狀態(tài)2到狀態(tài)3，，數(shù)據(jù)處理器5生脈沖下降沿，脈沖保持低電平至狀態(tài)4。對脈沖計數(shù)，再除以梅花指針1齒數(shù)6得到梅花指針1過的圈數(shù)。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。