labview的数显仪表读数系统设计【字数：12876】
labview的数显仪表读数系统设计[160515205166411x]
随着数字显示仪表在实验室和现代工业中的应用正在快速增加，但是在工业中，众多数量的数字显示仪表在提供人们方便的同时，也带来了一些新的问题，大量的数显仪表靠人工读取比较消耗人力成本且人工读取示值很容易产生人为误差造成读数的不精确。基于此本课题运用LabVIEW及图像处理技术设计了数显仪表自动读数系统。基于LabVIEW的数显仪表读数系统硬件由计算机、相机、镜头、数据采集卡ELVIS II、步进电机和驱动器红外线传感器、限位开关、数显仪表等组成。软件由图像采集、图像处理、运动控制、数据存储4个模块构成。系统执行过程中，首先控制一维运动平台将相机运送到与数显仪表正对，继而采集图像，对图像进行预处理、识别并获取读数，最后对识别的数据进行保存。论文从方案形成、硬件设计、软件设计及调试等进行详细阐述。通过实验证明，所设计的系统可以快速、有效地识别仪表的读数，并可对仪表存在的部分故障进行提示，具有一定的实际意义。目录
1.绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 论文主要研究内容及章节安排 2
2.基于LabVIEW的数显仪表读数系统总体方案设计 4
2.1 LabVIEW介绍 4
2.2 总体方案设计 5
2.3 本章小结 6
3.基于LabVIEW的数显仪表读数系统硬件设计 7
3.1 Basler工业相机 7
3.2 红外线传感器 7
3.3 ELVIS II数据采集卡 8
3.4 步进电机及步进驱动 8
3.5 硬件设计 9
3.6 本章小结 10
4.基于LabVIEW的数显仪表读数系统软件设计 11
4.1 软件设计整体流程 11
4.2前面板设计 12
4.3程序框图设计 14
4.3.1 初始化 14
4.3.2 用户登录 15
4.3.3 一维平台运动控制 16
4.3.4 图像采集 17
4.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.5 图像识别 18
4.3.6 数据存储 23
4.4 本章小结 23
5.基于LabVIEW的数显仪表读数系统调试及运行结果 24
5.1 运行结果 24
5.2 系统调试 25
5.3 本章小结 25
6.总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2 展望 27
6.3 环境和可持续发展问题 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31
附录1字符训练样本 31
附录2系统整体实物图 32
附录3程序框图 33
1.绪论
1.1研究背景和意义
在工业控制领域中,数显仪表由于其读数直观及方便的特性得到了普及。其应用范围遍及电力、化工、冶金、石油等许多行业。在车间和工厂中，数量众多的数显仪表在给人们提供方便的同时，也带来了新的问题。数显仪表一般由人工读数，然后根据记录值对被控对象进行控制。
在人工读数过程中，很容易因为人为因素和环境因素的影响而引起误读。在一些环境恶劣的场合，不适宜由工人去读数。基于以上种种原因，需要一种自动化的手段去获取数显仪表显示的数据。
随着计算机视觉理论的不断发展和成熟，视觉测量方法被广泛应用到高精度非接触式测量中。视觉测量是指从计算机视觉的概念和方法出发,将计算机视觉应用于空间几何尺寸的精确测量和定位。视觉测量方法具有成本低，测量精度高，稳定性好的特点。计算机视觉技术在工程实践中的应用越来越成熟。依据以上工程应用背景，本课题研究利用计算机视觉解决数显仪表的读数问题。采用工业相机获得数显仪表的图像，利用图像处理技术对采集到的仪表图像进行处理，进而获得数显仪表示值数据。该方法具有较大的实用价值和良好的应用前景；同时便于为后续的相关研究形成基础平台。
1.2国内外研究现状
众所周知，西方大多数国家的科学技术水平高超于我国，西方国家在机器视觉和图像处理等方面很早就进行了研究，尤其在对数字仪表的示值识别上面，做了大量的研究并取得了十分丰富的成果。
日本NEC公司研发出了一种能够很好识别邮编数字且分拣速度高达30000件/小时的邮区编码信函分拣机，这台分拣机的诞生标志着字符识别技术的进一步突破；国外Molina等学者通过机器视觉对飞机等飞行器的尾部数字进行了深入的研究，并通过相关的技术识别这些飞机和飞行器的数字字符；英国的IBM公司为字符识别的研究做出了很大的贡献，他们研发出了IBM1287光学文字阅读区，能够很好的实现对十个阿拉伯数字的识别，而且识别率很高；德国的Mahr公司在仪表自动读数这方面做了大量的研究，并成功的研制出了半自动和全自动的表类测量仪，这台测量仪能够实现对仪表快速、稳定、可靠、精确的校验。
虽然我们国内对于仪表自动读数系统的研究比较晚，但我国学者经过对字符识别和自动化技术研究的不懈努力，也使得我国在这方面的差距慢慢得到了拉近，现在字符识别和自动化技术已经开始大规模的应用于我国的工业生产中。
王荣本和金立生等学者通过对导航自动汽车的数字识别进行了研究，并在大量研究数据的推到下完成了对数字字符的快速识别；2006年，赵书涛在进行字符识别研究的时候，发现了利用径向基函数作为激活函数时识别的效果会得到很大的提升。2008年，张艳玲在用支持向量机的理论进行仪表的字符识别研究的时候，发现用不变矩进行特征提取时具有很好的效果。
对于字符识别的研究不仅仅只是对数字字符，还有对英文字母和汉字等字符都有很深入的研究，而汉字作为我国的文字语言，我国很多研究所和高校对汉字识别做了大量的研究并取得了十分重要的成果。比如上海交通大学的叶晨洲、杨杰等人研制出了一套字符自动识别系统，该系统能对数字、汉字、英文字母等字符进行识别且识别率高达96%以上。
1.3论文主要研究内容及章节安排
随着数字显示仪表在实验室和现代工业中的应用正在快速增加，但是在工业中，众多数量的数字显示仪表在提供人们方便的同时，也带来了一些新的问题，大量的数显仪表靠人工读取比较消耗人力成本且人工读取示值很容易产生人为误差造成读数的不精确。在上述原因的推导下，我们需要一种自动化的方法去读取数字显示仪表上显示的数据，而机器视觉和自动化技术的发展及普及为数显仪表自动精确读数这一目标的实现变为了现实。
本文所设计的数显仪表自动读数系统就是基于机器视觉技术实现的，旨在模拟工业实际中数显仪表读数系统，通过控制一维平台运行，装载相机到达仪表正对位置，对仪表进行图像采集、图像预处理和OCR字符识别来得到仪表的示值，并可对仪表显示问题进行提示。论文的主要研究内容由：（1）构建运载相机的一维运行平台，同时考虑防碰撞；（2）仪表与相机正对信息的采集；（3）视觉平台的构建；（4）运用LabVIEW完成软件设计实现对一维平台及相关传感器信息的采集，运用工具包IMAQ Vision实现图像采集、处理和字符识别；（5）系统软硬件整体调试。论文章节安排如下：
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