基于机器视觉的温度计检测系统设计

　　1 引言

　　各种类型的温度计在工业生产中和日常生活中应用非常广泛，生产的数量也非常大。在一些精度要求较高的场合，使用温度计之前需要对温度计的精度进行标定，即将带检测的温度计和标准温度计同时放在恒温槽中，通过检测各支温度计的读数对比判断温度计的质量。

　　传统的检测方法是通过人工对恒温槽中的温度计进行读数，并记录其读数，最后形成报表和鉴定证书。而人工检测存在很大的弊端：

　　(1)人工检测依靠辅助的放大镜对温度计进行读数，但实际的检测中需要估读最小刻度以下的读数，这只能单纯的依靠人的估计能力来读数，这是不能满足温度计鉴定的需求的;

　　(2)人工检测受到主观因素的影响，会造成很大误差;

　　(3)人工检测后要手工填写报表，当检测的数量大时，工作量非常大。

　　在此背景下，本文开发利用机器视觉的方法取代人工检测，提高了检测精度和检测效率。

　　2 温度计视觉检测系统硬件设计

　　图 1 所示，温度计继续安装在恒温槽内，恒温槽的夹具仍采用现用的圆形夹具。为了提高拍摄图像的质量，采用了 LED 冷光源在温度计的前方照射，具体的 LED 光源的型号有待试验后进一步确定。摄像机拍摄温度计的图像后传送至计算机，计算机调用图像处理软件读取温度计数据，并打印报表和鉴定证书。

　　3温度计视觉检测系统图像采集方案

　　检测系统采用 Matrox Meteor Ⅱ图像采集卡对温度计图像进行采集。该采集卡可以采集标准的模拟彩色/黑白视频信号，Matrox Meteor Ⅱ将强大的函数扩展性能集成到采集卡上。OEMS 和集成商使用这项技术可以构建功能强大、价格低廉、基于 PC 的图像系统。

　　Matrox Meteor Ⅱ可以将采集到的图像传输到系统(主CPU)进行处理或到显存(VGA)以实时活动视频窗口进行显示;图像数据在实时传输到主系统或进行显示之前能够进行格式重排;格式特点包括剪切(R01 采集)，独立的水平、垂直采样，可以任意降低缩减比例 ;Matrox Meteor Ⅱ可提供 5/12V 电源输出到摄像头。电源直接采自于 PC, 这样可以防止 PCI 总线过载;Matrox Meteor Ⅱ带 RS232 串口，可远程控制摄像头(如增益、伽马控制、运行模式等)，移动控制器件或 PLC。

　　采集卡连续行扫描模式时序图如图 2 所示。图像采集卡提供给行扫描摄像垂直同步信号，同步信号的频率决定行扫描率。行转移时期在垂直同步信号的上升沿开始，紧接着就是行读出时期。如果不是摄像机对曝光时间特别控制，曝光时间和行扫描率呈反比。在这种模式下，有一个象素时钟要被利用到。有一些摄像机返回给采集卡一个附加时钟(滤波信号)，用来作为真正的象素时钟(时钟变换)。在这种模式下需要的信号有：象素时钟、同步信号、一个返回滤波信号和视频输出(数字或模拟)。