一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，包括壓力發(fā)生器、校驗(yàn)輔助裝置和控制裝置，壓力發(fā)生器與控制裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，壓力發(fā)生器與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過壓力管路相連接，壓力發(fā)生器產(chǎn)生的壓力通過所述的壓力管路傳送至校驗(yàn)輔助裝置，所述的校驗(yàn)輔助裝置用于裝載被檢指針式儀表，所述的校驗(yàn)輔助裝置能夠?qū)魉蛠淼膲毫κ┘咏o被檢指針式儀表，同時(shí)能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，所述的控制裝置與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，所述的控制裝置能夠接收校驗(yàn)輔助裝置獲得的儀表圖像，進(jìn)而根據(jù)儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，來判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格。
【專利說明】一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指針儀表校驗(yàn)領(lǐng)域，具體是指一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分行業(yè)指針儀表校驗(yàn)都依賴于人眼讀取，但人工目測(cè)示值讀數(shù)精度較低，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。針對(duì)此問題，許多公司已推出各自的指針式儀表自動(dòng)校驗(yàn)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在一定程度上實(shí)現(xiàn)了指針式儀表的自動(dòng)校驗(yàn)。德國(guó)馬爾(Mahr)公司研制的半自動(dòng)、全自動(dòng)表類檢查儀(如0PTIMAR100半自動(dòng)表類檢查儀和875全自動(dòng)表類檢查儀)，能對(duì)指示儀表實(shí)現(xiàn)快速、可靠、準(zhǔn)確的校驗(yàn)。但工作方式采用半自動(dòng)，且價(jià)格昂貴，很難被國(guó)內(nèi)用戶所接受。國(guó)內(nèi)的儀表自動(dòng)校驗(yàn)研究起步較晚，目前仍處于發(fā)展階段。北京航威碩杰電子公司研制的HB121H型壓力校驗(yàn)儀，內(nèi)嵌壓力源、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但增壓方式采用手動(dòng)，需要操作員具有較高的操作技能，不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)。北京康斯特公司生產(chǎn)的基于機(jī)器視覺的指針儀表校驗(yàn)產(chǎn)品，只能校驗(yàn)精度較低的指針儀表，并且自動(dòng)化程度較低。
[0003]綜上所述，國(guó)內(nèi)外雖然存在一些指針儀表校驗(yàn)的應(yīng)用產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品仍需要較多的人工交互，未能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，為了盡可能地排除人為干預(yù)，提高工作效率，開發(fā)一種全自動(dòng)化指針儀表校驗(yàn)系統(tǒng)已迫在眉睫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指針式儀表的全自動(dòng)檢定，獲得高于手工操作的檢定精度，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、減少人力配備、降低生產(chǎn)成本的目的。
[0005]本發(fā)明的這一目的通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括壓力發(fā)生器、校驗(yàn)輔助裝置和控制裝置，其中，壓力發(fā)生器與控制裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，通過控制裝置控制，壓力發(fā)生器與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過壓力管路相連接，壓力發(fā)生器產(chǎn)生的壓力通過所述的壓力管路傳送至校驗(yàn)輔助裝置，所述的校驗(yàn)輔助裝置用于裝載被檢指針式儀表，所述的校驗(yàn)輔助裝置能夠?qū)魉蛠淼膲毫κ┘咏o被檢指針式儀表，同時(shí)能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，所述的控制裝置與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，所述的控制裝置能夠控制校驗(yàn)輔助裝置動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置獲得的儀表圖像，進(jìn)而根據(jù)儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，來判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格，從而實(shí)現(xiàn)被檢指針式儀表的全自動(dòng)化校驗(yàn)。
[0006]本發(fā)明中，所述的校驗(yàn)輔助裝置包括工作臺(tái)、支撐架、燈罩、圖像采集傳感器和輔助光源，所述的工作臺(tái)水平設(shè)置，所述的支撐架豎向安裝在工作臺(tái)上，所述的燈罩安裝在支撐架的上部，燈罩的開口朝向被檢指針式儀表，所述的輔助光源也固定在支撐架上，并且被燈罩四周環(huán)罩，輔助光源朝向燈罩的開口，輔助光源發(fā)射出的光經(jīng)過燈罩的內(nèi)表面進(jìn)行漫反射后投射到被檢指針式儀表，所述的圖像采集傳感器內(nèi)嵌在燈罩內(nèi)，并朝向燈罩的開口，所述工作臺(tái)的前端設(shè)有兩個(gè)相連通的壓力接口，一個(gè)壓力接口用于通過所述的壓力管路連接壓力發(fā)生器，另一個(gè)壓力接口用于安裝被檢指針式儀表，向被檢指針式儀表施壓，所述的圖像采集傳感器和輔助光源分別與所述的控制裝置相連接，由控制裝置控制，所述的圖像采集傳感器能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，并且將該的儀表圖像傳送給所述的控制裝置。
[0007]作為本發(fā)明的改進(jìn):所述的校驗(yàn)輔助裝置還包括輕敲機(jī)構(gòu)，所述的輕敲機(jī)構(gòu)安裝在工作臺(tái)上，與控制裝置相連接，由控制裝置控制其動(dòng)作，輕敲機(jī)構(gòu)用于敲打被檢指針式儀表的夕卜殼。
[0008]本發(fā)明中，所述的燈罩為半球形罩。
[0009]本發(fā)明中，所述的輔助光源為環(huán)形光源。
[0010]本發(fā)明中，所述的控制裝置包括PLC板及PC機(jī)，PLC板分別與所述的壓力發(fā)生器、圖像采集傳感器、輔助光源、輕敲機(jī)構(gòu)和PC機(jī)通過相應(yīng)接口相連接，PLC板用于控制壓力發(fā)生器、圖像采集傳感器、輔助光源和輕敲機(jī)構(gòu)動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置獲得的儀表圖像，將接收的儀表圖像傳輸給PC機(jī)，所述的PC機(jī)根據(jù)接收來的儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可實(shí)現(xiàn)增壓，光照強(qiáng)度，圖像采集傳感器空間位置等調(diào)節(jié)方式的全自動(dòng)化，降低人力資本，提高指針式儀表的檢定效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]圖1是本發(fā)明校驗(yàn)系統(tǒng)的使用狀態(tài)參考圖；
[0014]圖2是本發(fā)明校驗(yàn)系統(tǒng)中校驗(yàn)輔助裝置的使用狀態(tài)參考圖；
[0015]圖3是本發(fā)明校驗(yàn)系統(tǒng)中校驗(yàn)輔助裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明
[0017]1、輔助光源，2、圖像采集傳感器，3、支撐架，4、輕敲機(jī)構(gòu)，5、工作臺(tái)，6、步進(jìn)電機(jī)，
7、壓力接口，8、壓力接口，9、輔助裝置控制端，10、燈罩，11、PLC板，12、AVR單片機(jī)，13、PC機(jī)，101、壓力發(fā)生器，102、控制裝置，103、校驗(yàn)輔助裝置，

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1至圖3所示的一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓力發(fā)生器101、校驗(yàn)輔助裝置103和控制裝置102，其中，壓力發(fā)生器101與控制裝置102的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，通過控制裝置102控制，壓力發(fā)生器101與校驗(yàn)輔助裝置103的相應(yīng)接口通過壓力管路相連接，壓力發(fā)生器101產(chǎn)生的壓力通過壓力管路傳送至校驗(yàn)輔助裝置103，校驗(yàn)輔助裝置103用于裝載被檢指針式儀表，校驗(yàn)輔助裝置103能夠?qū)魉蛠淼膲毫κ┘咏o被檢指針式儀表，同時(shí)能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，控制裝置102與校驗(yàn)輔助裝置103的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，控制裝置102能夠控制校驗(yàn)輔助裝置103動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置103獲得的儀表圖像，進(jìn)而根據(jù)儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，來判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格，從而實(shí)現(xiàn)被檢指針式儀表的全自動(dòng)化校驗(yàn)。
[0019]所述的校驗(yàn)輔助裝置103包括工作臺(tái)5、支撐架3、燈罩10、圖像采集傳感器2和輔助光源I，工作臺(tái)5水平設(shè)置，支撐架3豎向安裝在工作臺(tái)5上，燈罩10為半球形罩，燈罩10安裝在支撐架3的上部，燈罩10的開口朝向被檢指針式儀表，輔助光源I也固定在支撐架3上，并且被燈罩10四周環(huán)罩，輔助光源I朝向燈罩10的開口，輔助光源I為環(huán)形光源，輔助光源I發(fā)射出的光經(jīng)過燈罩10的內(nèi)表面進(jìn)行漫反射后投射到被檢指針式儀表，圖像采集傳感器2內(nèi)嵌在燈罩10內(nèi)，并朝向燈罩10的開口，工作臺(tái)5的前端設(shè)有兩個(gè)相連通的壓力接口 7、8，一個(gè)壓力接口 7用于通過壓力管路連接壓力發(fā)生器101，另一個(gè)壓力接口 8用于安裝被檢指針式儀表，向被檢指針式儀表施壓，圖像采集傳感器2和輔助光源I分別與控制裝置102相連接，由控制裝置102控制，圖像采集傳感器2能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，并且將該的儀表圖像傳送給控制裝置102。
[0020]該校驗(yàn)輔助裝置103還包括步進(jìn)電機(jī)6和輕敲機(jī)構(gòu)4，步進(jìn)電機(jī)6內(nèi)置在支撐架3內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)6的輸出端通過絲桿與圖像采集傳感器2相連接，通過絲桿來調(diào)節(jié)圖像采集傳感器2的位置。
[0021]所述的控制裝置102包括AVR單片機(jī)12、PLC板11及PC機(jī)13，其中，AVR單片機(jī)12分別與步進(jìn)電機(jī)6和PC機(jī)13通過相應(yīng)接口相連接，AVR單片機(jī)12用于控制步進(jìn)電機(jī)6動(dòng)作，PLC板11分別與壓力發(fā)生器101、圖像采集傳感器2、輔助光源1、輕敲機(jī)構(gòu)4和PC機(jī)13通過相應(yīng)接口相連接，PLC板11用于控制壓力發(fā)生器101、圖像采集傳感器2、輔助光源I和輕敲機(jī)構(gòu)4動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置103獲得的儀表圖像，將接收的儀表圖像傳輸給PC機(jī)13，PC機(jī)13根據(jù)接收來的儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格。
[0022]本實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)6采用ZD-6560-V3高性能步進(jìn)電機(jī)6，壓力發(fā)生器101采用康斯特公司生產(chǎn)的ConST736。圖像采集傳感器2采用數(shù)字式CXD攝像機(jī)，PLC使用三菱FXIN-14MR 型 PLC 板 11。
[0023]圖像采集傳感器2采用數(shù)字式CCD攝像機(jī)，其分辨率應(yīng)兼顧能獲取盡可能高的象素的圖像和計(jì)算機(jī)處理能力的限制，且具備自動(dòng)對(duì)焦功能，其攝像參數(shù)和拍攝動(dòng)作受PC機(jī)13控制。攝像機(jī)安裝在支撐架3上，由其控制與表盤的相對(duì)位置。根據(jù)工作臺(tái)5的尺寸(設(shè)計(jì)尺寸不超過600_X400mm)和對(duì)拍攝圖片的要求來確定圖像傳感器與指針表的大致距離，再綜合考慮指針表表盤直徑以及讀數(shù)垂直性要求來確定圖像傳感器的焦距等參數(shù)，以確保指針表圖像充滿攝取畫面并滿足垂直讀數(shù)的要求。
[0024]輔助光源I經(jīng)過半球形內(nèi)面的漫反射表面進(jìn)行漫反射后投射到被檢指針儀表，將產(chǎn)生的鏡面反射概率降至最低。光源配有光源亮度調(diào)節(jié)，系統(tǒng)在采集前可自動(dòng)調(diào)節(jié)光源亮度以達(dá)到最優(yōu)采集效果。
[0025]支撐架3除了用來支撐圖像采集傳感器2和輔助光源I外，還用于調(diào)節(jié)圖像采集傳感器2與輔助光源I的空間位置，以準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)被攝目標(biāo)，調(diào)節(jié)目標(biāo)在圖像中的大小，并滿足系統(tǒng)清晰對(duì)焦的要求。相對(duì)于固定安裝的被檢表位置，支撐架3應(yīng)至少能實(shí)現(xiàn)前后以及上下的移動(dòng)調(diào)節(jié)。支撐架3內(nèi)設(shè)小型步進(jìn)電機(jī)6，以實(shí)現(xiàn)位置的程控調(diào)節(jié)。并且支撐架3應(yīng)能由系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)反饋圖像進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的攝取位置和效果。
[0026]根據(jù)壓力檢定規(guī)程，儀表檢定時(shí)在讀數(shù)前需要輕敲儀表外殼，以消除儀表內(nèi)部傳動(dòng)齒輪嚙合間隙所帶來的誤差。本發(fā)明通過控制輕敲機(jī)構(gòu)4動(dòng)作來模擬人工的輕敲操作。輕敲機(jī)構(gòu)4的錘頭應(yīng)采用橡膠等軟性材料，避免輕敲時(shí)對(duì)儀表造成損害。
[0027]控制設(shè)備需要進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)支撐架3控制、輕敲機(jī)構(gòu)4控制、圖像傳感器參數(shù)控制，輔助光源I以及儀表讀數(shù)的讀取和識(shí)別。其中調(diào)節(jié)支撐架3控制主要是對(duì)AVR單片機(jī)12編寫相應(yīng)程序，通過控制步進(jìn)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)來調(diào)節(jié)采集傳感器與輔助光源I的空間位置，可參照汽車零件自動(dòng)化裝備系統(tǒng)的程序編寫。儀表讀數(shù)的讀取和識(shí)別軟件可借鑒現(xiàn)有的圖像采集與處理技術(shù)。輕敲機(jī)構(gòu)4控制和圖像傳感器參數(shù)控制，主要對(duì)PLC編程，結(jié)合AVR單片機(jī)12共同實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的檢定。同時(shí)，PC機(jī)13應(yīng)具備自動(dòng)化檢定軟件設(shè)計(jì)的功能。
[0028]本發(fā)明工作前，操作人員通過PC機(jī)13設(shè)定好相應(yīng)的圖像傳感器、輕敲機(jī)構(gòu)4、壓力發(fā)生器101等的各項(xiàng)參數(shù)。工作時(shí)，儀表按規(guī)程被放置在工作臺(tái)5上，本發(fā)明依次完成輕敲，加壓，光源調(diào)節(jié)、圖像采集傳感器2位置調(diào)節(jié)，儀表讀數(shù)的識(shí)別和讀取等功能，并判斷儀表質(zhì)量是否合格，將數(shù)據(jù)保存在PC機(jī)13上。
[0029]本發(fā)明的上述實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，對(duì)本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括壓力發(fā)生器、校驗(yàn)輔助裝置和控制裝置，其中，壓力發(fā)生器與控制裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，通過控制裝置控制，壓力發(fā)生器與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過壓力管路相連接，壓力發(fā)生器產(chǎn)生的壓力通過所述的壓力管路傳送至校驗(yàn)輔助裝置，所述的校驗(yàn)輔助裝置用于裝載被檢指針式儀表，所述的校驗(yàn)輔助裝置能夠?qū)魉蛠淼膲毫κ┘咏o被檢指針式儀表，同時(shí)能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，所述的控制裝置與校驗(yàn)輔助裝置的相應(yīng)接口通過數(shù)據(jù)線相連接，所述的控制裝置能夠控制校驗(yàn)輔助裝置動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置獲得的儀表圖像，進(jìn)而根據(jù)儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，來判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格，從而實(shí)現(xiàn)被檢指針式儀表的全自動(dòng)化校驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的校驗(yàn)輔助裝置包括工作臺(tái)、支撐架、燈罩、圖像采集傳感器和輔助光源，所述的工作臺(tái)水平設(shè)置，所述的支撐架豎向安裝在工作臺(tái)上，所述的燈罩安裝在支撐架的上部，燈罩的開口朝向被檢指針式儀表，所述的輔助光源也固定在支撐架上，并且被燈罩四周環(huán)罩，輔助光源朝向燈罩的開口，輔助光源發(fā)射出的光經(jīng)過燈罩的內(nèi)表面進(jìn)行漫反射后投射到被檢指針式儀表，所述的圖像采集傳感器內(nèi)嵌在燈罩內(nèi)，并朝向燈罩的開口，所述工作臺(tái)的前端設(shè)有兩個(gè)相連通的壓力接口，一個(gè)壓力接口用于通過所述的壓力管路連接壓力發(fā)生器，另一個(gè)壓力接口用于安裝被檢指針式儀表，向被檢指針式儀表施壓，所述的圖像采集傳感器和輔助光源分別與所述的控制裝置相連接，由控制裝置控制，所述的圖像采集傳感器能夠獲得被檢指針式儀表加壓后的儀表圖像，并且將該的儀表圖像傳送給所述的控制裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的校驗(yàn)輔助裝置還包括輕敲機(jī)構(gòu)，所述的輕敲機(jī)構(gòu)安裝在工作臺(tái)上，與控制裝置相連接，由控制裝置控制其動(dòng)作，輕敲機(jī)構(gòu)用于敲打被檢指針式儀表的外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的燈罩為半球形罩。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的輔助光源為環(huán)形光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺圖像的全自動(dòng)化指針式儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制裝置包括PLC板及PC機(jī)，PLC板分別與所述的壓力發(fā)生器、圖像采集傳感器、輔助光源、輕敲機(jī)構(gòu)和PC機(jī)通過相應(yīng)接口相連接，PLC板用于控制壓力發(fā)生器、圖像采集傳感器、輔助光源和輕敲機(jī)構(gòu)動(dòng)作，并且能夠接收校驗(yàn)輔助裝置獲得的儀表圖像，將接收的儀表圖像傳輸給PC機(jī)，所述的PC機(jī)根據(jù)接收來的儀表圖像獲得儀表的讀數(shù)，判斷在一定壓力加載下的被檢指針式儀表是否合格。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK104048693SQ201410229392
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】方院生, 唐曦凌, 王 琦, 王文龍, 馬勇, 曾俊, 李昕, 方彥軍 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院