CN204929105U - 一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置，包括微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、单片机、通信模块、电源模块和外壳，所述微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、通信模块分别与所述单片机电连接，所述电源模块与单片机电连接，为整个系统供电。本实用新型摄像头识别字轮码的微机电装置，采用微型步进电机推动CMOS摄像头模块在表具字轮上方移动，分别获取每个字轮的图像，然后通过单片机来实现图像的数字识别。该装置外形上可以做得很薄，直接粘贴固定在原有水表、燃气表上，很方便的实现原有机械表的读数抄读，并融入到智能抄表系统。

Description

一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种采用摄像头识别字轮码的微机

电装置。

背景技术

随着技术的进步，采用电子化实现三表(水表、电表、燃气表)的自动抄读是必然趋势，可以有效节省人力成本，降低工作量，避免挨家挨户敲门抄表的窘境，并且可以杜绝漏抄误抄的问题。目前使用的水表，燃气表并不是电子式的，大部分燃气表也没有通信接口，实现远程抄读有很多困难。目前实际可用的抄表技术都满足不了发展要求。

目前的字轮表读数技术大致有如下几种，但都有其弊端和不足：(1)干簧管或类似方案。通过在字轮上放置强磁铁，然后在表外面放一个干簧管类似的检测装置，字轮每转一圈干簧管吸合一次，从而通过吸合次数累计字轮的圈数。但这种方案有致命的弱点，很容易受外界磁场的影响，并且该检测装置要一直供电，这对于水表，燃气表这样不带电源的系统几乎不可用；此方案基本被市场抛弃。(2)基于磁技术的方案。类似于第1个方案，只是检测更为复杂，可在很大程度上避免外部磁干扰，必须通过单片机来识别。此方案成本高，需要配电池，若电池无效后数据错误，未推广开。(3)基于光电管对射方案。此方案是在字轮上设计好几个通孔，然后在字轮一侧放置发光管，一侧放置光敏管，发光管发光后，通过读取光敏管的状态，即可知道字轮的旋转角度，从而识别出读数。此方案成本低，但需要对表进行改造，对已存在的水表不能为力。(4)摄像头读取字轮图像。目前还停留在获取字轮图像，不能对数字进行有效识别。由于要保证用户可读数，外壳有透明窗而没有光路屏蔽措施，从而使环境很容易影响摄像头的摄像效果。由于采用通用的镜头，外壳巨大，成本也居高不下。此方案极少被采用。

实用新型内容

针对目前读取字轮表表码的各种应用中的各种限制，本实用新型提出了一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置，采用微型步进电机推动CMOS摄像头模块移动到表字轮上方，获取每个字轮的图像，然后通过单片机来实现图像的数字识别。该装置外形上可以做得很薄，直接粘贴固定在原有水表，燃气表上，可以很方便的实现原有机械表的读数抄读，并融入到智能抄表系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置，包括微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、单片机、通信模块、电源模块和外壳，所述微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、通信模块分别与所述单片机电连接，所述电源模块与单片机电连接，为整个系统供电。

进一步地，所述微型步进电机的轴上有螺旋丝纹，可推动轴上的塑料片移动，从而带动整个摄像头模块移动，精确定位到每个字轮上方；微型步进电机采用两相四线驱动方式，可通过简单驱动电路与单片机进行连接。

进一步地，所述CMOS摄像头模块包括CMOS摄像头芯片和镜头。CMOS摄像头芯片采用CSP封装，直接焊接在电路板上。CMOS摄像头芯片捕获字轮图像信息，通过同步信号线将数据传输给单片机。镜头设置在CMOS摄像头芯片的正上方，镜头为短焦镜头。

进一步地，所述补光灯为白光LED芯片，它与单片机连接，直接由单片机驱动，在CMOS摄像头模块进行字轮拍照时，补光灯发光。

进一步地，所述单片机控制微型步进电机将摄像头模块移动到字轮上方，并且点亮补光灯，获取字轮图像，并通过图像设别匹配算法将图像转换为数字，最后通过通信模块将数据上传。

进一步地，所外壳采用半圆形造型或者长方体造型，可以方便的与表体进行贴合。并且有与字轮相配的透明长方形人工视窗(其他部分不透光)，用户可通过该窗口读取字轮读数。该外壳分为上下两个部分，采用超声波焊接，整个装置防水。

该实用新型的有益效果在于：本实用新型摄像头识别字轮码的微机电装置，采用微型步进电机推动CMOS摄像头模块在表具字轮上方移动，分别获取每个字轮的图像，然后通过单片机来实现图像的数字识别。该装置外形上可以做得很薄，直接粘贴固定在原有水表、燃气表上，很方便的实现原有机械表的读数抄读，并融入到智能抄表系统。

附图说明

图1是本实用新型装置的实施例结构示意图；

图2是本实用新型装置的实施例原理方框图；

图中标记说明：1、CMOS摄像头；2、透明窗；3、微型步进电机；4、补光灯；5、电路板；6、字码盘；7、机械表；8、壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本实用新型。

本实施例提出了一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置，如图1所示，包括机械表7，机械表7上部设置有壳体8，壳体8内部设置有微型步进电机3，微型步进电机3上连接有CMOS摄像头1和补光灯4，壳体8内安装有电路板5，壳体8与机械表7之间设置有字码盘6，壳体8上部设置有透明窗2。

如图2所示，该装置中包括微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、单片机、通信模块、电源模块。所述微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯，通信模块分别与所述单片机电连接，所述电源模块分别与所述各部分电连接，为整个系统供电。

优选在本实施例中，微型步进电机轴上有螺旋丝纹，可推动轴上带有螺纹的塑料片移动，从而带动整个摄像头模块移动，精确定位到每个字轮上方。步进电机采用两相四线驱动方式，可通过简单驱动电路与单片机进行连接。

优选在本实施例中，所述CMOS摄像头模块，模块包括CMOS摄像头芯片和镜头。CMOS摄像头芯片采用CSP封装，具有30万像素的清晰度。镜头为短焦距的镜头，可在20mm之内将单个字轮聚焦到CMOS摄像头芯片上，从而控制外壳的高度在25mm之内。镜头采用固定焦距，生产时将焦距设置固定好。CMOS摄像头芯片采用同步总线将图线的灰度数据传输给单片机。

优选在本实施例中，单片机选择为32位处理器，内置FALSH和RAM，降低成本和体积。具有快速的处理能力，能接受CMOS摄像头模块传输过来的大量数据并储存处理。单片机通过检测摄像头的帧同步信号，从而识别一帧的开始。并通过同步时钟信号正确捕获每个像素的灰度数据。单片机上电后通过摄像头芯片的配置接口对其进行配置。通过控制微型步进电机，将CMOS摄像头模块定位到某个字轮上，打开补光灯，并捕获图像信息，进行信息的处理并识别为数字。直至识别完所有字轮，最后将CMOS摄像头归位，隐藏到外壳不可见区域，避免影响人工读取字轮读数。

优选在本实施例中，通信模块包括MBUS电路。MBUS采用标准的规范，连接的两根线可以为本装置供电，本装置也可以通过这两个线进行双向数据收发。

优选在本实施例中，外壳采用塑料注塑而成，由上下两部分构成，两部分可采用超声波焊接，保证密封防水。也可在两者之间加橡胶垫，采用螺丝保证两部分的密封防水。外壳采用半圆形造型(水表)，长方体(燃气表)，可以方便的与表体进行贴合，可以强力胶粘在表具外表面。并且有与字轮相配的透明长方形人工视窗，用户可通过该窗口读取字轮读数。拍照时摄像头模块位于字轮正上方，人工视窗的正下方，刚好可以挡住字轮视窗，从而避免在对字轮进行拍照时环境光对图像的影响。除视窗外的部分采用磨砂工艺或喷涂工艺，保证不透光，减少环境光对CMOS摄像头拍照效果的影响。由于采用了超短焦距的摄像头模块，配合微型步进电机，整个外壳厚度在20mm以内。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种采用摄像头识别字轮码的微机电装置，其特征在于：包括微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、单片机、通信模块、电源模块和外壳，所述微型步进电机、CMOS摄像头模块、补光灯、通信模块分别与所述单片机电连接，所述电源模块与单片机电连接，为整个系统供电。

2.根据权利要求1所述的采用摄像头识别字轮码的微机电装置，其特征在于：所述微型步进电机的轴上有螺旋丝纹；微型步进电机采用两相四线驱动方式，通过驱动电路与单片机进行连接。

3.根据权利要求1所述的采用摄像头识别字轮码的微机电装置，其特征在于：所述CMOS摄像头模块包括CMOS摄像头芯片和镜头，CMOS摄像头芯片采用CSP封装，直接焊接在电路板上；镜头设置在CMOS摄像头芯片的正上方，镜头为短焦镜头。

4.根据权利要求1所述的采用摄像头识别字轮码的微机电装置，其特征在于：所述补光灯为白光LED芯片，它与单片机连接，直接由单片机驱动。

5.根据权利要求1所述的采用摄像头识别字轮码的微机电装置，其特征在于：所外壳采用半圆形造型或者长方体造型。