專利名稱：智能型指針式壓力表批量校驗裝置及批量校驗方法
技術領域：
本發明屬于儀表校驗技術領域，尤其是涉及ー種智能型指針式壓力表批量校驗裝置及批量校驗方法。
背景技術：
在油田生產運行過程中，由于指針式壓カ表的弾性敏感元件具有很高的機械強度，并且具有結構簡單、造價較低，性能可靠、維護維修方便等優點，因而得到越來越廣泛的應用。隨著數字電子技術的發展，部分指針式壓力表已被數字儀表所代替，數字儀表準確度高、易讀，但是當被測量快速變化或來回波動時，數字式儀表的示值會相應快速變化而不易被讀數；而且如果控制顯示時間間隔，就會忽略其間的變化細節。因而，從這一角度出發，指針式壓力表占有明顯優勢，它可以直觀地反映出測量值變化范圍，并且由于指針式壓カ表 結構相對簡單，安裝使用方便，成本較低，因此仍發揮著不可替代的作用。但指針式壓カ表經過一段時間的使用與受壓后，機芯難免會出現ー些變形和磨損，相應地指針式壓力表就會產生各種誤差和故障。為了保證，指針式原有的準確度而不便量值傳遞失真，需及時檢定校準，以確保指示正確、可靠。目前，國內對此類指針式壓力表的檢定工作主要是采用人工觀測儀表表盤指針讀數的方法進行校驗，實際校驗時，存在以下缺陷和不足第一、受人的主觀因素如觀測角度、觀測距離及疲勞強度等的影響，存在的度數誤差較大，可靠性不高；第二、實際校驗時，采用手動進行加壓，因而工作效率低，且勞動強度大；第三、長時間讀表盤容易疲勞，從而產生判讀錯誤；第四、人工校驗單個表讀數，操作流程繁瑣；第五、手工填寫各種校驗記錄，打印校驗證書，工作效率低。另外，雖然市場上出現ー些指針式壓力表自動檢定系統，但現有的指針式壓力表自動檢定系統均不同程度地存在使用操作不便、檢定效率低、檢定結果不準確等多種缺陷和不足。因而，如何實現指針式壓力表的自動檢定，以提高檢定效率、檢定準確度，就成為ー個迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供ー種結構簡單、設計合理、安裝布設方便且調壓簡便、智能化程度高、批量檢驗效果好的智能型指針式壓カ表批量校驗裝置。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是ー種智能型指針式壓力表批量校驗裝置，其特征在干包括水平校驗臺、安裝于水平校驗臺上的水平測試管、分別供多個被校驗壓カ表安裝的多個快速接頭、位于水平校驗臺前方且對多個所述被校驗壓カ表的表盤圖像進行攝取的兩個圖像采集設備、與兩個所述圖像采集設備相接的圖像處理設備、對水平測試管內進行加壓的加壓裝置和通過控制所述加壓裝置對水平測試管的管內壓カ進行相應調整的調壓裝置，所述加壓裝置通過連接管道與水平測試管相接，且所述加壓裝置與所述調壓裝置相接；多個所述被校驗壓カ表的數量與多個所述快速接頭的數量相同；多個所述快速接頭的結構和尺寸均相同且其均布設于同一水平直線I1上，多個所述快速接頭均安裝在水平測試管上；兩個所述圖像采集設備均布設于同一水平直線I2上，其中水平直線I2與水平直線I1相平行且二者之間的間距為Im以上；多個所述快速接頭均呈豎直向布設，且左右相鄰兩個所述快速接頭之間的間距均為IOcm 50cm，兩個所述圖像采集設備之間的間距為40cm 80cm ;多個所述被校驗壓カ表均為同一型號的壓カ表，且多個所述被校驗壓カ表呈均勻布設。上述智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，其特征是所述水平直線I2與水平直線I1之間的間距為Im 2m。上述智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，其特征是兩個所述圖像采集設備為同一型號的數碼攝像機或同一型號的數碼照相機。上述智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，其特征是多個所述被校驗壓カ表與兩個所述圖像采集設備均處于同一水平面上；所述水平校驗臺前方設置有兩個分別供兩個所述圖像采集設備安裝的安裝座。
上述智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，其特征是所述水平校驗臺上設置有外部顔色為單一色彩的背景墻。上述智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，其特征是所述加壓裝置為液壓系統，且所述連接管道為液壓管路；所述液壓系統包括與液壓管路相接的液壓油箱、安裝在液壓管路上的液壓泵和安裝在液壓管路上且對液壓管路內的液體壓カ進行調整的液壓控制閥；所述液壓控制閥為手動閥或電動閥，且所述調壓裝置相應為安裝在所述手動閥上的調壓手輪或與所述電動閥相接的調壓控制器。同時，本發明還公開了ー種方法步驟簡單、實現方便且檢定速度快、檢定準確度高的指針式壓カ表批量校驗方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、校驗前準備工作先將多個所述被校驗壓カ表分別安裝于多個所述快速接頭上，再啟動所述加壓裝置，并通過所述調壓裝置將水平測試管的管內壓カ調整至校驗所需壓カ；多個所述快速接頭和多個所述被校驗壓カ表的數量均為m個；步驟ニ、被校驗壓カ表型號輸入及型號匹配先通過與圖像處理設備相接的參數設置單元，輸入步驟一中多個所述被校驗壓カ表的型號；之后，所述圖像處理設備根據所輸入的壓カ表型號，并調用型號匹配模塊判斷預先建立的表盤模板數據庫內是否存在該型號壓カ表的表盤模板數據當判斷得出所述表盤模板數據庫內存在該型號壓カ表的表盤模板數據時，進入步驟四；否則，進入步驟三；所述表盤模板數據庫內存儲于與圖像處理設備相接的數據存儲単元內，且所述表盤模板數據庫內存有多個不同型號指針式壓力表的表盤模板數據；每個型號指針式壓力表的表盤模板數據均包括分別與兩個所述圖像采集設備相對應的兩組模板數據，且每ー組模板數據均包括m個分別安裝于m個所述快速接頭上的該型號指針式壓力表的表盤圖像信息，所述表盤圖像信息包括表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據；步驟三、表盤模板數據獲取，其獲取過程如下步驟301、表盤圖像采集及同步傳輸采用兩個所述圖像采集設備且按照相同的放大比例，分別對步驟一中m個所述被校驗壓カ表的表盤圖像進行采集，并將所采集圖像同步傳送至圖像處理設備，相應獲得兩幅尺寸大小相同的待處理圖像；兩幅所述待處理圖像中，均包含多個所述被校驗壓カ表的表盤圖像；步驟302、表盤圖像分割所述圖像處理設備調用圖像分割模塊，分別對步驟ニ中兩幅所述待處理圖像進行分割，并獲得分割后的兩組單個表盤圖像；兩組所述單個表盤圖像中均包括m幅單個表盤圖像，且m幅所述單個表盤圖像分別為步驟一中m個所述被校驗壓カ表的表盤圖像；步驟303、表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備分別獲取兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息，便獲得與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據；其中，每幅單個表盤圖像的表盤圖像信息均包括該幅單個表盤圖像中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據；同時，所述圖像處理設備調用直線檢測模塊，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程； 步驟304、表盤模板數據添加將步驟303中所獲得的與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，添加至所述表盤模板數據庫內；之后，進入步驟六；步驟四、表盤圖像采集、分割及指針所在直線檢測先按照步驟301至步驟302中所述的方法，獲得分割后的兩組單個表盤圖像；之后，所述圖像處理設備調用直線檢測模塊，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；隨后，進入步驟五；步驟五、模板匹配所述圖像處理設備先調取與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，再調用模板匹配模塊匹配得出步驟四中兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息；之后，進入步驟六；步驟六、壓カ表讀數獲取所述圖像處理設備對待處理信息進行分析處理，并相應獲取步驟一中m個所述被校驗壓カ表的讀數，且每個被校驗壓カ表的讀數獲取過程均相同；所述待處理信息為步驟303中獲取的或者步驟五中匹配得出的兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息和各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；對于任一個被校驗壓カ表來說，其讀數獲取過程如下步驟601、待處理表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備自所述待處理信息中，分別調取出當前所讀被校驗壓カ表的兩幅單個表盤圖像；步驟602、雙目立體視覺圖像匹配所述圖像處理設備調用雙目立體視覺圖像匹配模塊，對步驟601中所調取兩幅單個表盤圖像的待匹配信息進行處理，并相應獲得匹配后的表盤圖像信息；所述待匹配信息為兩幅所述單個表盤圖像的表盤圖像信息和兩幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程，且匹配后的表盤圖像信息為匹配后獲得的當前所讀被校驗壓カ表的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據以及指針所在直線I5的方程；步驟603、數據處理所述圖像處理設備根據步驟602中匹配后的表盤圖像信息，且結合被校驗壓カ表的量程Ac和測量下限值C(l，自動推算出當前所讀被校驗壓カ表的讀數。上述方法，其特征是步驟302中所述的圖像分割模塊為直方圖閾值分割模塊，步驟303和步驟四中所述的直線檢測模塊均為Hough變換模塊。
上述方法，其特征是步驟603中對當前所讀被校驗壓カ表的讀數進行自動推算時，所述圖像處理設備先根據步驟602中匹配后表盤圖像信息中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據，推算出表盤中心點與刻度線起始位置所在直線I3的方程以及表盤中心點與刻度線終止位置所在直線I4的方程；之后，再根據直線I3和直線I4的方程推算出直線I3和直線I4之間的夾角A，井根據直線I3和指針所在直線I5的方
程，推算出直線I3和直線I5之間的夾角B;然后，根據公式c = + ，計算得出當前所
讀被校驗壓カ表的讀數C。上述方法，其特征是步驟一中進行校驗前準備工作之前，需先對m個所述快速接頭進行編號，且編號后m個所述快速接頭由左至右分別為1#接頭、2#接頭、3#接頭…m#接頭；對應地，m個所述快速接頭上所安裝的m個所述被校驗壓カ表的序號分別為1#、2#、3#...m# ；
步驟601中當前所讀被校驗壓カ表的序號為i#，其中i=l、2、3…m;步驟603中自動推算出當前所讀被校驗壓カ表的讀數后，所述圖像處理設備還需對自動推算出的讀數進行誤差矯正，其誤差矯正如下步驟I、當前所讀被校驗壓カ表序號輸入通過參數設置單元輸入當前所讀被校驗壓カ表的序號i# ;步驟II、測量誤差數據組獲取所述圖像處理設備根據步驟ニ中所輸入的壓カ表型號，并調用型號匹配模塊，判斷預先建立的測量誤差數據庫內是否存在與步驟ニ中所輸入壓カ表型號相對應的測量誤差數據組若存在，則進入步驟VI ;否則，進入步驟III ；步驟III、測量誤差數據組獲取，其獲取過程如下步驟i、管內壓カ調整通過所述調壓裝置，對水平測試管4的管內壓カ進行調整；步驟U、壓カ表讀數獲取按照步驟ニ至步驟六中所述的方法，獲取當前狀態下m個所述被校驗壓カ表的讀數；步驟iii、測量誤差求取人為讀取當前狀態下m個所述被校驗壓カ表的讀數，再對m個所述被校驗壓カ表的人為讀取讀數與步驟ii中所獲取讀數分別進行作差后，便相應獲得當前狀態下m個所述被校驗壓カ表的測量誤差；步驟iv、多次重復步驟i至步驟iii，獲得m個所述被校驗壓カ表的多次測量誤差；且多次重復步驟i至步驟iii過程中，步驟i中調整后水平測試管的管內壓カ均不相同；步驟V、測量誤差數據組獲取對步驟iv中m個所述被校驗壓カ表的多次測量誤差分別取平均值后，便獲得與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組；同吋，將所獲得的與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組，添加至所述測量誤差數據庫內；步驟VI、壓カ表測量誤差數據獲取所述圖像處理設備根據步驟I中所輸入的序號i#，自與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組中，找出序號為i#的被校驗壓カ表的測量誤差數據Aci;步驟V、讀數校正根據公式ど=C+Λ Ci，計算得出校正后當前所讀被校驗壓カ表的讀數C’，式中c為步驟603中自動推算出的當前所讀被校驗壓カ表的讀數，Aci為步驟II中序號為i#的被校驗壓カ表的測量誤差數據。本發明與現有技術相比具有以下優點I、所采用的批量校驗系統結構簡單、安裝布設方便且投入成本較低。2、使用操作簡便，壓カ調整方便。3、所采用的批量校驗方法步驟簡單、實現方便且批量校驗速度快。4、采用雙目立體視覺系統進行校驗，檢定精度高。同時，通過對圖像處理設備所獲取讀數進行誤差矯正，進ー步保證了檢定精度5、使用效果好，雙目立體視覺獲取壓カ表讀數后，能同步完成誤差分析，實現指針式儀表的自動檢定，獲得高于手工操作的檢定準確性，達到提高效率、減少人員消耗、降低 成本等目的。6、適用面廣，能有效推廣適用至所有指針式儀表的批量檢定過程中。7、經濟效益和社會效益顯著，大大提高指針式壓力表的檢定速度和準確度，預計年增加檢定數量20萬塊，直接經濟效益600萬元，可大大提高油田生產運行設備中壓カ表的周檢率，對于提高量值傳遞的準確率，穩定設備的運行狀態，及時發現運行中的不穩定因素，具有較強的指導作用，社會效益明顯。綜上所述，本發明設計合理、使用操作簡便且使用效果好，大幅度提高了指針式壓力表的檢定效率和檢定準確度。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進ー步的詳細描述。
圖I為本發明所采用批量校驗裝置的使用狀態參考圖。圖2為本發明所采用批量校驗裝置的電路原理框圖。圖3為本發明所采用批量校驗方法的流程框圖。圖4為雙目立體視覺系統的平視雙目立體成像原理圖。附圖標記說明I一水平校驗臺； 2—被校驗壓カ表； 3—快速接頭；4一水平測試管； 5 —圖像采集設備； 6 —圖像處理設備；7-1一液壓油箱； 7-2—液壓泵；7-3—液壓控制閥；7-4—液壓管路； 8—調壓手輪；10-1—豎向支撐桿；10-2—水平支座；11 ー擋板；12—參數設置單元；13—數據存儲單元。
具體實施例方式如圖I、圖2所示的ー種智能型指針式壓カ表批量校驗裝置，包括水平校驗臺I、安裝于水平校驗臺I上的水平測試管4、分別供多個被校驗壓カ表2安裝的多個快速接頭3、位于水平校驗臺I前方且對多個所述被校驗壓カ表2的表盤圖像進行攝取的兩個圖像采集設備5、與兩個所述圖像采集設備5相接的圖像處理設備6、對水平測試管4內進行加壓的加壓裝置和通過控制所述加壓裝置對水平測試管4的管內壓カ進行相應調整的調壓裝置，所述加壓裝置通過連接管道與水平測試管4相接，且所述加壓裝置與所述調壓裝置相接。多個所述被校驗壓カ表2的數量與多個所述快速接頭3的數量相同。多個所述快速接頭3的結構和尺寸均相同且其均布設于同一水平直線I1上，多個所述快速接頭3均安裝在水平測試管4上。兩個所述圖像采集設備5均布設于同一水平直線I2上，其中水平直線I2與水平直線I1相平行且二者之間的間距為Im以上。多個 所述快速接頭3均呈豎直向布設，且左右相鄰兩個所述快速接頭3之間的間距均為IOcm 50cm，兩個所述圖像采集設備5之間的間距為40cm 80cm ;多個所述被校驗壓カ表2均為同一型號的壓カ表，且多個所述被校驗壓カ表2呈均勻布設。實際連接時，所述水平測試管4的一端封閉且其另一端通過所述連接管道與所述加壓裝置相接。實際布設時，多個所述被校驗壓カ表2布設于同一豎直平面上，且兩個所述圖像采集設備5布設于同一豎直平面上。所述水平直線I2與水平直線I1之間的間距為Im
2m ο本實施例中，所述水平直線I2與水平直線I1之間的間距為I. 5m。實際校驗時，可根據具體需要，對所述水平直線I2與水平直線I1之間的間距進行相應調整。本實施例中，兩個所述圖像采集設備5為同一型號的數碼攝像機或同一型號的數碼照相機，并且二者所采用鏡頭的焦距相同。本實施例中，所述水平校驗臺I前方設置有兩個分別供兩個所述圖像采集設備5安裝的安裝座，所述安裝座包括豎向支撐桿10-1和安裝在豎向支撐桿10-1上的水平支座10-2。同時，所述水平校驗臺I上設置有外部顔色為單一色彩的背景墻。本實施例中，所述背景墻為ー個呈豎直向布設的擋板11，并且所述背景墻的顏色與被校驗壓カ表2外邊緣線的顏色差異較大，以利于區分。本實施例中，所述加壓裝置為液壓系統，且所述連接管道為液壓管路7-4。實際使用時，通過所述液壓系統向水平測試管4內進行加壓，并通過多個所述被校驗壓カ表2同時對水平測試管4內的液體壓カ進行測量。并且，通過所述調壓裝置對水平測試管4內的液體壓カ進行調整。實際使用時，也可以采用氣壓系統對水平測試管4內進行加壓，此時多個所述被校驗壓カ表2同時對水平測試管4內的氣體壓力進行測量。所述液壓系統包括與液壓管路7-4相接的液壓油箱7-1、安裝在液壓管路7-4上的液壓泵7-2和安裝在液壓管路7-4上且對液壓管路7-4內的液體壓カ進行調整的液壓控制閥7-3 ;所述液壓控制閥7-3為手動閥或電動閥，且所述調壓裝置相應為安裝在所述手動閥上的調壓手輪8或與所述電動閥相接的調壓控制器。本實施例中，所述液壓控制閥7-3為手動閥，且所述調壓裝置為安裝在所述手動閥上的調壓手輪8。實際安裝時，所述液壓油箱7-1和液壓泵7-2安裝在所述水平校驗臺I內，且所述手動閥安裝在所述水平校驗臺I上。實際安裝時，左右相鄰兩個所述快速接頭3之間的間距均為20cm±5cm，兩個所述圖像采集設備5之間的間距為50cm±5cm。本實施例中，左右相鄰兩個所述快速接頭3之間的間距均為20cm，兩個所述圖像采集設備5之間的間距為50cm。實際使用過程中，可根據具體需要，對左右相鄰兩個所述快速接頭3之間的間距以及兩個所述圖像采集設備5之間的間距進行相應調整。如圖3所示的ー種指針式壓カ表批量校驗方法，包括以下步驟步驟一、校驗前準備工作先將多個所述被校驗壓カ表2分別安裝于多個所述快速接頭3上，再啟動所述加壓裝置，并通過所述調壓裝置將水平測試管4的管內壓カ調整至校驗所需壓カ；多個所述快速接頭3和多個所述被校驗壓カ表2的數量均為m個。將水平測試管4的管內壓カ調整至校驗所需壓力，且各所述被校驗壓カ表2的讀數穩定后，再進入步驟ニ。實際使用吋，多個所述快速接頭3和多個所述被校驗壓カ表2的數量均為4個 10個。
本實施例中，m=6。也就是說，所述快速接頭3和被校驗壓カ表2的數量均為6個。實際使用過程中，還可根據具體需要，對m的取值進行相應調整。 實際操作過程中，還需對m個所述快速接頭3進行編號，且編號后m個所述快速接頭3由左至右分別為1#接頭、2#接頭、3#接頭、4#接頭、5#接頭和6#接頭。對應地，6個所述快速接頭3上所安裝的6個所述被校驗壓カ表2的名稱分別為1#壓カ表、2#壓カ表、3#壓カ表、4#壓カ表、5#壓カ表和6#壓カ表。步驟ニ、被校驗壓カ表型號輸入及型號匹配先通過與圖像處理設備6相接的參數設置單元12，輸入步驟一中多個所述被校驗壓カ表2的型號；之后，所述圖像處理設備6根據所輸入的壓カ表型號，并調用型號匹配模塊判斷預先建立的表盤模板數據庫內是否存在該型號壓カ表的表盤模板數據當判斷得出所述表盤模板數據庫內存在該型號壓カ表的表盤模板數據時，進入步驟四；否則，進入步驟三。所述表盤模板數據庫內存儲于與圖像處理設備6相接的數據存儲単元13內，且所述表盤模板數據庫內存有多個不同型號指針式壓力表的表盤模板數據。每個型號指針式壓力表的表盤模板數據均包括分別與兩個所述圖像采集設備5相對應的兩組模板數據，且每一組模板數據均包括m個分別安裝于m個所述快速接頭3上的該型號指針式壓力表的表盤圖像信息，所述表盤圖像信息包括表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據。其中，表盤中心點為被校驗壓カ表2中指針所固定轉軸的中心點。步驟三、表盤模板數據獲取，其獲取過程如下步驟301、表盤圖像采集及同步傳輸采用兩個所述圖像采集設備5且按照相同的放大比例，分別對步驟一中m個所述被校驗壓カ表2的表盤圖像進行采集，并將所采集圖像同步傳送至圖像處理設備6，相應獲得兩幅尺寸大小相同的待處理圖像；兩幅所述待處理圖像中，均包含多個所述被校驗壓カ表2的表盤圖像。本實施例中，兩個所述圖像采集設備5分別為圖像采集設備ー和位于所述圖像采集設備ー右側的圖像采集設備ニ。實際使用過程中，兩個所述圖像處理設備6將兩幅所述待處理圖像，同步存儲至數據存儲単元13內。并且，兩幅所述待處理圖像分別通過關聯單元與圖像采集設備名稱(即所述圖像采集設備ー或圖像采集設備ニ)進行關聯。步驟302、表盤圖像分割所述圖像處理設備6調用圖像分割模塊，分別對步驟ニ中兩幅所述待處理圖像進行分割，并獲得分割后的兩組單個表盤圖像；兩組所述單個表盤圖像中均包括m幅單個表盤圖像，且m幅所述單個表盤圖像分別為步驟一中m個所述被校驗壓カ表2的表盤圖像。本實施例中，兩組單個表盤圖像分別通過關聯單元與兩個所述圖像采集設備5的圖像采集設備名稱進行關聯。并且，由于每組所述單個表盤圖像中的m幅單個表盤圖像分別為步驟一中m個所述被校驗壓カ表2的表盤圖像，因而每組所述單個表盤圖像中的m幅單個表盤圖像，分別通過關聯單元將與m個所述被校驗壓カ表2的名稱進行關聯。步驟303、表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備6分別獲取兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息，便獲得與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據；其中，每幅單個表盤圖像的表盤圖像信息均包括該幅單個表盤圖像中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據；同時，所述圖像處理設備6調用直線檢測模塊，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程。
本實施例中，兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息，均通過關聯単元與所對應的圖像采集設備名稱和壓カ表名稱進行關聯。步驟304、表盤模板數據添加將步驟303中所獲得的與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，添加至所述表盤模板數據庫內；之后，進入步驟六。步驟四、表盤圖像采集、分割及指針所在直線檢測先按照步驟301至步驟302中所述的方法，獲得分割后的兩組單個表盤圖像；之后，所述圖像處理設備6調用直線檢測模塊，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；隨后，進入步驟五。步驟五、模板匹配所述圖像處理設備6先調取與步驟ニ中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，再調用模板匹配模塊匹配得出步驟四中兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息；之后，進入步驟六。步驟六、壓カ表讀數獲取所述圖像處理設備6對待處理信息進行分析處理，并相應獲取步驟一中m個所述被校驗壓カ表2的讀數，且每個被校驗壓カ表2的讀數獲取過程均相同；所述待處理信息為步驟303中獲取的或者步驟五中匹配得出的兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息和各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；對于任ー個被校驗壓カ表2來說，其讀數獲取過程如下步驟601、待處理表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備6自所述待處理信息中，分別調取出當前所讀被校驗壓カ表2的兩幅單個表盤圖像。步驟602、雙目立體視覺圖像匹配所述圖像處理設備6調用雙目立體視覺圖像匹配模塊，對步驟601中所調取兩幅單個表盤圖像的待匹配信息進行處理，并相應獲得匹配后的表盤圖像信息；所述待匹配信息為兩幅所述單個表盤圖像的表盤圖像信息和兩幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程，且匹配后的表盤圖像信息為匹配后獲得的當前所讀被校驗壓カ表2的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據以及指針所在直線I5的方程。步驟603、數據處理所述圖像處理設備6根據步驟602中匹配后的表盤圖像信息，且結合被校驗壓カ表2的量程Ac和測量下限值Ctl,自動推算出當前所讀被校驗壓カ表2的讀數。本實施例中，步驟603中對當前所讀被校驗壓カ表2的讀數進行自動推算時，所述圖像處理設備6先根據步驟602中匹配后表盤圖像信息中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據，推算出表盤中心點與刻度線起始位置所在直線I3的方程以及表盤中心點與刻度線終止位置所在直線I4的方程；之后，再根據直線I3和直線I4的方程推算出直線I3和直線I4之間的夾角A，井根據直線I3和指針所在直線I5的方程，推算
出直線I3和直線I5之間的夾角B ;然后，根據公式C = Q + AcxI，計算得出當前所讀被校驗
壓カ表2的讀數C。本實施例中，還需預先對兩個所述圖像采集設備5的內外部參數分別進行標定，并獲得標定后兩個所述圖像采集設備5的內外參數。同吋，還需預先通過參數設置單元12輸入兩個所述圖像采集設備5之間的間距(具體是兩個所述圖像采集設備5的投影中心的連線的距離，即基線距為b)。
由于雙目立體視覺系統的標定主要是指攝像機的內部參數(如焦距)標定后，確定視覺系統的結構參數R和T (即兩個攝像機之間的位置關系，R和T分別為旋轉矩陣和平移向量)。一般方法是采用標準的2D或3D精密靶標，通過攝像機圖像坐標與三維世界坐標的對應關系求得上述參數。本實施例中，采用標準的2D或3D精密靶標，且通過圖像采集設備5的圖像坐標與三維世界坐標的對應關系，求得圖像采集設備5的內外部參數。步驟602中，實際進行雙目立體視覺圖像匹配吋，結合標定后兩個所述圖像采集設備5的內外參數和兩個所述圖像采集設備5之間的間距，進行匹配處理。另外，步驟602中實際進行雙目立體視覺圖像匹配時，所述圖像處理設備6根據步驟601中所調取的兩個圖像處理設備6對當前所讀被校驗壓カ表2的表盤圖像進行采集時的拍攝角度，并調用雙目立體視覺圖像匹配模塊進行雙目立體視覺圖像匹配。其中，雙目立體視覺測量是基于視差原理，由多幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。在計算機視覺系統中，雙目立體視覺測量一般由雙攝像機從不同的角度同時獲取周圍景物的兩幅圖像，或有單攝像機在不同時刻從不同角度獲取周圍景物的兩幅數字圖像，并基于視差原理即可恢復出物體的三維幾何模型，重建周圍景物的三維形狀與位置。在雙目立體視覺測量的許多應用中，可以在待測物體表面分布ー些具有明顯特征且易于識別的元素作為標記點，如圓、十字刻畫線等。若給標記點加載唯一的身份信息，即對標記點進行編碼，對圖像中標記點進行唯一身份識別后，可以方便，可靠地實現多幅圖像間標記點的對應匹配。因而，本步驟中圖像處理設備6調用雙目立體視覺圖像匹配模塊對所述待匹配信息進行處理的過程，便是對兩幅所述單個表盤圖像的表盤圖像信息和兩幅單個表盤圖像中指針所在的直線分別進行立體匹配的過程。實際進行立體匹配時，由于立體匹配是從立體圖像的兩幅圖像中(如左目圖像和右目圖像)找出對應的特征點。而為保證獲得準確的特征點，要求兩幅立體圖像的外極點在同一掃描線上。然而實際工作中，所采用兩個圖像采集設備的配置總是存在ー些誤差，即使是平行垂直投影方式，也不能保證外極線是水平的，從而造成立體匹配時視差捜索復雜化。因而，在立體匹配之前，需要對立體圖像的外極線進行水平矯正，使得立體匹配能達到ー個較好的水平。綜上，使用雙目立體視覺系統可以確定任意物體的三維輪廓，并且可以得到輪廓上任意點的三維坐標。本實施例中，所述雙目立體視覺圖像匹配模塊采用德國MVtec公司的影像處理軟體HALCON。HALCON是在世界范圍內廣泛使用的機器視覺軟件。HALCON也包含Blob分析、形態學、模式識別、測量、三維攝像機定標、雙目立體視覺等杰出的高級算法。HALCON支持Linux 和 Windows,并且可以通過 C、C++、C#、Visual Basic 和 Delphi 語言訪問。另外 HALCON與硬件無關，支持大多數圖像采集卡及帶有DirectShow和IEEE 1394驅動的采集設備，用戶可以利用其開放式結構快速開發圖像處理和機器視覺應用軟件。本實施例中，結合圖4，兩個攝像機(或照相機)的投影中心的連線的距離，即基線距為b。攝像機坐標系的原點在攝像機鏡頭的光心處，事實上攝像機的成像平面在鏡頭的光心后，圖4中將左右成像平面繪制在鏡頭的光心前f處，這個虛擬的圖像平面坐標系的u軸和V軸與攝像機坐標系的X軸和I軸方向一致，這樣可以簡化計算過程。左右兩幅圖像 (例如，本實施例中步驟601中所調取的兩幅單個表盤圖像)坐標系的原點在攝像機光軸與平面的交點O I和02。空間中某點P在左圖像和右圖像中相應的坐標分別為Pl (ul，vl)和P2(u2, v2)。假定兩個攝像機的圖像在同一個平面上，則點P在左右兩幅圖像坐標系中的Y
坐標相同，即vl=v2。由三角幾何關系得到U1 =Z1^75U2 = / (ズfみ)，V = V1 =V2 =/^7，
式中(X。，y。，zc)為點P在左攝像機坐標系中的三維空間坐標，b為基線距，f為兩個攝像機的焦距，(ul, vl)和(u2，V 2)分別為點P在左圖像和右圖像中的坐標(即像素位置數據)。視差定義為某一點在左右兩幅圖像中相應點的位置差ゴ=O1-M2) =2。由此
k 土d
可計算出空間中某點P在左攝像機坐標系中的坐標為ンダ=と一》
Z^b-L因此，只要能夠找到空間中某點在左右兩個攝像機像面上的相應點，并且通過攝像機標定獲得攝像機的內外參數，就可以確定這個點的三維坐標。也就是說，通過求得左右兩個圖像中相應點的圖像坐標，便可以由雙目立體視覺測量原理求取三維空間坐標。本實施例中，所述圖像處理設備6調用雙目立體視覺圖像匹配模塊，對步驟601中所調取兩幅單個表盤圖像的待匹配信息進行處理并相應獲得匹配后的表盤圖像信息時，具體是求取當前所讀被校驗壓カ表2的表盤中心點、刻度線起始位置(具體是表盤刻度線中起始刻度線的中點)、刻度線終止位置(具體是表盤刻度線中終止刻度線的中點)以及指針上任意兩個點的三維空間坐標。本實施例中，由于當前所讀被校驗壓カ表2中表盤中心點、刻度線起始位置、刻度線終止位置和指針均處于同一豎直平面上，因而表盤中心點與刻度線起始位置所在的直線I3、表盤中心點與刻度線終止位置所在的直線I4、指針所在的直線I5均處于同一豎直平面上，表盤中心點、刻度線起始位置、刻度線終止位置以及指針上任意兩個點的y軸坐標均相同。因此，根據所求出的表盤中心點、刻度線起始位置、刻度線終止位置以及指針上任意兩個點的三維空間坐標，便可直接求解出直線I3、直線I4和直線I5的方程，并相應推算出直線
I3和直線I4之間的夾角A以及直線I3和直線I5之間的夾角B，再根據公式C = cQ+ AcX^■計
j\
算得出當前所讀被校驗壓カ表2的讀數C。另外，由于雙目立體視覺系統必須安裝在一個穩定的平臺上，在進行雙目視覺系統標定以及應用該系統進行測量時，要確保攝像機的內參數(比如焦距)和兩個攝像機相對位置關系不能夠發生變化，如果任何ー項發生變化，則需要重新對雙目立體視覺系統進行標定。本實施例中，兩個所述圖像采集設備5的位置固定不動。雙目立體視覺系統的安裝方法影響測量結果的精度。測量的精度可由下式得
出
權利要求
1.一種智能型指針式壓力表批量校驗裝置，其特征在于包括水平校驗臺(I)、安裝于水平校驗臺(I)上的水平測試管(4)、分別供多個被校驗壓力表(2)安裝的多個快速接頭(3)、位于水平校驗臺(I)前方且對多個所述被校驗壓力表(2)的表盤圖像進行攝取的兩個圖像采集設備(5)、與兩個所述圖像采 集設備(5)相接的圖像處理設備(6)、對水平測試管(4)內進行加壓的加壓裝置和通過控制所述加壓裝置對水平測試管(4)的管內壓力進行相應調整的調壓裝置，所述加壓裝置通過連接管道與水平測試管(4 )相接，且所述加壓裝置與所述調壓裝置相接；多個所述被校驗壓力表(2)的數量與多個所述快速接頭(3)的數量相同；多個所述快速接頭(3)的結構和尺寸均相同且其均布設于同一水平直線I1上，多個所述快速接頭(3)均安裝在水平測試管(4)上；兩個所述圖像采集設備(5)均布設于同一水平直線I2上，其中水平直線I2與水平直線I1相平行且二者之間的間距為Im以上；多個所述快速接頭(3)均呈豎直向布設，且左右相鄰兩個所述快速接頭(3)之間的間距均為IOcm 50cm,兩個所述圖像采集設備(5)之間的間距為40cm 80cm ;多個所述被校驗壓力表(2)均為同一型號的壓力表，且多個所述被校驗壓力表(2)呈均勻布設。
2.按照權利要求I所述的智能型指針式壓力表批量校驗裝置，其特征在于所述水平直線I2與水平直線I1之間的間距為Im 2m。
3.按照權利要求I或2所述的智能型指針式壓力表批量校驗方法及批量校驗裝置，其特征在于兩個所述圖像采集設備(5)為同一型號的數碼攝像機或同一型號的數碼照相機。
4.按照權利要求I或2所述的智能型指針式壓力表批量校驗方法及批量校驗裝置，其特征在于多個所述被校驗壓力表(2)與兩個所述圖像采集設備(5)均處于同一水平面上；所述水平校驗臺(I)前方設置有兩個分別供兩個所述圖像采集設備(5)安裝的安裝座。
5.按照權利要求I或2所述的智能型指針式壓力表批量校驗方法及批量校驗裝置，其特征在于所述水平校驗臺(I)上設置有外部顏色為單一色彩的背景墻。
6.按照權利要求I或2所述的智能型指針式壓力表批量校驗方法及批量校驗裝置，其特征在于所述加壓裝置為液壓系統，且所述連接管道為液壓管路(7-4);所述液壓系統包括與液壓管路(6)相接的液壓油箱(7-1)、安裝在液壓管路(7-4)上的液壓泵(7-2)和安裝在液壓管路(7-4)上且對液壓管路(7-4)內的液體壓力進行調整的液壓控制閥(7-3);所述液壓控制閥(7-3)為手動閥或電動閥，且所述調壓裝置相應為安裝在所述手動閥上的調壓手輪(8)或與所述電動閥相接的調壓控制器。
7.一種利用如權利要求I所述裝置對指針式壓力表進行批量校驗的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、校驗前準備工作先將多個所述被校驗壓力表(2)分別安裝于多個所述快速接頭(3)上，再啟動所述加壓裝置，并通過所述調壓裝置將水平測試管(4)的管內壓力調整至校驗所需壓力；多個所述快速接頭(3)和多個所述被校驗壓力表(2)的數量均為m個； 步驟二、被校驗壓力表型號輸入及型號匹配先通過與圖像處理設備(6)相接的參數設置單元(12)，輸入步驟一中多個所述被校驗壓力表(2)的型號；之后，所述圖像處理設備(6)根據所輸入的壓力表型號，并調用型號匹配模塊判斷預先建立的表盤模板數據庫內是否存在該型號壓力表的表盤模板數據當判斷得出所述表盤模板數據庫內存在該型號壓力表的表盤模板數據時，進入步驟四；否則，進入步驟三；所述表盤模板數據庫內存儲于與圖像處理設備(6)相接的數據存儲單元(13)內，且所述表盤模板數據庫內存有多個不同型號指針式壓力表的表盤模板數據；每個型號指針式壓力表的表盤模板數據均包括分別與兩個所述圖像采集設備(5)相對應的兩組模板數據，且每一組模板數據均包括m個分別安裝于m個所述快速接頭(3)上的該型號指針式壓力表的表盤圖像信息，所述表盤圖像信息包括表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據； 步驟三、表盤模板數據獲取，其獲取過程如下 步驟301、表盤圖像采集及同步傳輸采用兩個所述圖像采集設備(5)且按照相同的放大比例，分別對步驟一中m個所述被校驗壓力表(2)的表盤圖像進行采集，并將所采集圖像同步傳送至圖像處理設備(6)，相應獲得兩幅尺寸大小相同的待處理圖像；兩幅所述待處理圖像中，均包含多個所述被校驗壓力表(2)的表盤圖像； 步驟302、表盤圖像分割所述圖像處理設備(6)調用圖像分割模塊，分別對步驟二中 兩幅所述待處理圖像進行分割，并獲得分割后的兩組單個表盤圖像；兩組所述單個表盤圖像中均包括m幅單個表盤圖像，且m幅所述單個表盤圖像分別為步驟一中m個所述被校驗壓力表(2)的表盤圖像； 步驟303、表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備(6)分別獲取兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息，便獲得與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據；其中，每幅單個表盤圖像的表盤圖像信息均包括該幅單個表盤圖像中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據；同時，所述圖像處理設備(6)調用直線檢測模塊，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程； 步驟304、表盤模板數據添加將步驟303中所獲得的與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，添加至所述表盤模板數據庫內；之后，進入步驟六； 步驟四、表盤圖像采集、分割及指針所在直線檢測先按照步驟301至步驟302中所述的方法，獲得分割后的兩組單個表盤圖像；之后，所述圖像處理設備(6)調用直線檢測模±夾，分別檢測出兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；隨后，進入步驟五； 步驟五、模板匹配所述圖像處理設備(6)先調取與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的表盤模板數據，再調用模板匹配模塊匹配得出步驟四中兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息；之后，進入步驟六； 步驟六、壓力表讀數獲取所述圖像處理設備(6)對待處理信息進行分析處理，并相應獲取步驟一中m個所述被校驗壓力表(2)的讀數，且每個被校驗壓力表(2)的讀數獲取過程均相同；所述待處理信息為步驟303中獲取的或者步驟五中匹配得出的兩組所述單個表盤圖像中各幅單個表盤圖像的表盤圖像信息和各幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程；對于任一個被校驗壓力表(2)來說，其讀數獲取過程如下 步驟601、待處理表盤圖像信息獲取所述圖像處理設備(6)自所述待處理信息中，分別調取出當前所讀被校驗壓力表(2)的兩幅單個表盤圖像； 步驟602、雙目立體視覺圖像匹配所述圖像處理設備(6)調用雙目立體視覺圖像匹配模塊，對步驟601中所調取兩幅單個表盤圖像的待匹配信息進行處理，并相應獲得匹配后的表盤圖像信息；所述待匹配信息為兩幅所述單個表盤圖像的表盤圖像信息和兩幅單個表盤圖像中指針所在直線的方程，且匹配后的表盤圖像信息為匹配后獲得的當前所讀被校驗壓力表(2)的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據以及指針所在直線I5的方程； 步驟603、數據處理所述圖像處理設備(6)根據步驟602中匹配后的表盤圖像信息，且結合被校驗壓力表(2)的量程Ac和測量下限值C(l，自動推算出當前所讀被校驗壓力表(2)的讀數。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于步驟302中所述的圖像分割模塊為直方圖閾值分割模塊；步驟303和步驟四中所述的直線檢測模塊均為Hough變換模塊。
9.按照權利要求7或8所述的方法，其特征在于步驟603中對當前所讀被校驗壓力表(2)的讀數進行自動推算時，所述圖像處理設備(6)先根據步驟602中匹配后表盤圖像信息中的表盤中心點、刻度線起始位置與刻度線終止位置的像素位置數據，推算出表盤中心點與刻度線起始位置所在直線I3的方程以及表盤中心點與刻度線終止位置所在直線I4的方程；之后，再根據直線I3和直線I4的方程推算出直線I3和直線I4之間的夾角A，并根據直線I3和指針所在直線I5的方程，推算出直線I3和直線I5之間的夾角B ;然后，根據公式c = + Ac X f，計算得出當前所讀被校驗壓力表(2 )的讀數c。
A
10.按照權利要求7或8所述的方法，其特征在于步驟一中進行校驗前準備工作之前，需先對m個所述快速接頭(3)進行編號，且編號后m個所述快速接頭(3)由左至右分別為1#接頭、2#接頭、3#接頭…m#接頭；對應地，m個所述快速接頭(3)上所安裝的m個所述被校驗壓力表(2)的序號分別為1#、2#、3#…m# ； 步驟601中當前所讀被校驗壓力表(2)的序號為i#,其中i=l、2、3…m ； 步驟603中自動推算出當前所讀被校驗壓力表的讀數后，所述圖像處理設備(6)還需對自動推算出的讀數進行誤差矯正，其誤差矯正如下 步驟I、當前所讀被校驗壓力表序號輸入通過參數設置單元(12)輸入當前所讀被校驗壓力表的序號i# ; 步驟II、測量誤差數據組獲取所述圖像處理設備(6)根據步驟二中所輸入的壓力表型號，并調用型號匹配模塊，判斷預先建立的測量誤差數據庫內是否存在與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組若存在，則進入步驟VI ;否則，進入步驟III ； 步驟III、測量誤差數據組獲取，其獲取過程如下 步驟i、管內壓力調整通過所述調壓裝置，對水平測試管4的管內壓力進行調整；步驟 、壓力表讀數獲取按照步驟二至步驟六中所述的方法，獲取當前狀態下m個所述被校驗壓力表(2)的讀數； 步驟iii、測量誤差求取人為讀取當前狀態下m個所述被校驗壓力表(2)的讀數，再對m個所述被校驗壓力表(2)的人為讀取讀數與步驟ii中所獲取讀數分別進行作差后，便相應獲得當前狀態下m個所述被校驗壓力表(2)的測量誤差； 步驟iv、多次重復步驟i至步驟iii，獲得m個所述被校驗壓力表(2)的多次測量誤差；且多次重復步驟i至步驟iii過程中，步驟i中調整后水平測試管(4)的管內壓力均不相同；步驟V、測量誤差數據組獲取對步驟iV中m個所述被校驗壓力表(2)的多次測量誤差分別取平均值后，便獲得與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組；同時，將所獲得的與步 驟二中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組，添加至所述測量誤差數據庫內； 步驟VI、壓力表測量誤差數據獲取所述圖像處理設備(6)根據步驟I中所輸入的序號i#，自與步驟二中所輸入壓力表型號相對應的測量誤差數據組中，找出序號為i#的被校驗壓力表(2)的測量誤差數據Aci ； 步驟V、讀數校正根據公式c' =c+Aci,計算得出校正后當前所讀被校驗壓力表的讀數c’，式中c為步驟603中自動推算出的當前所讀被校驗壓力表的讀數，Aci為步驟II中序號為i#的被校驗壓力表(2)的測量誤差數據。
全文摘要
本發明公開了一種智能型指針式壓力表批量校驗裝置及批量校驗方法，其批量校驗裝置包括水平校驗臺、水平測試管、分別供多個被校驗壓力表安裝的多個快速接頭、位于水平校驗臺前方的兩個圖像采集設備、圖像處理設備、加壓裝置和對水平測試管管內壓力進行調整的調壓裝置；其批量校驗方法包括步驟一、校驗前準備工作；二、被校驗壓力表型號輸入及型號匹配；三、表盤模板數據獲取；四、表盤圖像采集、分割及指針所在直線檢測；五、模板匹配；六、壓力表讀數獲取，其讀數獲取過程如下待處理表盤圖像信息獲取、雙目立體視覺圖像匹配和數據處理。本發明設計合理、使用操作簡便且使用效果好，大幅度提高了指針式壓力表的檢定效率和檢定準確度。
文檔編號G01L27/00GK102840948SQ20121036719
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者裴潤有, 賈春虎, 劉復玉, 宏巖, 李汲峰, 俞濤, 馬建東, 孫洪濤, 劉平 申請人:長慶石油勘探局技術監測中心, 裴潤有