专利名称：玻璃液体温度计自动检定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度计检定装置，特别是涉及一种能同时对多支玻璃液体温度计 自动检定装置。
背景技术：
玻璃液体温度计检定工作是计量部门热工学检测中的基础工作，玻璃液体温度 计由于其造价低廉、工艺简单、读数直观、操作简单和测量准确度高等优点，被大量生产并 广泛应用于工业生成、医疗教育和科研活动中。各类使用者为提高所使用温度计的数据 可靠性，每年都会将其送入计量部门进行检定和校准。湖南省统计局发布的2010年度全 省大中型工业企业名单中包涵1525家企业(长沙市272家)，湖南省计量检测研究院主要 承担的长沙市内各项企业计量器具校准工作就包涵近2000支温度计，按照国家检定规程 JJG130-2011的规定每支温度计的检定点包括3至10个，在每个检定点需要重复读书4 次，全年主要承接温度计检定工作的检定员需要分别通过人眼读取和手工记录数据可达近 56000条，将这56000多条记录全部提取后人工计算后再结合国家检定规程进行判定需要 话费巨大精力，在汇总判定结果后利用文字处理软件出具证书又是一个不小的工程，可以 说一个专业的计量检定技术人员在一年之中大部分时间消耗在了数据的记录、誊写以及汇 总上，产于技术改良和科技研发的时间肯定被相对减少，让我们高校培养的脑力活动人员 在从事着单一的体力活动。
人工读数不仅费时费力，而且精确度不足；人工计算不仅错误率难以控制，而且数 据容易被篡改。一个可以提高效率、保证稳定性、控制错误率并防止篡改的自动检定程序就 显得尤为重要。
为减轻计量一线检定人员工作压力、保证数据计算正确率和提高测量稳定性，行 业内在温度计的自动检定工作方向的研究已经不少，但是都局限在单支温度计的水银柱和 刻度读数识别上，长期以来关于测控技术领域的专家都研制过不少温度计自动检定装置， 他们的技术支持都是图像分割技术，但是一直没有人对多支温度计同时进行测试和同时得 到数据方面进行研究，而且已有的研究总局限在软件解决所有问题，没有从调整光环境角 度出发来看待光反射、光影和光折射造成的数据误读情况。
本发明将各常用种图像优化算法和数据处理软件进行结合，通过论证后在《中国 计量》(国际刊号ISSN1006-9364) 2008年第9期、《计测技术》2010年第5期和《计量技 术》2010年第3期上分别发表了题为《机器视觉技术在测量中的应用》、《水银温度计视觉检 定系统中的数字图像处理技术研究》和《基于机器视觉的玻璃液体温度计自动检定系统研 究》的文章。本发明对老技术进行了革新，从测试光环境、数据采集和数据分析等角度提供 了解决多支玻璃液体温度计自动检定装置研发的模型。
本发明的玻璃液体温度计自动检定装置从以下几个方面可以成为上述诸多述问 题的解决方案
a.它可以减少人力资源的浪费，数据读取人员和记录人员可以合二为一，在装置搭建好之后操作人员只需将多支待测温度计放入恒温环境中，通过连续点击抓图设备快门 后便可获得温度计读数。
b.它可以缩短重复工作周期，不再会出现每次仅读一支温度计的情况，可以根据 硬件条件调整抓图设备抓图范围，可对所抓图片内所有温度计同时进行自动读数，再利用 科学读数原理，在连续若干次读数后计算数学期望值作为测试结果，又保证了读数稳定性。
c.它可以提升检定证书的严谨性，由于自主编写了含有多源信息引入、数值修约、 数据分析和证书自动生成等模块的操作软件，操作人员只需从数据库中调出对映数据便可 生成证书，人工干预数据的几率几乎为零。
为完成玻璃液体温度计自动检定装置本发明的研发方向主要包括测试光环境、 前端数据采集和后端数据处理。通过试验选型确定了最合理光源和光反射条件作为标准测 试光环境；通过选定的抓图捕捉设备、专业计算机及自主研发的图像预处理和数字刻度识 别的软件作为装置前端数据采集系统；利用自主研发的数据库和管理软件搭建了可获取全 部数据信息并提取数据进行计算、比对、判定至最终生成检定证书的后端数据处理系统。三 大系统可顺利接驳又可单独操作使用，既方便移植又性能稳定。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能同时对多支玻璃液体温度计自动检定 且能顺利接驳又可单独操作使用，既方便移植又性能稳定的玻璃液体温度计自动检定装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的玻璃液体温度计自动检定装置，恒温槽上 装有搅拌电机，所述的恒温槽上面安装有夹板，所述的夹板上插有玻璃液体温度计，白色的 背光板安装在所述的夹板后面，相机的镜头正对所有的所述的玻璃液体温度计，所述的相 机安装在相机支架上，光源安装在光源支架上，所述的光源通过计算机来进行调节，在所述 的相机通过数据传输线与所述的计算机电连接，所述的计算机的数据通过网络或移动存储 与数据分析用计算机电连接，所述的数据分析用计算机与打印机电连接。
采用上述技术方案的玻璃液体温度计自动检定装置，首先，玻璃液体温度计生产 工艺简单，产品难免质量、规格不一，被长期使用的温度计刻度可能被磨损殆尽，加之温度 计内极细的水银柱被包裹在玻璃外壁内，无论是通过拍摄图像或人眼视觉来进行辨认都难 免被光反射、光影和光折射影响读数效果，所以寻找到一个合适的光环境是本发明第一步， 现在国际通用解决光折射、光反射或光影问题的解决方法是多灯从不同方向集中照射目标 物，比如说手术台照明系统和体育场照明系统。但是这类方法对于解决温度计检定问题的 发明项目存在这一个致命缺陷，就是灯光汇聚点的发热量巨大，会客观影响温度计的恒温 检定环境，特别是多支温度计同时检测的过程中，每支温度计的温感系数不一致，被破坏的 恒温环境会导致测试结果千差万别。其次，误差本身就是客观存在的，即便是单次人工读数 无误，计算中的错误也是有可能出现的，普遍认知是机器的计算准确率要高于人工计算，特 别是当面临海量数据的时候，但是一套真正可以用于计量数据计算的专业软件在市场上几 乎没有。最后计量检定证书是计量行业特有产品，一般软件公司不熟悉检测流程和检定规 程根本无法编写对应工具软件，大型软件公司专业编写能力强大但是前期需要调研的成本 极大，耗时太久，国内外标准更新极快，可能会使编出的软件是去失效性。
上述玻璃液体温度计自动检定装置的使用技术方案为
1、利用斜射LED蓝光获取高质量图片
LED蓝光灯就是发蓝光的发光二极管,被常用于汽车仪表板、汽车防雾灯和交通信 号指示灯，但是其可作为水下拍摄的辅助光源的特点才是项目组最欣赏的部分，也是本发 明克服光源问题的法宝。
2、利用硬件平衡解决图像和命令在前、后端设备之间传输时间过长的问题
简单的看，具备高分辨率的摄像机可以提升图形成像分辨率，可以为我们数据采 集前端软件的特征锁定与刻度识别提供帮助，但是得到一张高分辨率的照片就意味着获得 了巨大的数据。受限于数据包传输协议和传输介质这两大原因，巨大的数据从摄像机上传 到数据采集端待处理的时间就会很长。为解决这类问题首先我们寻找到了速率和分辨率之 间的平衡点，为保证识别精度，要求温度计图像的水平刻度线之间至少有15个像素以上， 温度计标准要求温度计水平刻度线间距不小于6mm，这就要求用于获取图像的工业相机的 分辨率至少要达到1200万以上，一方面该相素级别的CXD相机成本过高，难于推广应用，另 一方面CMOS相机的成本较低，但具有较高的噪点影响识别精度。本项目采用图像预处理和 局部精准定位相结合的方式较好的解决了上述矛盾。通过上述方法，我们不仅使连续拍摄 过程中正在传输的图片不会与正在拍摄的图片造成“控制命令堵车”的局面，而且还降低率 硬件投入成本。
3、利用数字图像处理技术有效地识别数据并提高识别精度
从光谱学角度来说温度计中的一根细细的水银柱与周围环境并不具备特殊的易 区分特点。所谓“识别”必须通过前后照片对比来要求能准确找出水银柱的顶点位于位图 中的坐标。除此以外，更难的地方时必需把扑捉的图像进行图像分割，针对每支温度计进行 单独的识别，从理论上来说只需把温度计上的刻度这一明显特征放大，然后将水银柱顶点 坐标与其附近刻度线结合分析就可以完成类似平时人眼做到的“读数”。但是细细的水银柱 其实是通过温度计玻璃外壁折射出来呈现在镜头前的，我们只能再把每支温度计的边缘去 掉剩下刻度线和水银柱，然后通过Hough变换增强对象特征。由于不同厂商生产的温度计 在玻璃折射率、刻度线加工精度、水银柱精细等方面存在的巨大差异，不可能通过设定一套 固定的对比度、焦距及亮度参数来完成全部类型温度计的检验工作，项目组采用全部图形 归一化的手法，以不计较输入只重视输出的方式编写了水银柱识别模块，力争将各种温度 计图片通过图形预处理技术修正为可识别的图像。
在发明过程中我们发现简单滴对温度计进行高斯去噪、滤波及增强等操作会导致 目标的边缘发生位移，在此基础上用传统的轮廓提取方法得到的水银柱及水平刻度线位置 均会发生位移，导致识别精度达到到检定规程的要求。项目组最后决定通过二次识别的方 式较好的解决了该问题，第一次识别用传统的方法进行水银柱大致定位，第二次识别只在 水银柱顶端的局部范围内进行且尽量减少预处理过程，既保证的识别的成功率又保证了识 别精度满足规程要求。
刻度识别问题一直是发明中的难点。经过数据采集端研发人员发现刻度识别首 先要求分辨率能达到要求，刻度识别的定义是可以不论刻度长短和刻度旁边字符有无来进 行判断，因为如果刻度识别有误，即便是给定明确的检定点和分度值也不会输出正确的“读 数”结论。而由于检定点的不同以及每支温度计刻线标注的方式不一和清晰度差异大，项目组最终确认通过动态人工修正技术将读数过程插入人工干预的可能性来防止误读情况。
4、利用程序优化解决如何提高算法的鲁棒性要求的问题
不同厂商生产的温度计在刻线腐蚀工艺、玻璃材质的采用、水银液柱的生成工艺 等方面存在较大的差异，加上恒温槽排风散热的要求至致温度计图像的获取无法在光照固 定的条件下进行，不同温度计图像在对比度、亮度、清晰度等方面均存在较大差异，传统的 滤波、轮廓提出、目标识别等算法的参数均是在光学条件固定的条件下确定的，无法直接适 用于本项目。本项目采用了动态自适应参数的方法对传统算法进行改进，部分解决了上述 问题。
5、利用多层数据库技术解决多源信息的分析与处理问题
系统能自动完成数据采集和处理，建立原始记录的数据库存入计算机存档保存， 同时自动生成检定或校准证书。而项目数据来源于院也许系统、数据采集系统、标准器管理 库和人工补充输入信息集合几大互无联系部分，而给部分数据给定来源不一、定义模式迥 异，项目组通过建立多层中转表格再汇集一处的方式及解决了该问题又未干涉数据来源各 部分原工作模式。
本发明产品主要结构包括光源装置(带支架)、图像捕捉装置(高清摄像器材与支 架)、数据采集端软件(图像预处理和识别模块)、数据分析处理端软件(多源信息导入、数据 分析、判定和证书生成模块)和恒温槽。
上述构建的关键部分为一组自主编写的软件，软件分为两大部分，中间可通过共 享数据库传递数据，也可通过移动式存储方式转运数据。两大部分与光源和图像扑捉装置 链接的称为数据采集前端系统；在此端的系统软件主要可执行图像预处理和关键信息识别 功能，被扑捉的图片需要进行图像降噪滤波、直方图均匀化、边框侦测和特征加强等多重预 处理才能更加凸显出检定需要的重点信息；而关键信息识别就是要将有用信息放大，将无 用信息剔除，包括定位水银柱的顶点坐标和其附近刻度线都是关键信息。
而另一部分称为数据分析处理端系统，主要职能是管理标准温度计，然后还要将 其他必不可少的多源信息汇集后保存，然后以原始记录表格的形式将标准温度计信息、业 务分配信息和送检单位等信息发往共享数据库，供数据采集前端使用；而数据采集前端利 用原始记录单中的证书编号来分配数据采集结果，按照数据采集的顺序将结果填入原始记 录单，保存后的原始记录单又再次通过共享数据库回到数据分析处理端，在这里数据经过 数个函数的计算和分析后被用于结果判定，然后可以直接生成证书。
每一支在一定周期内被送至法定计量检测机构检测和校准温度计都具有一份自 己的唯一证书，其证书编号、名称、使用类型、送检单位、生成厂家、温度计编号、分度值和 温度范围都是一份完整的证书中不可缺少的基础信息，这些信息来源于送检单和业务分配 单，而经过本发明装置检测出的数值信息主要包含的信息是这支温度计在各检定点的校 准修正值，如果这个修正值大于国家检定过程JJG130-2011中对应条件下的最大允许误 差，这支温度计就属于不合格品。为完成一支温度计的检定至少需要处理送检单位、业务部 门、温度计制造厂家、国家标准、标准温度计和检定装置这五大渠道输入信息，这就为什么 本发明的装置专门建立了多源信息处理功能。
恒温槽为保证恒温检定环境和达到各检定点的硬件设备，适用于人工检定和自动 化检定，属于进行温度计检定必须添加的固定设施。
本方面装置可根据使用者工作环境的要求进行以下两种连接
分布式连接因为玻璃液体温度计自动检定装置的价格定位原因，所发明装置不 需要做成大规模软硬件集成品。为在装置搭建灵活的同时保障专利利益，产品采取串联方 式连接所有重要结构，光源装置和图像捕捉装置可不相互连接，但二者需被同时被链接在 装载有发明者所发明的包含图像预处理模块、温度计刻度识别模块和水银柱顶点坐标识别 模块的数据采集终端上。数据采集终端软件可以安装在承担温度计检定工作的实验室电脑 或工控机上。发明装置中的数据分析、判定和证书生成模块全部集成于数据分析端软件之 中，数据分析端软件安装在操作员办公用电脑上。在安装有网络共享数据库的情况下，装有 数据采集端软件的电脑和装有数据分析端软件的电脑可通过一般网络连接，也可通过无线 网络连接；在无法接入共享数据库的情况中，数据采集端软件和数据分析端软件可将数据 保存为给定格式通过电脑所接入的移动式存储装置(U盘、光盘或磁碟等)传递数据。
集成式连接分布式连接方式主要针对有严格质保要求的实验室，如条件许可在 一般的企业环境或学校实验室等地方，可将发明装置集成与一处。用户给定一台高性能计 算机，该计算机与光源控制线、图像扑捉器控制线相连接，然后将数据采集端软件和数据分 析端软件全部安装于该计算机上。
不论是上述何种连接方式，都要求测试环境在无其他高强光源干扰的情况下，专 业温度计检定实验室可利用照度计测试环境照度，如果结果大于3001x将会影响本发明装 置中光源的工作效力，从而导致图像预处理模块工作不能达到理想结果，以至于温度计刻 度识别和水银柱顶点坐标识别出现误差，需要人工进行补充干预性操作，在软件界面利用 手动修正偏差后才可将数据保存入库用于后续计算。
因为发明中所有软件系针对OS为Windows的终端而编译，故所有发明程序将不被 Linux、UNIX 和 Mac 兼容。
该发明装置中的图像捕捉装置可以为高清数码相机或高清摄像机，但可选用的各 品牌相机或摄像机的控制程序代码不同，需要现场调试后方可与数据采集端控制软件匹 配。
为使玻璃液体温度计的检定实现全自动化，本发明采用的技术实施方案如下
在将待测玻璃液体温度计和标准器按照熟悉全部放入恒温槽中后，将光源架设与 其正前方斜上角后将遮光板至于所有温度计后。
玻璃液体温度计自动检定装置采用分布式连接或集成式连接后，所述恒温槽主要 是给玻璃液体温度计检定的时候提供一个基本恒定的温度环境，玻璃液体温度计插在恒温 槽的夹板上，所述摄像机或照相机选定好镜头后安装在所述恒温槽前的支架上，其数据线 或控制线要与所诉控制电脑连接上。保证所述光源照射情况正常后，通过所诉电脑上安装 的数据采集端软件控制所诉相机或摄像机进行拍摄或录像，获取图片后将图片直接保存并 进行实时处理、显示和分析，进行刻度、水银柱和数字的识别，将结果保存入库。
具体可依照下列过程操作
1、启动检定装置。
2、将业务系统作为信息源之一，将客户的填写的送检温度计信息(包括送检单位、 生产厂家、温度计名称、编号和对映证书编号等)导入自动检定系统数据分析端，生成原始 记录并利用共享数据库发送至数据采集端。
3、在数据采集端获得原始记录后，将检定点信和温度计分度值信息不如原始记 录，根据被测温度计所占范围调整数码相机或利用摄像机自动对焦，对焦完成后启动快门 开始拍照，先拍摄温度未变化状态下的图片作为比对基础。
4、按照原始记录中对映证书编号顺序将待测玻璃液体温度和标准玻璃液体温度 计放入恒温槽夹板上，设置第一个检定点，并在恒温槽上调整预设温度值。
5、抓图设备每获得一次抓图命令信号，就必须在短时间tl内连续扑捉焦距包含 内多支温度计的图片，并利用数字图像处理技术对每帧图片进行预处理，在获得每支清晰 温度计刻度线和水银柱顶点坐标以后，得出温度计示值，如差异过大可进行人工干预。
6、在tl时间内至少连续抓拍4次图片分别按拍摄次数保存，所有图片必需包括恒 温槽中所有温度计，每支温度计的唯一性标识为其证书编号，将4次拍摄照片处理后得到 的温度计示值绑定与唯一性标识之上全部保存在原始记录表格中。
7、点击上传数据，将上述步骤中得到的原始记录表格上传至数据采集端和数据分 析端的共享数据库。数据分析处理端可通过手动或自动侦测原始记录更新，然后手动或自 动下载全部更新信息，存入库中，严禁随意修改。
8、按照被测温度计和国家检定规程要求，调整恒温槽温度至下一检定点，待温度 稳定后重复上述第(5)步骤开始，将每次读数写入原始记录后保存并上传至共享数据库。
9、在从共享数据获得全部检定点原始记录后，数据分析处理端在操作员管理下对 某一编号证书所对映温度计的数据按照其各检定点的读数平均值开始汇总，根据数据分析 模块中的数学期望值函数求得温度计示值，再利用数值修约模块将数示值按照分度值进行 修约处理得到示值Al，对标准温度计进行同样操作但示值数据定义为BI，将Al、BI全部数 据保存入库。
10、利用数据分析处理端软件内的标准温度计管理模块，把对应条件下的标准温 度计读数BI和修正值B2提取。
11、利用数据分析端软件内的对比模块调取国家检定规程JJG130-2011中对应类 型温度计的合格判定全部信息，按照信息分类将其与第(9)步中保存入库的信息进行处理， 如果B1+B2-A1不大于JJG130-2011中的对应规定，即可判定为合格温度计并输出检定证 书，反之输出检测结果通知书并注明不合格。
12、关闭系统后，所获得图片与所检测、计算得到之数据全部保存在系统数据库 中。
发明与现有检测方法和检测设备相比，具备以下优点和突出进步性
针对玻璃液体温度计和恒温装置的特性，发明的玻璃液体温度计自动检定方法与 装置，其成本低廉、结构简单、易拆卸组装并对硬件设备兼容性强；所有工作用电脑只要装 有任意版本OFFICE办公软件，利用人工读数后，均可单独运行数据分析端软件；所有中高 档工作用电脑主要具备普通USB接口均可控制图像捕捉装置甚至控制光源设备，装置配置 任意形式的打印机后就可执行一整套完整的检定流程。
整套装置省去了原方法中一半的人力资源，原本需要俩人完成的工作现在完全可 由一人胜任，不再需要专职的读数员和记数员；且被用于取代人工望远镜的数码相机和摄 像机均可自动变焦，在使用本发明装置后，不需要再每次检定点变换之后再人工调整观察 点焦距；
数据计算呈现高效性和准确性，一般工作人员计算一支温度计某一个检定点的数 学期望值再修约的时间不会比计算理长，其正确率也不一定会比计算机低，但是如果面对 的是100支温度计，每支温度计包含6个检定点的时候人的速率和正确率就只有计算机的 93%，当数字达到1000的时候计算机程序的优势就不言而喻了，而且本发明装置的数据分 析处理部分可汇聚多源信息，只要是符合给定格式的电子信息全部可以自动导入证书模 板，不会出现信息遗失的现行，也可避免信息被篡改的意外，工作人员被从繁重、重复和高 风险的劳动中解脱出来。
本发明的装置可以提升读数的精度被增强，人眼通过望远镜观察玻璃管壁内的水 银柱，是无法避免光折射、光影和光反射造成的困扰。本发明装置中的光源是经过多次试验 选定的可用于水下摄影的蓝光LED光源，而发明所使用的抓图装置自身也具备光学防抖功 能，加上放反射镀膜镜片和遮光板后可以获得刻度清晰的温度计图片，而高分辨率的温度 计图片再通过本发明装置的图像预处理功能进行修补，将水银柱作为图片关键信息凸显出 来，比人眼观察更具备辨识度，再加之本发明装置将图片分辨率提升至最小分辨率的1/10 以内，可以确定玻璃液体温度计自动检定装置的检测精度远远高于人工检测。
本发明装置从理论上来说是属于利用新型科技对现有技术进行节能改造。以同时 测试7支温度计为例，原来的测试方法需要在每支温度计的每个检定点至少观察2分钟，每 支温度计大概3-7个检定点，在每个检定点上至少读数4次，完成全部温度计的检测评价耗 时3小时，其中还不包括记录数据和手动调焦的时间。这样一来恒温槽至少要保持加热状 态4小时，一般工业级恒温槽制冷功率和加热功率为4kw和8kw，撇除功率因素不谈，每小时 耗电量最大值可能超过8度，全部测试完成至少耗电30千瓦时，如果使用燃油型的恒温槽， 长时间工作既会造成能源浪费，更会造成环境污；而本发明装置在使用过程中，每次拍摄就 包含全部温度计读数，每次拍摄时间间隔可调范围最小O. 5秒，4次读数共耗时2秒，完成7 支温度计、7个检定点的测试的实际工作时间低于20分钟，完成全部测试耗电至多2千瓦 时。


图1为本发明分通过有线网络交互数据的布式连接结构示意图(侧视)。
图2为本发明分通过无线网络交互数据的布式连接结构示意图(侧视)。
图3为本发明分集成式连接结构示意图(侧视)。
图4为本发明分布式和集成式连接主要部分示意图(俯视)。图5为分布式结构的工作流程图。图6为集成式结构的工作流程图。
图中标号说明
I搅拌电机；2背光板；3玻璃液体温度计(被检温度计与标准温度计);4夹板；5恒 温槽；6LED蓝光源；7光源吊装支架；8摄像机(或照相机)；9支架；10计算机(安装有本发 明软件);11存储(网络式、移动式或硬碟式);12打印机；13计算机(安装有本发明软件)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:
本发明主要包括光源、计算机(安装有本发明软件)、夹板、摄像机(或照相机)、恒 温槽、遮光板、用以交互数据的存储(硬碟、移动或网络式)等部分。本发明主要根据蓝光LED 光源可减少光折射、光影和光反射的特性选择了光环境。本发明还依据机器视觉原来，设计 了玻璃液体温度计的图像采集装置，利用装置将采集到的图像通过数据线传至安装有本发 明数据采集软件部分的计算机上，在计算机上利用本发明软件先进行图像预处理和刻度、 数字识别等工作，然后将预处理过的图像与识别到的数字放入存储。如果使用者选用分布 式结构工作(如图1、图2)，那么被识别到的数字将被作为数据信息发往安装有本发明数据 分析处理软件部分的计算机，在此计算机上数据信息会被提取进行分析用于生成温度计检 定证书；如果使用者选用集成式结构工作(如图3)，那么被采集的数据将直接被分析以完 成温度计检定证书，此结构的工作方式将在实施例2中展现并说明。
各部分的作用与功能如下
如图1和图2所示，恒温槽5上装有搅拌电机1，是恒温槽5在升温的时候搅拌恒 温槽5里的液体，保证槽内给部分温度变化的均匀性，恒温槽5上面安装有夹板4，夹板4主 要用于固定所有温度计3，夹板上插有玻璃液体温度计3 (标准、被检玻璃液体温度计)，白 色的背光板2安装在夹板4后面，相机8的镜头正对所有玻璃液体温度计3，在搭建实验环 境是需要通过光源支架7和相机支架9来调整装置位置，如果光源6为可控光可通过计算 机10来进行调节，在相机8获得图片后通过数据传输线将图片传回计算机10以进行预处 理，处理后得到的数据可通过网络或移动存储11转移至数据分析用计算机13，待数据被分 析后在此计算机上生成证书并被打印12。
图4为俯视图，背光板2、夹板4、相机8在同一水平线上，光源6来自在斜上方向， 温度计3被均匀插在夹板上，一般情况下标准玻璃液体温度计在正中央，所有温度计3全部 呈一条直线排列，该直线与相机8拍摄方向保持垂直。
图5为分布式结构的工作流程图。即从启动系统到最后生成证书的全部过。
本发明分布式结构的具体工作过程如下
被发明利用一台计算机和可被其控制的LED光源搭建光环境，此计算机还连接着 一套摄像器材以获取多支温度计图像，利用数字图像处理技术在该计算机上进行预处理图 像并识别当前温度计读数，此计算机在获得读数后，读数被其传递给另一台负责数据分析 和处理的计算机进行后续工作，进行后续工作的计算机主要是用获得的读数数据与标准器 进行对比，判断当前被检测温度计是否符合要求，并生成检定证书或不合格结果通知书。本 发明按照分布式结构组装后具体工作步骤如下
步骤1:给恒温槽供电，根据第一个检定点设置恒温槽的温度，把标准温度计和被 检温度计插入恒温槽的夹板中。
步骤2 :启动计算机、摄像机和光源，无论选择手动调焦或自动变焦模式，选择到 合适的焦距和光圈之后，使其获得清晰的温度计图像，将检定点信息和分度值信息录入，设 定连续拍摄间隔时间，利用肉眼在程序窗口确保所有温度计都在镜头内方可开始点击快 门。
步骤3 :在按照设定的连续拍摄次数获取对应图片后，将每帧照片分别进行识别， 确保温度计刻度线和水银柱顶点坐标可被识别即可开展下步，否则可利用手动干预在程序窗口界面辅助选定最合理被读数字。
步骤4:将被扑捉的每一帧图片和该帧图片上被识别到的数据进行保存，可选择 用以保存的存储器的位置或型式。
步骤5 :利用安装有数据分析处理程序的计算机载入被保存的每帧图片上每支温 度计的读数信息。
步骤6 :利用被载入的读数信息，确保数据库中已有给定证书编号的温度计所有 检定点的读数信息。
步骤7 :利用同一检定点不同帧图片上的读数信息，求出数学期望值作为温度计 读数，温度计读数被数值修约后即为温度计示值。
步骤8 :从标准温度计库中提取其各检定点修正值，利用各检定点标准温度计示 值与其修正值之和与被检温度计示值求差，如果该差符合国家检定规程中对最大允许误差 的要求，即证明该温度计在这一检定点合格。
步骤9 :如果检测结果显示被检温度计在所有检定点均合格，即该温度计属于合 格品，系统自动按照模板打印输出检定证书，反之打印输出不合格结果通知书。
实施例2
当本发明的使用者利用集成式结构进行玻璃液体温度计的自动检测时(如图3)， 将不涉及数据通过网络传输或通过移动存储转移的问题，数据采集软件与数据分析处理软 件被安装在同一台电脑上，外部数据库仅被作为保存数据使用。
各部分的作用与功能如下
如图3所示，恒温槽5上装有搅拌电机1，是恒温槽5在升温的时候搅拌恒温槽5 里的液体，保证槽内给部分温度变化的均匀性，恒温槽5上面安装有夹板4，夹板4主要用于 固定所有温度计3，夹板上插有玻璃液体温度计3 (标准、被检玻璃液体温度计)，白色的背 光板2安装在夹板4后面，相机8的镜头正对所有玻璃液体温度计3，在搭建实验环境是需 要通过光源支架7和相机支架9来调整装置位置，如果光源6为可控光可通过计算机10来 进行调节，在相机8获得图片后通过数据传输线将图片传回计算机10以进行预处理，处理 后得到的数据直接被计算机10上安装的数据分析处理软件提取，在计算机10上生成温度 计检定证书并被打印12。
图4为俯视图,背光板2、夹板4、相机8在同一水平线上,光源6来自在斜上方向， 温度计3被均匀插在夹板上，一般情况下标准玻璃液体温度计在正中央，所有温度计3全部 呈一条直线排列，该直线与相机8拍摄方向保持垂直。
图6为集成式结构的工作流程图。即从启动系统到最后生成证书的全部过。
本发明分布式结构的具体工作过程如下
被发明采用一套灯光环境系统搭建和控制实验光环境，采用一套摄像系统获取多 支温度计图像，利用数字图像处理技术预处理图像并识别当前温度计读数，并使之与标准 器进行对比，判断当前被检测温度计是否符合要求，最后生成检定证书，且上述全部过程都 在一台计算机上进行设置并完成。本发明按照集成式结构组装后具体工作步骤如下
步骤1:给恒温槽供电，根据第一个检定点设置恒温槽的温度，把标准温度计和被 检温度计插入恒温槽的夹板中。
步骤2 :启动计算机、摄像机和光源，无论选择手动调焦或自动变焦模式，选择到合适的焦距和光圈之后，使其获得清晰的温度计图像，将检定点信息和分度值信息录入，设 定连续拍摄间隔时间，利用肉眼在程序窗口确保所有温度计都在镜头内方可开始点击快 门。
步骤3 :在按照设定的连续拍摄次数获取对应图片后，将每帧照片分别进行识别， 确保温度计刻度线和水银柱顶点坐标可被识别即可开展下步，否则可利用手动干预在程序 窗口界面辅助选定最合理被读数字。
步骤4 :将被扑捉的每一帧图片和该帧图片上被识别到的数据进行保存，被保存 于计算机硬碟内。
步骤5 :计算机载入被保存的每帧图片上每支温度计的读数信息。
步骤6 :利用被载入的读数信息，确保数据库中已有给定证书编号的温度计所有 检定点的读数信息。
步骤7 :利用同一检定点不同帧图片上的读数信息，求出数学期望值作为温度计 读数，温度计读数被数值修约后即为温度计示值。
步骤8 :从标准温度计库中提取其各检定点修正值，利用各检定点标准温度计示 值与其修正值之和与被检温度计示值求差，如果该差符合国家检定规程中对最大允许误差 的要求，即证明该温度计在这一检定点合格。
步骤9 :如果检测结果显示被检温度计在所有检定点均合格，即该温度计属于合 格品，系统自动按照模板打印输出检定证书，反之打印输出不合格结果通知书。
权利要求
1.一种玻璃液体温度计自动检定装置，其特征是恒温槽(5)上装有搅拌电机(1)，所述的恒温槽(5)上面安装有夹板(4)，所述的夹板(4)上插有玻璃液体温度计(3)，白色的背光板(2)安装在所述的夹板(4)后面，相机(8)的镜头正对所有的所述的玻璃液体温度计(3)，所述的相机⑶安装在相机支架(9)上，光源(6)安装在光源支架(7)上，所述的光源(6)通过计算机(10)来进行调节，所述的相机(8)通过数据传输线与所述的计算机(10)电连接，所述的计算机(10)的数据通过网络或移动存储(11)与数据分析用计算机(13)电连接，所述的数据分析用计算机(13)与打印机(12)电连接。
全文摘要
本发明公开了一种玻璃液体温度计自动检定装置，恒温槽(5)上装有搅拌电机(1)，恒温槽(5)上面安装有夹板(4)，夹板(4)上插有玻璃液体温度计(3)，白色的背光板(2)安装在夹板(4)后面，相机(8)的镜头正对所有的玻璃液体温度计(3)，相机(8)安装在相机支架(9)上，光源(6)安装在光源支架(7)上，光源(6)通过计算机(10)来进行调节，相机(8)通过数据传输线与计算机(10)电连接，计算机(10)的数据通过网络或移动存储(11)与数据分析用计算机(13)电连接，数据分析用计算机(13)与打印机(12)电连接。本发明是一种能同时对多支玻璃液体温度计自动检定且能顺利接驳又可单独操作使用，既方便移植又性能稳定的玻璃液体温度计自动检定装置。
文档编号G01K15/00GK102998026SQ20121053012
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者陈恪, 陈宁, 杨广益 申请人:湖南省计量检测研究院