[發(fā)明專利]一種基于高速攝像的水表齒輪實時識別裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610056284.5
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105657227A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢文;馮傳;駱兆松;宮鵬;喬新曉;裴化成
• 申請（專利權(quán)）人: 山東厚德測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N7/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水表領(lǐng)域，具體涉及一種基于高速攝像的水表齒輪實時識別裝置。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)的水表示值誤差實驗的監(jiān)測裝置普遍采用的是激光傳感器技術(shù)或圖像式水表誤 差監(jiān)測系統(tǒng)，上述兩種方式缺點如下：其方法本身精度偏低，有一定的測量誤差，并且在水 表表盤進水、有灰塵等情況下精度也會受到影響從而導致誤差較大；另一方面，這兩種方法 的識別能力是齒輪轉(zhuǎn)動一圈的位置變化，測量精度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了水表齒輪識別裝置，本發(fā)明可識別齒輪轉(zhuǎn)動 一個齒位的變化，精度更高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

一種基于高速攝像的水表齒輪實時識別裝置，包括圖像采集裝置，用于實時采集水表齒 輪的光學影像并將光學影像信息傳輸至圖像處理裝置；

所述圖像處理裝置將光學影像轉(zhuǎn)換為電荷影像，接著轉(zhuǎn)換成圖像信號，圖像信號又通過 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，數(shù)字圖像信號進一步傳輸至控制電路；

所述控制電路通過相應(yīng)的接口與處理器電路相連，所述處理器電路對收到的數(shù)字信號進 行初步處理并保存至內(nèi)存中，處理器電路根據(jù)內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)進行識別和處理，識別和計 算得出相應(yīng)的結(jié)果并將結(jié)果輸出。

進一步的，所述圖像采集裝置包括相機鏡頭及閃光燈，所述相機鏡頭攝取的光學影像。

進一步的，所述圖像處理裝置包括高速圖像傳感器，相機鏡頭攝取的光學影像成像在高 速圖像傳感器的表面上。

進一步的，所述控制電路包括高速圖像傳感器控制電路，高速圖像傳感器控制電路通過 LVDS接口將圖像信息傳輸給處理器電路。

進一步的，所述處理器電路包括FPGA及ARM處理器，處理器電路通過SPI接口對高速圖像 傳感器進行配置，控制高速圖像傳感器圖像的輸出分辨率和拍攝速度。

所述ARM處理器檢測引腳電平的變化，檢測電平由高變低則開始檢測工作，配置圖像傳 感器，ARM處理器控制FPGA開始進行圖像分析。

進一步的，F(xiàn)PGA通過LVDS接口，接收高速圖像傳感器輸出的圖像，并保存到內(nèi)存中， 處理器電路根據(jù)內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)進行識別和處理。

進一步的，處理器電路根據(jù)SPI接口中的CS_N片選信號控制一個圖像傳感器的工作與 否，其中CS_N片選信號為高電平時圖像傳感器工作，反之不工作。

進一步的，所述處理器電路的輸出還分別與LCD顯示電路、脈沖輸出電路、RS485輸出電 路及識別啟停控制電路相連；

所述LCD顯示電路，用于實時顯示測試狀態(tài)以及用戶交互；

所述脈沖輸出電路，用于有源24V脈沖輸出，用于連接上位機實時輸出識別的結(jié)果；

所述RS485輸出電路，用于配置識別的參數(shù)以及獲取計算結(jié)果；

所述識別啟停控制電路，通過光耦隔離，外部電路可以接無源開關(guān)信號或有源24V電路， 用于控制識別工作的開始和結(jié)束。

進一步的，所述處理器電路與上位機通信，處理器電路還與按鍵模塊相連，所述的按鍵 模塊包括兩個修改識別對象參數(shù)按鍵、一個控制閃關(guān)燈開關(guān)鍵和一個調(diào)整識別半徑按鍵，四 個按鍵用于與LCD顯示屏配合設(shè)置識別和查詢參數(shù)。

進一步的，所述兩個修改識別對象參數(shù)按鍵為一個“齒輪+”按鈕用于調(diào)大齒輪輪齒數(shù)； 一個“齒輪-”按鈕用于調(diào)小齒輪輪齒數(shù)；一個調(diào)整識別半徑按鍵為一個“識別半徑”按鈕 為反轉(zhuǎn)開關(guān)，默認為大識別半徑；一個控制閃關(guān)燈開關(guān)鍵為一個“補光燈”按鈕為反轉(zhuǎn)開關(guān)， 默認為補光燈開。

進一步的，所述處理器電路與所述上位機之間通過串口或網(wǎng)口使用RPC的方式進行參數(shù) 配置、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)交互。

工作原理：攝像鏡頭攝取的光學影像成像在高速圖像傳感器的表面上，圖像傳感器會將 這些光學影像轉(zhuǎn)換為電荷影像，接著轉(zhuǎn)換成圖像信號，圖像信號又通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù) 字圖像信號，這些數(shù)字信號(即電信號)通過LVDS接口傳輸給FPGA。特別地，本發(fā)明設(shè)計 高速圖像傳感器的SPI接口中的CS_N片選信號控制一個圖像傳感器的工作與否，其中CS_N 片選信號為高電平時圖像傳感器工作，反之不工作。