一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置及其方法与流程

本发明涉及一种计量校准装置领域，特别是涉及一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置，以及基于该校准装置对数字温湿度计进行计量校准的方法。

背景技术：

随着工业化的快速发展，智能自动化设备广泛应用于工业控制、交通、生产及计量检测领域。数显仪表数码管是自动化仪表的关键显示设备，其显示主要有温度、湿度、指标、参数等重要数据；为了实现生产和监控及检测的自动化，往往需要对数显仪表数码管的显示值进行识别。一般数字仪表都会设计与计算机连接的串口，但会增加较多的成本；对于大部分民用数显仪表成本较低的同时功能简单，没有输出接口，因此对这类数显仪表的数据需要人工进行读取和记录，通过人工读数的方法不仅费时费力、工作效率低，而且准确率也较差，数据保存也得不到保障。图像识别、处理、存储技术在各行业的应用不断广泛和深入，数显仪表的显示数值通过计算机系统自动识别已经成为当前自动化、计量检测等领域研究的重要课题。

数字式温湿度计广泛用于科研院所、实验室、品质管制、空调系统和印刷工程等，而部分企业和科研院所的实验室、生产车间对室内温度、湿度有控制要求，需要对使用的温湿度计进行周期校准，重复性进行校准时需要较长的巡回时间。根据现有的温湿度计校准装置，整个校准过程需要校准人员的参与，人工进行数据记录时，数据量较多，等待时间也较长，而且人工读数有可能会造成读数的错误，记录的笔误，数据处理的错误。如果一次校准较多数量的温湿度计，读数时间会延长，温湿度校准箱中温度、湿度有可能发生较大变化，影响校准结果。

技术实现要素：

本发明的目的是针对人工记录存在的问题，提出一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置及其方法。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置，该装置包括：恒温恒湿试验箱、温湿度标准传感器控制模块、位移控制模块和pc机；

所述恒温恒湿试验箱的一侧为样品进口，内部设置有结构架，所述结构架上，样品进口面的两侧边均为待测样品放置区，分别设置有下滑动导轨和上滑动导轨，前述下滑动导轨和上滑动导轨内滑动安装有样品架，所述的样品架上放置若干个待测的数显温湿度计；

所述结构架的上方设有湿度标准传感器和温度标准传感器，且前述传感器分别通过湿度连接线和温度连接线与所述温湿度标准传感器控制模块的对应信号输入端连接；

所述结构架上与前述待测样品放置区平行的区域设置有导轨，所述导轨上安装工业相机，用于拍摄样品架上放置的待测数显温湿度计，所述工业相机通过相机连接线与所述位移控制模块连接，前述位移控制模块驱动工业相机进行待测数显温湿度计的数据拍摄；

所述恒温恒湿试验箱通过第一串口线，温湿度标准传感器控制模块通过第二串口线，位移控制模块通过第三串口线分别与集线器的对应接口连接，前述集线器与pc机相连。

进一步地，所述工业相机包括遮光罩、摄像头和led冷光源；所述摄像头位于遮光罩中心处，所述的led冷光源安装在前述摄像头的周围，且位于遮光罩的内部。

进一步地，所述导轨为直线导轨滑台，所述直线导轨滑台上设置有工业相机，直线导轨滑台的底部安装伺服电机组，通过控制前述直线导轨滑台带动工业相机上下移动，所述伺服电机组通过电机连接线与所述位移控制模块连接。

进一步地，所述直线导轨滑台为两根，工业相机为四个，每两个工业相机安装在一根直线导轨滑台上，且对称的布置在所述直线导轨滑台的前后两面，与待测样品放置区相对。

进一步地，所述导轨为手动调节导轨，所述手动调节导轨上固定安装若干个与待测样品放置区所放待测数显温湿度计数量相匹配的工业相机。

进一步地，所述样品架为多层架结构，各层均设置有样品槽，各层样品槽的上方均设有背靠条，所述数显温湿度计放置在前述样品槽中，在样品槽上与前述数显温湿度计的对应放置位置上贴敷有顺序标签。

进一步地，所述样品架上设置有6个样品槽，每条所述样品槽放置5个数显温湿度计。

一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准方法，应用基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置，该方法步骤以下包括：

s1、检查数显温湿度计的外观和数据显示，并按顺序放置于样品架上，将样品架推入结构架内固定，关闭恒温恒湿试验箱样品进口处的箱门；

s2、启动电源，设置数显温湿度计所需校准的温度，湿度点；

s3、采用工业相机对样品架上的数显温湿度计进行拍摄，获取各数显温湿度计的图像数据；

s4、检查各数显温湿度计的拍摄照片清晰度，设置各数显温湿度计(5)的数据区域并输入各数显温湿度计的信息，前述信息包括：型号、编号和生产厂家；

s5、按照数字温湿度计检定规程(中华人民共和国地方计量检定规程：jjg(苏)99-2010)，控制恒温恒湿试验箱达到设定的温度和湿度，待温度和湿度稳定后按照步骤s3进行图像数据的获取，完成读数次数后，完成对当前温度和湿度图像数据的获取；

s6、控制恒温恒湿试验箱达到下一个温度和湿度；同时，对步骤s5获取的所有数显温湿度计在各温度和湿度点校准点的图像数据进行处理，得到该温度和湿度点校准点所有数显温湿度计的温度、湿度数据并进行保存；当控制恒温恒湿试验箱达到下一个温度和湿度时，重复步骤s5，完成对当前温度和湿度图像数据的获取；

s7、重复步骤s6，得到所有数显温湿度计在各温度和湿度点校准点的温度、湿度数据并进行保存，生成校准报告，完成当前批次数显温湿度计的校准。

进一步地，步骤s4中，建立模块库，对各数显温湿度计的信息和数据区域进行存储；当再次设置到与数据库中存储的数显温湿度计的信息一致时，直接读取数显温湿度计的数据区域。

进一步地，步骤s5中按照数字温湿度计检定规程(jjg(苏)99-2010)，控制恒温恒湿试验箱达到设定的温度和湿度，待湿度标准传感器和温度标准传感器读数稳定30min后，按照步骤s3进行图像数据的获取，等待5min后进行再次拍摄获取图像数据，直到完成预设的读数次数。

本发明的有益效果：

本发明基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置是一种适用于多表位的数字温湿度计自动校准装置，有利于解决大批量校准的时间问题，使校准人员的工作量、工作强度大幅度减少，提高校准效率，减少校准过程中的重复性工作。

本发明采用固定的手动调节导轨来安装工业相机，可以拍摄到全部数显温湿度计；使用固定的手动调节导轨时，工业相机固定位置拍摄待测数字温湿度计，可以减小因电机运行对恒温恒湿试验箱的温度的影响，降低温度变化对传感器使用寿命的影响，提高自动校准装置的使用寿命。

本发明采用直线导轨滑台来安装工业相机，通过驱动直线导轨滑台带动工业相机对待测数字温湿度计进行移动拍摄，自动化程度高，有效降低系统成本。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本发明的结构示意图。

图2是样品架的结构示意图。

图3是工业相机的结构示意图。

图4是相机布局示意图。

图5为本发明的流程图。

图中：1、恒温恒湿试验箱；2、伺服电机组；3、下滑动导轨；4、样品架；5、数显温湿度计；6、结构架；7、湿度标准传感器；8、温度标准传感器；9、上滑动导轨；10、直线导轨滑台；11、固定架；12、工业相机；13、遮光罩；14、摄像头；15、led冷光源；16、湿度连接线；17、温度连接线；18、第一串口线；19、温湿度标准传感器控制模块；20、第二串口线；21、第三串口线；22、pc机；23、集线器；24、位移控制模块；25、电机连接线；26、相机连接线；

401、样品槽；402、背靠条；403、顺序标签；

601、手动调节导轨

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1所示，本发明的一种基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置，该装置包括：恒温恒湿试验箱1、温湿度标准传感器控制模块19、位移控制模块24和pc机22，

所述恒温恒湿试验箱1的一侧为样品进口，内部设置有结构架6，所述结构架6上，样品进口面的两侧边均为待测样品放置区，分别设置有下滑动导轨3和上滑动导轨9，前述下滑动导轨3和上滑动导轨9内滑动安装有样品架4，所述的样品架4上放置若干个待测的数显温湿度计5；

所述结构架6的上方设有湿度标准传感器7和温度标准传感器8，且前述传感器分别通过湿度连接线16和温度连接线17与所述温湿度标准传感器控制模块19的对应信号输入端连接；

所述结构架6上与前述待测样品放置区平行的区域设置有导轨，所述导轨上安装工业相机12，用于拍摄样品架4上放置的待测数显温湿度计5，所述工业相机12通过相机连接线26与所述位移控制模块24连接，前述位移控制模块24驱动工业相机12进行移动和待测数显温湿度计5的数据拍摄；

所述恒温恒湿试验箱1通过第一串口线18，温湿度标准传感器控制模块19通过第二串口线20，位移控制模块24通过第三串口线21分别与集线器23的对应接口连接，前述集线器23与pc机22相连。

在本实施方式中，所述恒温恒湿试验箱1满足温度范围(10～40)℃，相对湿度≤80％(20℃时)，温度均匀度小于0.3℃，温度波动度小于±0.2℃；20℃时相对湿度均匀度小于1.0％，相对湿度波动度小于0.8％；内部工作空间尺寸大于800mm×800mm×800mm，需留有侧孔，可以通过串口连接线通过pc机程序设置所需的校准温度和湿度点。

其中，所述湿度标准传感器7和温度标准传感器8需送上级计量部门进行量值溯源，温度最大允许误差±0.1℃，相对湿度≤70％(20℃时)最大允许偏差±1.0％，>70％(20℃时)最大允许偏差±1.7％，温湿度标准传感器控制模块19可以通过串口连接线同pc机22连接并可以进行实时数据传输。

其中，所述自动校准装置的结构架6由高强度、耐腐蚀的铝合金材料组装而成；所述伺服电机2和高分辨率工业相机12需满足在相对湿度≥80％环境下连续工作1h不影响正常运行，且外壳在高湿环境下不生锈；工业相机12的识别程序识别速度小于5s，数字识别准确率≥99％；所述pc机软件可以通过串口连接线对校准参数设置，进行自动测量控制，对数据进行采集和处理，并可以保存原始记录生成证书。

进一步地，所述导轨为直线导轨滑台10，所述直线导轨滑台10上设置有工业相机12，直线导轨滑台10的底部安装伺服电机组2，通过控制前述直线导轨滑台10带动工业相机12上下移动，所述伺服电机组2通过电机连接线25与所述位移控制模块24连接；此时，所述直线导轨滑台10为两根，工业相机12为四个，每两个工业相机12安装在一根直线导轨滑台10上，且对称的布置在所述直线导轨滑台10的前后两面，与待测样品放置区相对。

在本实施方式中：待测的数显温湿度计5按顺序放置于样品架4上，样品架4通过下滑动导轨3和上滑动导轨9滑入结构架6内固定，关闭恒温恒湿试验箱1样品进口处的箱门，开始进行检测；检测时，设置数显温湿度计5所需校准的温度，湿度点；根据所需温度、湿度；pc机22控制恒温恒湿试验箱1达到设定的温度和湿度，pc机22通过控制位移控制模块24驱动直线导轨滑台10带动工业相机12上下移动进行拍摄，拍摄完成后，导轨滑台10带动工业相机12回归到初始位置，等待下次拍摄。

进一步地，导轨为手动调节导轨601，所述手动调节导轨601上固定安装若干个与待测样品放置区所放待测数显温湿度计5数量相匹配的工业相机12。

在本实施方式中：待测的数显温湿度计5按顺序放置于样品架4上，样品架4通过下滑动导轨3和上滑动导轨9滑入结构架6内固定，关闭恒温恒湿试验箱1样品进口处的箱门，开始进行检测；检测时，设置数显温湿度计5所需校准的温度，湿度点；根据所需温度、湿度；pc机22控制恒温恒湿试验箱1达到设定的温度和湿度，pc机22通过控制位移控制模块24驱动工业相机12直接进行拍摄。

该结构能够达到结构简化、降低故障率目的，使用固定的工业相机12来拍摄样品架4上的数显温湿度计5，可以减小因电机运行对恒温恒湿试验箱1的温度的影响，也可以避免因伺服电机2和直线导轨滑台10上的润滑油在高湿情况下对湿度标准传感器7和温度标准传感器8寿命的影响。

进一步地，如图2所示，样品架4为多层架结构，各层均设置有样品槽401，各层样品槽401的上方均设有背靠条402，所述数显温湿度计5放置在前述样品槽401中，在样品槽401上与前述数显温湿度计5的对应放置位置上贴敷有顺序标签403。

在本实施方式中：将所述数显温湿度计5放置在所述样品槽401中对应的所述顺序标签403的位置上，所述背靠条402用于保证所述数显温湿度计5的站立；本实施例所示为每条所述样品槽401设计成可放置5个数显温湿度计5，整个样品架4设计为可以放置6层样品，共计30只数显温湿度计。

进一步地，如图3所示，所述工业相机12包括遮光罩13、摄像头14和led冷光源15；所述摄像头14位于遮光罩13中心处，所述的led冷光源15安装在前述摄像头14的周围，且位于遮光罩13的内部。

在本实施方式中：在摄像头14周围有一圈led冷光源15来增强相机的视场内的拍摄的亮度，拍摄所述数显温湿度计5。

本发明还提供了一种对数显温湿度计进行自动校准的方法，其包括：

步骤1、检查数显温湿度计5外观是否完好，显示正常，并按顺序放置于样品架4上，并将样品架4推入自动校准装置结构架6，并将样品架4固定锁死；

步骤2、连接各模块与pc机22串口连接线，调试好工业相机12及其控制程序，检测是否运行正常；

步骤3、关闭可程式恒温恒湿实验箱门1，启动电源，并在程序上设置所需校准的温度，湿度点；

步骤4、运行校准预备程序，工业相机12对样品架4上对应各顺序位的数显温湿度计5进行拍摄；

步骤5、检查各顺序位数显温湿度计5的拍摄照片是否清晰正常，设置读取温度湿度数据区域并输入各数显温湿度计的型号、编号和生产厂家等信息；

步骤6、进行自动校准，可程式恒温恒湿试验箱1运行至设定的温度和湿度，待稳定后进行图像识别，完成读数次数厚，进行下一个温度或湿度的校准，直至完成所有需要校准的温度和湿度点；

步骤7、对数显温湿度计5的校准数据进行数据处理，并生成各数显温湿度计的原始记录并进行保存，生成校准报告；

步骤8、暂停自动校准程序，取出数显温湿度计5，并更换新的一批，重复步骤1～6；

步骤9、校准结束，关闭自动校准程序，关闭可程式恒温恒湿试验箱1、控制模块、工业相机12及其控制模块电源。

其中，步骤5中根据初次拍摄的各顺序温湿度计的照片设置读取温度湿度数据区域，可以通过所建立的模块库，同所拍摄到数显温湿度计的特征进行匹配，自动设置读取温度湿度数据区域。

其中，步骤6中待温度、温度标准传感器和湿度标准器传感器读数稳定30min后，开始读数，识别速度小于5s；等待5min后进行顺序重复拍摄后，控制可程式恒温恒湿试验箱设置为下一个待校准温度或湿度，直至完成所有需校准的温度和湿度点；

其中，步骤6中通常温度和湿度校准点为20℃，30℃，40℃，相对湿度校准点为20℃时，相对40％，60％，80％，也可以根据客户校准需求在校准温度和湿度范围内进行校准温度和湿度的设置；也可以校准获得数显温湿度计温度和湿度的回差，通常设置校准温度顺序20℃，30℃，40℃，30℃，20℃；相对湿度校准的校准点顺序为20℃时，相对40％，60％，80％，60％，40％；可以根据校准需求在自动校准系统中对温度和湿度点进行自行设置。

本发明基于图像识别的数字温湿度计自动校准装置是一种适用于多表位的数字温湿度计自动校准装置，适用于各省、市级计量部门以及第三方检验检测机构对于数学温湿度计的计量校准业务，有利于解决大批量校准的时间问题，使校准人员的工作量、工作强度大幅度减少，大大提高校准效率，减少校准过程中的重复性工作。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。