CCD在老式仪表改造中的应用

文章摘要：1 引言 随着自动化流水线逐渐普及，许多工厂的设备需要更新换代。但是，有些老式的设备功能完好，如经简单升级改造，仍可发挥巨大作用，从而提高设备利用率。 CCD在老式仪表改造中可用于实现老式检测设备的实时监测功能，利用CCD对传统的机械表盘进行图像识别，用计算机代替人眼完成读数以及判别工作，减轻了工作人员读数并进行数据处理等繁杂的工作，提高了监测效率，实现了实时在线监测及报警。2 系统工作原理 如图1所示，该CCD检测系统主要由CCD摄像机、卡座、光源、图像采集卡，计算机以及输出设备组成。机械表盘和CCD摄像机被卡座固定，卡座内部自带光源，以防止外部环境变化影响图像质量，得到相

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1 引言
    随着自动化流水线逐渐普及，许多工厂的设备需要更新换代。但是，有些老式的设备功能完好，如经简单升级改造，仍可发挥巨大作用，从而提高设备利用率。
    CCD在老式仪表改造中可用于实现老式检测设备的实时监测功能，利用CCD对传统的机械表盘进行图像识别，用计算机代替人眼完成读数以及判别工作，减轻了工作人员读数并进行数据处理等繁杂的工作，提高了监测效率，实现了实时在线监测及报警。

2 系统工作原理
    如图1所示，该CCD检测系统主要由CCD摄像机、卡座、光源、图像采集卡，计算机以及输出设备组成。机械表盘和CCD摄像机被卡座固定，卡座内部自带光源，以防止外部环境变化影响图像质量，得到相对稳定的图像，简化计算机处理过程，使软件更加简单可靠。得到的图像通过图像采集卡进行A/D转换．传输到计算机进行软件处理和识别，由计算机对获得的图像进行读数并对采集数据进行检测、监控等工作。

    由于该设备把机械表盘的信息自动读取到计算机里，因此，用计算机替代人工进行诸多处理工作。如，多次读数进行误差分析和处理；设置值进行预警监控；可远程自动监控危险场所等。

3 选择相关硬件设备
3．1 光源选择及卡座设计
    可选数只LED发光二极管均匀安装在卡座内壁四周；也可选圆环状、照度好的节能灯管，避免光源直射CCD镜头，光源面对CCD镜头的一面要有遮挡。这样设计光源和卡座，可以保证光线能均匀的照在表盘上，有利于CCD获得高质量的图像，防止部分CCD单元出现饱和现象使图像部分泛白而影响图像处理。

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    Krisch算子是一阶微分算子，用于检测图像的阶跃性边缘，算法简单、编程方便，对带噪声的边缘较敏感，有时会造成假轮廓或生成某些并不存在的边缘点，对于屋顶型边缘无效，其效果图加图3所示。

    该Laplace算子的零交叉点也可作为图像的阶跃型边缘点，而其极小值点可作为图像的屋顶型边缘。同时，由于噪声点对边缘检测有一定影响，所以该算子是效果较好的边缘检测器，其效果图如图4所示。

5．4 Sobel检测算子
    Sobel检测算子是由两个卷积形成，即：

    该算子将方向差分运算与局部平均相结合，在以f(x，y)为中心的3×3的邻域上计算x和y方向的偏导数，即：

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