CCD在老式仪表改造中的应用

　　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[1]。 机械表和 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。

3.2 CCD及镜头选取

　　根据表盘本身精度选择 CCD，保证图像能分辨表盘最小刻线，且表盘属于小视场，故选择小尺寸一般分辨率的 CCD即可。 CCD 镜头配合表盘大小及视场选取，计算公式如下：

　　4图像处理软件的设计

　　由于表盘离 CCD 镜头近、视场小，属于近轴光成像，图像形变小。预先处理可只进行简单地滤波去噪。由于 VC++简便快捷， 因此， 处理程序以 Windows 操作系统为平台，在VC++的环境下开发[2]。

　　5边缘检测

　　通过边缘检测可得到表针的边缘信息，使图像的轮廓更加突出，同时边缘以外区域保持原样。 边缘检测与增强处理削弱了图像的低频部分，处理后的图像亮度保持不变，像素值变化缓慢的区域保持不变，而像素值变化剧烈的区域被突出。 常用的边缘检测方法有平移和差分边缘增强、梯度方向边缘增强、Laplace 边缘增强和 Sobel 边缘检测[3]。