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专利名称：智能型指针式压力表批量校验装置及批量校验方法
技术领域：
本发明属于仪表校验技术领域，尤其是涉及ー种智能型指针式压力表批量校验装置及批量校验方法。
背景技术：
在油田生产运行过程中，由于指针式压カ表的弾性敏感元件具有很高的机械强度，并且具有结构简单、造价较低，性能可靠、维护维修方便等优点，因而得到越来越广泛的应用。随着数字电子技术的发展，部分指针式压力表已被数字仪表所代替，数字仪表准确度高、易读，但是当被測量快速变化或来回波动时，数字式仪表的示值会相应快速变化而不易被读数；而且如果控制显示时间间隔，就会忽略其间的变化细节。因而，从这一角度出发，指针式压力表占有明显优势，它可以直观地反映出測量值变化范围，并且由于指针式压カ表 结构相对简单，安装使用方便，成本较低，因此仍发挥着不可替代的作用。但指针式压カ表经过一段时间的使用与受压后，机芯难免会出现ー些变形和磨损，相应地指针式压力表就会产生各种误差和故障。为了保证，指针式原有的准确度而不便量值传递失真，需及时检定校准，以确保指示正确、可靠。目前，国内对此类指针式压力表的检定工作主要是采用人工观测仪表表盘指针读数的方法进行校验，实际校验时，存在以下缺陷和不足第一、受人的主观因素如观测角度、观测距离及疲劳强度等的影响，存在的度数误差较大，可靠性不高；第二、实际校验时，采用手动进行加压，因而工作效率低，且劳动强度大；第三、长时间读表盘容易疲劳，从而产生判读错误；第四、人工校验单个表读数，操作流程繁琐；第五、手工填写各种校验记录，打印校验证书，工作效率低。另外，虽然市场上出现ー些指针式压力表自动检定系统，但现有的指针式压力表自动检定系统均不同程度地存在使用操作不便、检定效率低、检定结果不准确等多种缺陷和不足。因而，如何实现指针式压力表的自动检定，以提高检定效率、检定准确度，就成为ー个迫切需要解决的问题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供ー种结构简单、设计合理、安装布设方便且调压简便、智能化程度高、批量检验效果好的智能型指针式压カ表批量校验装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是ー种智能型指针式压力表批量校验装置，其特征在干包括水平校验台、安装于水平校验台上的水平测试管、分别供多个被校验压カ表安装的多个快速接头、位于水平校验台前方且对多个所述被校验压カ表的表盘图像进行摄取的两个图像采集设备、与两个所述图像采集设备相接的图像处理设备、对水平测试管内进行加压的加压装置和通过控制所述加压装置对水平测试管的管内压カ进行相应调整的调压装置，所述加压装置通过连接管道与水平测试管相接，且所述加压装置与所述调压装置相接；多个所述被校验压カ表的数量与多个所述快速接头的数量相同；多个所述快速接头的结构和尺寸均相同且其均布设于同一水平直线I1上，多个所述快速接头均安装在水平测试管上；两个所述图像采集设备均布设于同一水平直线I2上，其中水平直线I2与水平直线I1相平行且二者之间的间距为Im以上；多个所述快速接头均呈竖直向布设，且左右相邻两个所述快速接头之间的间距均为IOcm 50cm，两个所述图像采集设备之间的间距为40cm 80cm ;多个所述被校验压カ表均为同一型号的压カ表，且多个所述被校验压カ表呈均匀布设。上述智能型指针式压カ表批量校验装置，其特征是所述水平直线I2与水平直线I1之间的间距为Im 2m。上述智能型指针式压カ表批量校验装置，其特征是两个所述图像采集设备为同一型号的数码摄像机或同一型号的数码照相机。上述智能型指针式压カ表批量校验装置，其特征是多个所述被校验压カ表与两个所述图像采集设备均处于同一水平面上；所述水平校验台前方设置有两个分别供两个所述图像采集设备安装的安装座。
上述智能型指针式压カ表批量校验装置，其特征是所述水平校验台上设置有外部顔色为单一色彩的背景墙。上述智能型指针式压カ表批量校验装置，其特征是所述加压装置为液压系统，且所述连接管道为液压管路；所述液压系统包括与液压管路相接的液压油箱、安装在液压管路上的液压泵和安装在液压管路上且对液压管路内的液体压カ进行调整的液压控制阀；所述液压控制阀为手动阀或电动阀，且所述调压装置相应为安装在所述手动阀上的调压手轮或与所述电动阀相接的调压控制器。同时，本发明还公开了ー种方法步骤简单、实现方便且检定速度快、检定准确度高的指针式压カ表批量校验方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、校验前准备工作先将多个所述被校验压カ表分别安装于多个所述快速接头上，再启动所述加压装置，并通过所述调压装置将水平测试管的管内压カ调整至校验所需压カ；多个所述快速接头和多个所述被校验压カ表的数量均为m个；步骤ニ、被校验压カ表型号输入及型号匹配先通过与图像处理设备相接的參数设置单元，输入步骤一中多个所述被校验压カ表的型号；之后，所述图像处理设备根据所输入的压カ表型号，并调用型号匹配�？榕卸显は冉�立的表盘模板数据库内是否存在该型号压カ表的表盘模板数据当判断得出所述表盘模板数据库内存在该型号压カ表的表盘模板数据时，进入步骤四；否则，进入步骤三；所述表盘模板数据库内存储于与图像处理设备相接的数据存储単元内，且所述表盘模板数据库内存有多个不同型号指针式压力表的表盘模板数据；每个型号指针式压力表的表盘模板数据均包括分别与两个所述图像采集设备相对应的两组模板数据，且每ー组模板数据均包括m个分别安装于m个所述快速接头上的该型号指针式压力表的表盘图像信息，所述表盘图像信息包括表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据；步骤三、表盘模板数据获�。�其获取过程如下步骤301、表盘图像采集及同步传输采用两个所述图像采集设备且按照相同的放大比例，分别对步骤一中m个所述被校验压カ表的表盘图像进行采集，并将所采集图像同步传送至图像处理设备，相应获得两幅尺寸大小相同的待处理图像；两幅所述待处理图像中，均包含多个所述被校验压カ表的表盘图像；步骤302、表盘图像分割所述图像处理设备调用图像分割�？椋�分别对步骤ニ中两幅所述待处理图像进行分割，并获得分割后的两组单个表盘图像；两组所述单个表盘图像中均包括m幅单个表盘图像，且m幅所述单个表盘图像分别为步骤一中m个所述被校验压カ表的表盘图像；步骤303、表盘图像信息获取所述图像处理设备分别获取两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息，便获得与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据；其中，每幅单个表盘图像的表盘图像信息均包括该幅单个表盘图像中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据；同时，所述图像处理设备调用直线检测�？椋�分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程； 步骤304、表盘模板数据添加将步骤303中所获得的与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，添加至所述表盘模板数据库内；之后，进入步骤六；步骤四、表盘图像采集、分割及指针所在直线检测先按照步骤301至步骤302中所述的方法，获得分割后的两组单个表盘图像；之后，所述图像处理设备调用直线检测�？椋�分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；随后，进入步骤五；步骤五、模板匹配所述图像处理设备先调取与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，再调用模板匹配�？槠ヅ涞贸霾街杷闹辛阶樗�述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息；之后，进入步骤六；步骤六、压カ表读数获取所述图像处理设备对待处理信息进行分析处理，并相应获取步骤一中m个所述被校验压カ表的读数，且每个被校验压カ表的读数获取过程均相同；所述待处理信息为步骤303中获取的或者步骤五中匹配得出的两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息和各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；对于任一个被校验压カ表来说，其读数获取过程如下步骤601、待处理表盘图像信息获取所述图像处理设备自所述待处理信息中，分别调取出当前所读被校验压カ表的两幅单个表盘图像；步骤602、双目立体视觉图像匹配所述图像处理设备调用双目立体视觉图像匹配�？椋�对步骤601中所调取两幅单个表盘图像的待匹配信息进行处理，并相应获得匹配后的表盘图像信息；所述待匹配信息为两幅所述单个表盘图像的表盘图像信息和两幅单个表盘图像中指针所在直线的方程，且匹配后的表盘图像信息为匹配后获得的当前所读被校验压カ表的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据以及指针所在直线I5的方程；步骤603、数据处理所述图像处理设备根据步骤602中匹配后的表盘图像信息，且结合被校验压カ表的量程Ac和測量下限值C(l，自动推算出当前所读被校验压カ表的读数。上述方法，其特征是步骤302中所述的图像分割模块为直方图阈值分割�？椋�步骤303和步骤四中所述的直线检测�？榫�为Hough变换�？�。
上述方法，其特征是步骤603中对当前所读被校验压カ表的读数进行自动推算时，所述图像处理设备先根据步骤602中匹配后表盘图像信息中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据，推算出表盘中心点与刻度线起始位置所在直线I3的方程以及表盘中心点与刻度线终止位置所在直线I4的方程；之后，再根据直线I3和直线I4的方程推算出直线I3和直线I4之间的夹角A，井根据直线I3和指针所在直线I5的方
程，推算出直线I3和直线I5之间的夹角B;然后，根据公式c = + ，计算得出当前所
读被校验压カ表的读数C。上述方法，其特征是步骤一中进行校验前准备工作之前，需先对m个所述快速接头进行编号，且编号后m个所述快速接头由左至右分别为1#接头、2#接头、3#接头…m#接头；对应地，m个所述快速接头上所安装的m个所述被校验压カ表的序号分别为1#、2#、3#...m# ；
步骤601中当前所读被校验压カ表的序号为i#，其中i=l、2、3…m;步骤603中自动推算出当前所读被校验压カ表的读数后，所述图像处理设备还需对自动推算出的读数进行误差矫正，其误差矫正如下步骤I、当前所读被校验压カ表序号输入通过參数设置单元输入当前所读被校验压カ表的序号i# ;步骤II、测量误差数据组获取所述图像处理设备根据步骤ニ中所输入的压カ表型号，并调用型号匹配�？椋�判断预先建立的测量误差数据库内是否存在与步骤ニ中所输入压カ表型号相对应的测量误差数据组若存在，则进入步骤VI ;否则，进入步骤III ；步骤III、测量误差数据组获�。�其获取过程如下步骤i、管内压カ调整通过所述调压装置，对水平测试管4的管内压カ进行调整；步骤U、压カ表读数获取按照步骤ニ至步骤六中所述的方法，获取当前状态下m个所述被校验压カ表的读数；步骤iii、测量误差求取人为读取当前状态下m个所述被校验压カ表的读数，再对m个所述被校验压カ表的人为读取读数与步骤ii中所获取读数分别进行作差后，便相应获得当前状态下m个所述被校验压カ表的测量误差；步骤iv、多次重复步骤i至步骤iii，获得m个所述被校验压カ表的多次测量误差；且多次重复步骤i至步骤iii过程中，步骤i中调整后水平测试管的管内压カ均不相同；步骤V、測量误差数据组获取对步骤iv中m个所述被校验压カ表的多次测量误差分别取平均值后，便获得与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组；同吋，将所获得的与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组，添加至所述测量误差数据库内；步骤VI、压カ表测量误差数据获取所述图像处理设备根据步骤I中所输入的序号i#，自与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组中，找出序号为i#的被校验压カ表的测量误差数据Aci;步骤V、读数校正根据公式ど=C+Λ Ci，计算得出校正后当前所读被校验压カ表的读数C’，式中c为步骤603中自动推算出的当前所读被校验压カ表的读数，Aci为步骤II中序号为i#的被校验压カ表的测量误差数据。本发明与现有技术相比具有以下优点I、所采用的批量校验系统结构简单、安装布设方便且投入成本较低。2、使用操作简便，压カ调整方便。3、所采用的批量校验方法步骤简单、实现方便且批量校验速度快。4、采用双目立体视觉系统进行校验，检定精度高。同时，通过对图像处理设备所获取读数进行误差矫正，进ー步保证了检定精度5、使用效果好，双目立体视觉获取压カ表读数后，能同步完成误差分析，实现指针式仪表的自动检定，获得高于手工操作的检定准确性，达到提高效率、减少人员消耗、降低 成本等目的。6、适用面广，能有效推广适用至所有指针式仪表的批量检定过程中。7、经济效益和社会效益显著，大大提高指针式压力表的检定速度和准确度，预计年增加检定数量20万块，直接经济效益600万元，可大大提高油田生产运行设备中压カ表的周检率，对于提高量值传递的准确率，稳定设备的运行状态，及时发现运行中的不稳定因素，具有较强的指导作用，社会效益明显。综上所述，本发明设计合理、使用操作简便且使用效果好，大幅度提高了指针式压力表的检定效率和检定准确度。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进ー步的详细描述。


图I为本发明所采用批量校验装置的使用状态參考图。图2为本发明所采用批量校验装置的电路原理框图。图3为本发明所采用批量校验方法的流程框图。图4为双目立体视觉系统的平视双目立体成像原理图。附图标记说明I一水平校验台； 2—被校验压カ表； 3—快速接头；4一水平测试管； 5 —图像采集设备； 6 —图像处理设备；7-1一液压油箱； 7-2—液压泵；7-3—液压控制阀；7-4—液压管路； 8—调压手轮；10-1—竖向支撑杆；10-2—水平支座；11 ー挡板；12—參数设置单元；13—数据存储单元。
具体实施例方式如图I、图2所示的ー种智能型指针式压カ表批量校验装置，包括水平校验台I、安装于水平校验台I上的水平测试管4、分别供多个被校验压カ表2安装的多个快速接头3、位于水平校验台I前方且对多个所述被校验压カ表2的表盘图像进行摄取的两个图像采集设备5、与两个所述图像采集设备5相接的图像处理设备6、对水平测试管4内进行加压的加压装置和通过控制所述加压装置对水平测试管4的管内压カ进行相应调整的调压装置，所述加压装置通过连接管道与水平测试管4相接，且所述加压装置与所述调压装置相接。多个所述被校验压カ表2的数量与多个所述快速接头3的数量相同。多个所述快速接头3的结构和尺寸均相同且其均布设于同一水平直线I1上，多个所述快速接头3均安装在水平测试管4上。两个所述图像采集设备5均布设于同一水平直线I2上，其中水平直线I2与水平直线I1相平行且二者之间的间距为Im以上。多个 所述快速接头3均呈竖直向布设，且左右相邻两个所述快速接头3之间的间距均为IOcm 50cm，两个所述图像采集设备5之间的间距为40cm 80cm ;多个所述被校验压カ表2均为同一型号的压カ表，且多个所述被校验压カ表2呈均匀布设。实际连接时，所述水平测试管4的一端封闭且其另一端通过所述连接管道与所述加压装置相接。实际布设时，多个所述被校验压カ表2布设于同一竖直平面上，且两个所述图像采集设备5布设于同一竖直平面上。所述水平直线I2与水平直线I1之间的间距为Im
2m ο本实施例中，所述水平直线I2与水平直线I1之间的间距为I. 5m。实际校验时，可根据具体需要，对所述水平直线I2与水平直线I1之间的间距进行相应调整。本实施例中，两个所述图像采集设备5为同一型号的数码摄像机或同一型号的数码照相机，并且二者所采用镜头的焦距相同。本实施例中，所述水平校验台I前方设置有两个分别供两个所述图像采集设备5安装的安装座，所述安装座包括竖向支撑杆10-1和安装在竖向支撑杆10-1上的水平支座10-2。同时，所述水平校验台I上设置有外部顔色为单一色彩的背景墙。本实施例中，所述背景墙为ー个呈竖直向布设的挡板11，并且所述背景墙的颜色与被校验压カ表2外边缘线的颜色差异较大，以利于区分。本实施例中，所述加压装置为液压系统，且所述连接管道为液压管路7-4。实际使用时，通过所述液压系统向水平测试管4内进行加压，并通过多个所述被校验压カ表2同时对水平测试管4内的液体压カ进行測量。并且，通过所述调压装置对水平测试管4内的液体压カ进行调整。实际使用时，也可以采用气压系统对水平测试管4内进行加压，此时多个所述被校验压カ表2同时对水平测试管4内的气体压力进行测量。所述液压系统包括与液压管路7-4相接的液压油箱7-1、安装在液压管路7-4上的液压泵7-2和安装在液压管路7-4上且对液压管路7-4内的液体压カ进行调整的液压控制阀7-3 ;所述液压控制阀7-3为手动阀或电动阀，且所述调压装置相应为安装在所述手动阀上的调压手轮8或与所述电动阀相接的调压控制器。本实施例中，所述液压控制阀7-3为手动阀，且所述调压装置为安装在所述手动阀上的调压手轮8。实际安装时，所述液压油箱7-1和液压泵7-2安装在所述水平校验台I内，且所述手动阀安装在所述水平校验台I上。实际安装时，左右相邻两个所述快速接头3之间的间距均为20cm±5cm，两个所述图像采集设备5之间的间距为50cm±5cm。本实施例中，左右相邻两个所述快速接头3之间的间距均为20cm，两个所述图像采集设备5之间的间距为50cm。实际使用过程中，可根据具体需要，对左右相邻两个所述快速接头3之间的间距以及两个所述图像采集设备5之间的间距进行相应调整。如图3所示的ー种指针式压カ表批量校验方法，包括以下步骤步骤一、校验前准备工作先将多个所述被校验压カ表2分别安装于多个所述快速接头3上，再启动所述加压装置，并通过所述调压装置将水平测试管4的管内压カ调整至校验所需压カ；多个所述快速接头3和多个所述被校验压カ表2的数量均为m个。将水平测试管4的管内压カ调整至校验所需压力，且各所述被校验压カ表2的读数稳定后，再进入步骤ニ。实际使用吋，多个所述快速接头3和多个所述被校验压カ表2的数量均为4个 10个。
本实施例中，m=6。也就是说，所述快速接头3和被校验压カ表2的数量均为6个。实际使用过程中，还可根据具体需要，对m的取值进行相应调整。 实际操作过程中，还需对m个所述快速接头3进行编号，且编号后m个所述快速接头3由左至右分别为1#接头、2#接头、3#接头、4#接头、5#接头和6#接头。对应地，6个所述快速接头3上所安装的6个所述被校验压カ表2的名称分别为1#压カ表、2#压カ表、3#压カ表、4#压カ表、5#压カ表和6#压カ表。步骤ニ、被校验压カ表型号输入及型号匹配先通过与图像处理设备6相接的參数设置单元12，输入步骤一中多个所述被校验压カ表2的型号；之后，所述图像处理设备6根据所输入的压カ表型号，并调用型号匹配�？榕卸显は冉�立的表盘模板数据库内是否存在该型号压カ表的表盘模板数据当判断得出所述表盘模板数据库内存在该型号压カ表的表盘模板数据时，进入步骤四；否则，进入步骤三。所述表盘模板数据库内存储于与图像处理设备6相接的数据存储単元13内，且所述表盘模板数据库内存有多个不同型号指针式压力表的表盘模板数据。每个型号指针式压力表的表盘模板数据均包括分别与两个所述图像采集设备5相对应的两组模板数据，且每一组模板数据均包括m个分别安装于m个所述快速接头3上的该型号指针式压力表的表盘图像信息，所述表盘图像信息包括表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据。其中，表盘中心点为被校验压カ表2中指针所固定转轴的中心点。步骤三、表盘模板数据获�。�其获取过程如下步骤301、表盘图像采集及同步传输采用两个所述图像采集设备5且按照相同的放大比例，分别对步骤一中m个所述被校验压カ表2的表盘图像进行采集，并将所采集图像同步传送至图像处理设备6，相应获得两幅尺寸大小相同的待处理图像；两幅所述待处理图像中，均包含多个所述被校验压カ表2的表盘图像。本实施例中，两个所述图像采集设备5分别为图像采集设备ー和位于所述图像采集设备ー右侧的图像采集设备ニ。实际使用过程中，两个所述图像处理设备6将两幅所述待处理图像，同步存储至数据存储単元13内。并且，两幅所述待处理图像分别通过关联单元与图像采集设备名称(即所述图像采集设备ー或图像采集设备ニ)进行关联。步骤302、表盘图像分割所述图像处理设备6调用图像分割�？椋�分别对步骤ニ中两幅所述待处理图像进行分割，并获得分割后的两组单个表盘图像；两组所述单个表盘图像中均包括m幅单个表盘图像，且m幅所述单个表盘图像分别为步骤一中m个所述被校验压カ表2的表盘图像。本实施例中，两组单个表盘图像分别通过关联单元与两个所述图像采集设备5的图像采集设备名称进行关联。并且，由于每组所述单个表盘图像中的m幅单个表盘图像分别为步骤一中m个所述被校验压カ表2的表盘图像，因而每组所述单个表盘图像中的m幅单个表盘图像，分别通过关联单元将与m个所述被校验压カ表2的名称进行关联。步骤303、表盘图像信息获取所述图像处理设备6分别获取两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息，便获得与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据；其中，每幅单个表盘图像的表盘图像信息均包括该幅单个表盘图像中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据；同时，所述图像处理设备6调用直线检测�？椋�分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程。
本实施例中，两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息，均通过关联単元与所对应的图像采集设备名称和压カ表名称进行关联。步骤304、表盘模板数据添加将步骤303中所获得的与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，添加至所述表盘模板数据库内；之后，进入步骤六。步骤四、表盘图像采集、分割及指针所在直线检测先按照步骤301至步骤302中所述的方法，获得分割后的两组单个表盘图像；之后，所述图像处理设备6调用直线检测�？椋�分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；随后，进入步骤五。步骤五、模板匹配所述图像处理设备6先调取与步骤ニ中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，再调用模板匹配�？槠ヅ涞贸霾街杷闹辛阶樗�述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息；之后，进入步骤六。步骤六、压カ表读数获取所述图像处理设备6对待处理信息进行分析处理，并相应获取步骤一中m个所述被校验压カ表2的读数，且每个被校验压カ表2的读数获取过程均相同；所述待处理信息为步骤303中获取的或者步骤五中匹配得出的两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息和各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；对于任ー个被校验压カ表2来说，其读数获取过程如下步骤601、待处理表盘图像信息获取所述图像处理设备6自所述待处理信息中，分别调取出当前所读被校验压カ表2的两幅单个表盘图像。步骤602、双目立体视觉图像匹配所述图像处理设备6调用双目立体视觉图像匹配�？椋�对步骤601中所调取两幅单个表盘图像的待匹配信息进行处理，并相应获得匹配后的表盘图像信息；所述待匹配信息为两幅所述单个表盘图像的表盘图像信息和两幅单个表盘图像中指针所在直线的方程，且匹配后的表盘图像信息为匹配后获得的当前所读被校验压カ表2的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据以及指针所在直线I5的方程。步骤603、数据处理所述图像处理设备6根据步骤602中匹配后的表盘图像信息，且结合被校验压カ表2的量程Ac和測量下限值Ctl,自动推算出当前所读被校验压カ表2的读数。本实施例中，步骤603中对当前所读被校验压カ表2的读数进行自动推算时，所述图像处理设备6先根据步骤602中匹配后表盘图像信息中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据，推算出表盘中心点与刻度线起始位置所在直线I3的方程以及表盘中心点与刻度线终止位置所在直线I4的方程；之后，再根据直线I3和直线I4的方程推算出直线I3和直线I4之间的夹角A，井根据直线I3和指针所在直线I5的方程，推算
出直线I3和直线I5之间的夹角B ;然后，根据公式C = Q + AcxI，计算得出当前所读被校验
压カ表2的读数C。本实施例中，还需预先对两个所述图像采集设备5的内外部參数分别进行标定，并获得标定后两个所述图像采集设备5的内外參数。同吋，还需预先通过參数设置单元12输入两个所述图像采集设备5之间的间距(具体是两个所述图像采集设备5的投影中心的连线的距离，即基线距为b)。
由于双目立体视觉系统的标定主要是指摄像机的内部參数(如焦距)标定后，确定视觉系统的结构參数R和T (即两个摄像机之间的位置关系，R和T分别为旋转矩阵和平移向量)。一般方法是采用标准的2D或3D精密靶标，通过摄像机图像坐标与三维世界坐标的对应关系求得上述參数。本实施例中，采用标准的2D或3D精密靶标，且通过图像采集设备5的图像坐标与三维世界坐标的对应关系，求得图像采集设备5的内外部參数。步骤602中，实际进行双目立体视觉图像匹配吋，结合标定后两个所述图像采集设备5的内外參数和两个所述图像采集设备5之间的间距，进行匹配处理。另外，步骤602中实际进行双目立体视觉图像匹配时，所述图像处理设备6根据步骤601中所调取的两个图像处理设备6对当前所读被校验压カ表2的表盘图像进行采集时的拍摄角度，并调用双目立体视觉图像匹配�？榻�行双目立体视觉图像匹配。其中，双目立体视觉测量是基于视差原理，由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。在计算机视觉系统中，双目立体视觉测量一般由双摄像机从不同的角度同时获取周围景物的两幅图像，或有单摄像机在不同时刻从不同角度获取周围景物的两幅数字图像，并基于视差原理即可恢复出物体的三维几何模型，重建周围景物的三维形状与位置。在双目立体视觉测量的许多应用中，可以在待测物体表面分布ー些具有明显特征且易于识别的元素作为标记点，如圆、十字刻画线等。若给标记点加载唯一的身份信息，即对标记点进行编码，对图像中标记点进行唯一身份识别后，可以方便，可靠地实现多幅图像间标记点的对应匹配。因而，本步骤中图像处理设备6调用双目立体视觉图像匹配�？槎运�述待匹配信息进行处理的过程，便是对两幅所述单个表盘图像的表盘图像信息和两幅单个表盘图像中指针所在的直线分别进行立体匹配的过程。实际进行立体匹配时，由于立体匹配是从立体图像的两幅图像中(如左目图像和右目图像)找出对应的特征点。而为保证获得准确的特征点，要求两幅立体图像的外极点在同一扫描线上。然而实际工作中，所采用两个图像采集设备的配置总是存在ー些误差，即使是平行垂直投影方式，也不能保证外极线是水平的，从而造成立体匹配时视差捜索复杂化。因而，在立体匹配之前，需要对立体图像的外极线进行水平矫正，使得立体匹配能达到ー个较好的水平。综上，使用双目立体视觉系统可以确定任意物体的三维轮廓，并且可以得到轮廓上任意点的三维坐标。本实施例中，所述双目立体视觉图像匹配�？椴捎玫鹿鶰Vtec公司的影像处理软体HALCON。HALCON是在世界范围内广泛使用的机器视觉软件。HALCON也包含Blob分析、形态学、模式识别、測量、三维摄像机定标、双目立体视觉等杰出的高级算法。HALCON支持Linux 和 Windows,并且可以通过 C、C++、C#、Visual Basic 和 Delphi 语言访问。另外 HALCON与硬件无关，支持大多数图像采集卡及带有DirectShow和IEEE 1394驱动的采集设备，用户可以利用其开放式结构快速开发图像处理和机器视觉应用软件。本实施例中，结合图4，两个摄像机(或照相机)的投影中心的连线的距离，即基线距为b。摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处，事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后，图4中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f处，这个虚拟的图像平面坐标系的u轴和V轴与摄像机坐标系的X轴和I轴方向一致，这样可以简化计算过程。左右两幅图像 (例如，本实施例中步骤601中所调取的两幅单个表盘图像)坐标系的原点在摄像机光轴与平面的交点O I和02。空间中某点P在左图像和右图像中相应的坐标分别为Pl (ul，vl)和P2(u2, v2)。假定两个摄像机的图像在同一个平面上，则点P在左右两幅图像坐标系中的Y
坐标相同，即vl=v2。由三角几何关系得到U1 =Z1^75U2 = / (ズfみ)，V = V1 =V2 =/^7，
式中(X。，y。，zc)为点P在左摄像机坐标系中的三维空间坐标，b为基线距，f为两个摄像机的焦距，(ul, vl)和(u2，V 2)分别为点P在左图像和右图像中的坐标(即像素位置数据)。视差定义为某一点在左右两幅图像中相应点的位置差ゴ=O1-M2) =2。由此
k 土d
可计算出空间中某点P在左摄像机坐标系中的坐标为ンダ=と一》
Z^b-L因此，只要能够找到空间中某点在左右两个摄像机像面上的相应点，并且通过摄像机标定获得摄像机的内外參数，就可以确定这个点的三维坐标。也就是说，通过求得左右两个图像中相应点的图像坐标，便可以由双目立体视觉测量原理求取三维空间坐标。本实施例中，所述图像处理设备6调用双目立体视觉图像匹配模块，对步骤601中所调取两幅单个表盘图像的待匹配信息进行处理并相应获得匹配后的表盘图像信息时，具体是求取当前所读被校验压カ表2的表盘中心点、刻度线起始位置(具体是表盘刻度线中起始刻度线的中点)、刻度线终止位置(具体是表盘刻度线中终止刻度线的中点)以及指针上任意两个点的三维空间坐标。本实施例中，由于当前所读被校验压カ表2中表盘中心点、刻度线起始位置、刻度线终止位置和指针均处于同一竖直平面上，因而表盘中心点与刻度线起始位置所在的直线I3、表盘中心点与刻度线终止位置所在的直线I4、指针所在的直线I5均处于同一竖直平面上，表盘中心点、刻度线起始位置、刻度线终止位置以及指针上任意两个点的y轴坐标均相同。因此，根据所求出的表盘中心点、刻度线起始位置、刻度线终止位置以及指针上任意两个点的三维空间坐标，便可直接求解出直线I3、直线I4和直线I5的方程，并相应推算出直线
I3和直线I4之间的夹角A以及直线I3和直线I5之间的夹角B，再根据公式C = cQ+ AcX^■计
j\
算得出当前所读被校验压カ表2的读数C。另外，由于双目立体视觉系统必须安装在一个稳定的平台上，在进行双目视觉系统标定以及应用该系统进行测量时，要确保摄像机的内參数(比如焦距)和两个摄像机相对位置关系不能够发生变化，如果任何ー项发生变化，则需要重新对双目立体视觉系统进行标定。本实施例中，两个所述图像采集设备5的位置固定不动。双目立体视觉系统的安装方法影响测量结果的精度。测量的精度可由下式得
出
权利要求
1.一种智能型指针式压力表批量校验装置，其特征在于包括水平校验台(I)、安装于水平校验台(I)上的水平测试管(4)、分别供多个被校验压力表(2)安装的多个快速接头(3)、位于水平校验台(I)前方且对多个所述被校验压力表(2)的表盘图像进行摄取的两个图像采集设备(5)、与两个所述图像采 集设备(5)相接的图像处理设备(6)、对水平测试管(4)内进行加压的加压装置和通过控制所述加压装置对水平测试管(4)的管内压力进行相应调整的调压装置，所述加压装置通过连接管道与水平测试管(4 )相接，且所述加压装置与所述调压装置相接；多个所述被校验压力表(2)的数量与多个所述快速接头(3)的数量相同；多个所述快速接头(3)的结构和尺寸均相同且其均布设于同一水平直线I1上，多个所述快速接头(3)均安装在水平测试管(4)上；两个所述图像采集设备(5)均布设于同一水平直线I2上，其中水平直线I2与水平直线I1相平行且二者之间的间距为Im以上；多个所述快速接头(3)均呈竖直向布设，且左右相邻两个所述快速接头(3)之间的间距均为IOcm 50cm,两个所述图像采集设备(5)之间的间距为40cm 80cm ;多个所述被校验压力表(2)均为同一型号的压力表，且多个所述被校验压力表(2)呈均匀布设。
2.按照权利要求I所述的智能型指针式压力表批量校验装置，其特征在于所述水平直线I2与水平直线I1之间的间距为Im 2m。
3.按照权利要求I或2所述的智能型指针式压力表批量校验方法及批量校验装置，其特征在于两个所述图像采集设备(5)为同一型号的数码摄像机或同一型号的数码照相机。
4.按照权利要求I或2所述的智能型指针式压力表批量校验方法及批量校验装置，其特征在于多个所述被校验压力表(2)与两个所述图像采集设备(5)均处于同一水平面上；所述水平校验台(I)前方设置有两个分别供两个所述图像采集设备(5)安装的安装座。
5.按照权利要求I或2所述的智能型指针式压力表批量校验方法及批量校验装置，其特征在于所述水平校验台(I)上设置有外部颜色为单一色彩的背景墙。
6.按照权利要求I或2所述的智能型指针式压力表批量校验方法及批量校验装置，其特征在于所述加压装置为液压系统，且所述连接管道为液压管路(7-4);所述液压系统包括与液压管路(6)相接的液压油箱(7-1)、安装在液压管路(7-4)上的液压泵(7-2)和安装在液压管路(7-4)上且对液压管路(7-4)内的液体压力进行调整的液压控制阀(7-3);所述液压控制阀(7-3)为手动阀或电动阀，且所述调压装置相应为安装在所述手动阀上的调压手轮(8)或与所述电动阀相接的调压控制器。
7.一种利用如权利要求I所述装置对指针式压力表进行批量校验的方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤一、校验前准备工作先将多个所述被校验压力表(2)分别安装于多个所述快速接头(3)上，再启动所述加压装置，并通过所述调压装置将水平测试管(4)的管内压力调整至校验所需压力；多个所述快速接头(3)和多个所述被校验压力表(2)的数量均为m个； 步骤二、被校验压力表型号输入及型号匹配先通过与图像处理设备(6)相接的参数设置单元(12)，输入步骤一中多个所述被校验压力表(2)的型号；之后，所述图像处理设备(6)根据所输入的压力表型号，并调用型号匹配模块判断预先建立的表盘模板数据库内是否存在该型号压力表的表盘模板数据当判断得出所述表盘模板数据库内存在该型号压力表的表盘模板数据时，进入步骤四；否则，进入步骤三；所述表盘模板数据库内存储于与图像处理设备(6)相接的数据存储单元(13)内，且所述表盘模板数据库内存有多个不同型号指针式压力表的表盘模板数据；每个型号指针式压力表的表盘模板数据均包括分别与两个所述图像采集设备(5)相对应的两组模板数据，且每一组模板数据均包括m个分别安装于m个所述快速接头(3)上的该型号指针式压力表的表盘图像信息，所述表盘图像信息包括表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据； 步骤三、表盘模板数据获�。�其获取过程如下 步骤301、表盘图像采集及同步传输采用两个所述图像采集设备(5)且按照相同的放大比例，分别对步骤一中m个所述被校验压力表(2)的表盘图像进行采集，并将所采集图像同步传送至图像处理设备(6)，相应获得两幅尺寸大小相同的待处理图像；两幅所述待处理图像中，均包含多个所述被校验压力表(2)的表盘图像； 步骤302、表盘图像分割所述图像处理设备(6)调用图像分割�？椋�分别对步骤二中 两幅所述待处理图像进行分割，并获得分割后的两组单个表盘图像；两组所述单个表盘图像中均包括m幅单个表盘图像，且m幅所述单个表盘图像分别为步骤一中m个所述被校验压力表(2)的表盘图像； 步骤303、表盘图像信息获取所述图像处理设备(6)分别获取两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息，便获得与步骤二中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据；其中，每幅单个表盘图像的表盘图像信息均包括该幅单个表盘图像中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据；同时，所述图像处理设备(6)调用直线检测�？椋�分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程； 步骤304、表盘模板数据添加将步骤303中所获得的与步骤二中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，添加至所述表盘模板数据库内；之后，进入步骤六； 步骤四、表盘图像采集、分割及指针所在直线检测先按照步骤301至步骤302中所述的方法，获得分割后的两组单个表盘图像；之后，所述图像处理设备(6)调用直线检测模±夹，分别检测出两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；随后，进入步骤五； 步骤五、模板匹配所述图像处理设备(6)先调取与步骤二中所输入压力表型号相对应的表盘模板数据，再调用模板匹配�？槠ヅ涞贸霾街杷闹辛阶樗�述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息；之后，进入步骤六； 步骤六、压力表读数获取所述图像处理设备(6)对待处理信息进行分析处理，并相应获取步骤一中m个所述被校验压力表(2)的读数，且每个被校验压力表(2)的读数获取过程均相同；所述待处理信息为步骤303中获取的或者步骤五中匹配得出的两组所述单个表盘图像中各幅单个表盘图像的表盘图像信息和各幅单个表盘图像中指针所在直线的方程；对于任一个被校验压力表(2)来说，其读数获取过程如下 步骤601、待处理表盘图像信息获取所述图像处理设备(6)自所述待处理信息中，分别调取出当前所读被校验压力表(2)的两幅单个表盘图像； 步骤602、双目立体视觉图像匹配所述图像处理设备(6)调用双目立体视觉图像匹配模块，对步骤601中所调取两幅单个表盘图像的待匹配信息进行处理，并相应获得匹配后的表盘图像信息；所述待匹配信息为两幅所述单个表盘图像的表盘图像信息和两幅单个表盘图像中指针所在直线的方程，且匹配后的表盘图像信息为匹配后获得的当前所读被校验压力表(2)的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据以及指针所在直线I5的方程； 步骤603、数据处理所述图像处理设备(6)根据步骤602中匹配后的表盘图像信息，且结合被校验压力表(2)的量程Ac和测量下限值C(l，自动推算出当前所读被校验压力表(2)的读数。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于步骤302中所述的图像分割�？槲�直方图阈值分割�？椋徊街�303和步骤四中所述的直线检测�？榫�为Hough变换�？�。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于步骤603中对当前所读被校验压力表(2)的读数进行自动推算时，所述图像处理设备(6)先根据步骤602中匹配后表盘图像信息中的表盘中心点、刻度线起始位置与刻度线终止位置的像素位置数据，推算出表盘中心点与刻度线起始位置所在直线I3的方程以及表盘中心点与刻度线终止位置所在直线I4的方程；之后，再根据直线I3和直线I4的方程推算出直线I3和直线I4之间的夹角A，并根据直线I3和指针所在直线I5的方程，推算出直线I3和直线I5之间的夹角B ;然后，根据公式c = + Ac X f，计算得出当前所读被校验压力表(2 )的读数c。
A
10.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于步骤一中进行校验前准备工作之前，需先对m个所述快速接头(3)进行编号，且编号后m个所述快速接头(3)由左至右分别为1#接头、2#接头、3#接头…m#接头；对应地，m个所述快速接头(3)上所安装的m个所述被校验压力表(2)的序号分别为1#、2#、3#…m# ； 步骤601中当前所读被校验压力表(2)的序号为i#,其中i=l、2、3…m ； 步骤603中自动推算出当前所读被校验压力表的读数后，所述图像处理设备(6)还需对自动推算出的读数进行误差矫正，其误差矫正如下 步骤I、当前所读被校验压力表序号输入通过参数设置单元(12)输入当前所读被校验压力表的序号i# ; 步骤II、测量误差数据组获取所述图像处理设备(6)根据步骤二中所输入的压力表型号，并调用型号匹配�？椋�判断预先建立的测量误差数据库内是否存在与步骤二中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组若存在，则进入步骤VI ;否则，进入步骤III ； 步骤III、测量误差数据组获�。�其获取过程如下 步骤i、管内压力调整通过所述调压装置，对水平测试管4的管内压力进行调整；步骤 、压力表读数获取按照步骤二至步骤六中所述的方法，获取当前状态下m个所述被校验压力表(2)的读数； 步骤iii、测量误差求取人为读取当前状态下m个所述被校验压力表(2)的读数，再对m个所述被校验压力表(2)的人为读取读数与步骤ii中所获取读数分别进行作差后，便相应获得当前状态下m个所述被校验压力表(2)的测量误差； 步骤iv、多次重复步骤i至步骤iii，获得m个所述被校验压力表(2)的多次测量误差；且多次重复步骤i至步骤iii过程中，步骤i中调整后水平测试管(4)的管内压力均不相同；步骤V、测量误差数据组获取对步骤iV中m个所述被校验压力表(2)的多次测量误差分别取平均值后，便获得与步骤二中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组；同时，将所获得的与步 骤二中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组，添加至所述测量误差数据库内； 步骤VI、压力表测量误差数据获取所述图像处理设备(6)根据步骤I中所输入的序号i#，自与步骤二中所输入压力表型号相对应的测量误差数据组中，找出序号为i#的被校验压力表(2)的测量误差数据Aci ； 步骤V、读数校正根据公式c' =c+Aci,计算得出校正后当前所读被校验压力表的读数c’，式中c为步骤603中自动推算出的当前所读被校验压力表的读数，Aci为步骤II中序号为i#的被校验压力表(2)的测量误差数据。
全文摘要
本发明公开了一种智能型指针式压力表批量校验装置及批量校验方法，其批量校验装置包括水平校验台、水平测试管、分别供多个被校验压力表安装的多个快速接头、位于水平校验台前方的两个图像采集设备、图像处理设备、加压装置和对水平测试管管内压力进行调整的调压装置；其批量校验方法包括步骤一、校验前准备工作；二、被校验压力表型号输入及型号匹配；三、表盘模板数据获�。凰摹⒈砼掏枷癫杉�、分割及指针所在直线检测；五、模板匹配；六、压力表读数获�。�其读数获取过程如下待处理表盘图像信息获取、双目立体视觉图像匹配和数据处理。本发明设计合理、使用操作简便且使用效果好，大幅度提高了指针式压力表的检定效率和检定准确度。
文档编号G01L27/00GK102840948SQ20121036719
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者裴润有, 贾春虎, 刘复玉, 宏岩, 李汲峰, 俞涛, 马建东, 孙洪涛, 刘平 申请人:长庆石油勘探局技术监测中心, 裴润有