CN103926554B - 智能电能表外观标识一致性检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双四轴联动控制的智能电能表外观标识一致性检测装置及其方法，涉及智能电能表外观标识检测技术。本装置是：PC机和控制器通过信号线接口相连接；控制器输出端分别连接X轴伺服、Y轴伺服、Z轴伺服和进给伺服的输入端；第1相机、点光源、面光源和激光测距模块共同连接在杠杆上，通过X轴伺服、Y轴伺服和Z轴伺服控制杠杆的运动，对准表位；A表座、B表座、C表座、第2相机和光源共同连接在推进板上；推进板和进给伺服相连接。本发明实现了智能电能表外观标识一致性检测的自动化，提高了检测效率；提高了准确度和可靠性；提高了检测的实用性和灵活性。

Description

智能电能表外观标识一致性检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及智能电能表外观标识检测技术，尤其涉及一种基于双四轴联动控制的智能电能表外观标识一致性检测装置及其方法。

背景技术

随着智能电能表的推广应用，智能电能表的质量一致性问题日益受到关注。质量一致性就是要求招标样表和现场运行表的质量状况一致，包括硬件质量、软件质量和外观标识。外观标识主要体现在外观尺寸、铭牌标识和液晶屏显示，外观标识一致性检测是电能表质量一致性检测的重要组成部分。

当前智能电能表外观标识一致性的主要检测方法是人工目测，使用尺子和放大镜辅助检测被检表的外观标识是否与招标样品一致。随着智能电能表生产技术的不断提高，使智能表外观标识朝着标准化、合理化、高精度的方向发展，加上智能电能表的需求大幅度增加，相应提出了快速批量检测的要求。

现有的人工检测方法存在诸多缺点，如：人工检测存在人为误判；检测手段的单一性造成了检测可靠性和效率低；人工检测不便于计算机的统一管理等。

因此，提高智能电能表外观标识一致性检测的智能化和有效性，提高检测速度和准确性，减少误检是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于提高智能电能表外观标识一致性检测的智能化和准确性，提供一种基于双四轴联动控制的智能电能表外观标识一致性检测装置及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

通过双四轴联动控制的图像摄取实现对电能表正面、侧面和多角度的清晰扫描；应用精确的激光测距技术测量电能表外观尺寸，测量准确度达到0.1mm范围之内；应用快速图像模板匹配算法的文字识别技术检测电能表铭牌标识一致性和液晶屏显示；这种外观标识一致性检测装置及其方法能够准确稳定地检测出智能电能表外观标识的一致性，并且误检率低。

一、智能电能表外观标识一致性检测装置(简称装置)

本装置包括被测对象：表位上的电能表，表位包含三相三线电能表表位、三相四线电能表表位、单相电能表表位和单三相电能表表位；

设置有：PC机、控制器、第1运动单元、第2运动单元、第1照相单元、第2照相单元和激光测距模块；

第1动单元由X轴伺服、Y轴伺服和Z轴伺服组成；

第2运动单元由进给伺服、推进板、A表座、B表座和C表座组成；

第1照相单元由第1相机、点光源和面光源组成；

第2照相单元由第2相机和光源组成；

其连接关系是：

PC机和控制器通过信号线接口相连接；

控制器输出端分别连接X轴伺服、Y轴伺服、Z轴伺服和进给伺服的输入端；

第1相机、点光源、面光源和激光测距模块共同连接在杠杆上，通过X轴伺服、Y轴伺服和Z轴伺服控制杠杆的运动，对准表位；

A表座、B表座、C表座、第2相机和光源共同连接在推进板上；推进板和进给伺服相连接。

本装置的工作原理是：

本装置通过PC机中的检测软件操作控制器对伺服电机的运动进行控制，从而控制第1相机和第2相机对待测电能表进行拍照；用户请求视频智能分析任务时，此请求发送到智能管理服务器，智能管理服务器记录下智能分析服务器状态，并将待检测摄像头列表均衡分配到空闲的智能分析服务器，智能分析服务器轮巡设备，从摄像头获取实时视频并解码，得到RGB(red，green，blue，红绿蓝颜色表示法)数据，然后对RGB数据进行分析，并将检测结果上报到智能管理服务器，智能管理服务器将结果保存下来；PC机通过进给伺服控制表座和待测电能表的最终连接，建立PC机中的检测软件与电能表的通信信道，使检测软件能够读取电能表的各种数据和参数，进行分析并输出信息；PC机通过信号线和激光测距模块连接，当激光测距模块到达待检电能表固定位置时，发出激光信号，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离并返回给PC机，输出测量信息。

二、方法

本发明提供PC机检测软件采用的是基于双四轴联动控制的智能电能表外观标识一致性检测方法，包括下列步骤：

①模板选取；

②电能表自动固定和压接；

③基于双四轴联动控制的图像摄取；

④外观尺寸一致性检测；

⑤铭牌标识一致性检测；

⑥液晶屏显示检测；

⑦结果保存；

⑧结束。

本发明的工作原理是：

本装置通过PC机中的检测软件操作控制器对伺服电机的运动进行控制，从而控制第1相机和第2相机对待测电能表进行拍照；用户请求视频智能分析任务时，此请求发送到智能管理服务器，智能管理服务器记录下智能分析服务器状态，并将待检测摄像头列表均衡分配到空闲的智能分析服务器，智能分析服务器轮巡设备，从摄像头获取实时视频并解码，得到RGB(red，green，blue，红绿蓝颜色表示法)数据，然后对RGB数据进行分析，并将检测结果上报到智能管理服务器，智能管理服务器将结果保存下来；PC机通过进给伺服控制表座和待测电能表的最终连接，建立PC机中的检测软件与电能表的通信信道，使检测软件能够读取电能表的各种数据和参数，进行分析并输出信息；PC机通过信号线和激光测距模块连接，当激光测距模块到达待检电能表固定位置时，发出激光信号，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离并返回给PC机，输出测量信息。

本发明具有以下优点和积极效果：

①实现了单三相智能电能表混合全自动压接，单三相智能电能表可同时检测，不需人工操作，实现了智能电能表外观标识一致性检测的自动化，提高了检测效率；

②利用双四轴联动控制的图像摄取、激光测距技术的外观尺寸测量、快速图像模板匹配算法的文字识别技术，提高了智能电能表外观标识一致性检测的准确度和可靠性；

③外观标识一致性检测项目可自行配置，无需修改源程序，提高了检测的实用性和灵活性。

附图说明

图1是本装置的结构框图；

图2是PC机检测软件的基本流程图。

其中：

10—PC机；

20—控制器；

30—第1运动单元

31—X轴伺服；32—Y轴伺服；33—Z轴伺服；

40—第2运动单元；

41—进给伺服；42—推进板；43—A表座；44—B表座；45—C表座；

50—第1照相单元；

51—第1相机；52—点光源；53—面光源；

60—第2照相单元；

61—第2相机；62—光源；

70—表位；

71—三相三线电能表表位；72—三相四线电能表表位；

73—单相电能表表位；74—单、三相电能表表位；

80—激光测距模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明

一、装置

1、总体

如图1，本装置包括被测对象：表位70上的电能表，表位70包含三相三线电能表表位71、三相四线电能表表位72、单相电能表表位73和单三相电能表表位74；

设置有：PC机10、控制器20、第1运动单元30、第2运动单元40、第1照相单元50、第2照相单元60、表位70和激光测距模块80；

第1运动单元30由X轴伺服31、Y轴伺服32和Z轴伺服33组成；

第2运动单元40由进给伺服41、推进板42、A表座43、B表座44和C表座45组成；

第1照相单元50由第1相机51、点光源52和面光源53组成；

第2照相单元60由第2相机61和光源62组成；

其连接关系是：

PC机10和控制器20通过信号线接口相连接；

控制器20输出端分别连接X轴伺服31、Y轴伺服32、Z轴伺服33和进给伺服41的输入端；

第1相机51、点光源52、面光源53和激光测距模块80共同连接在杠杆上，通过X轴伺服31、Y轴伺服32和Z轴伺服33控制杠杆的运动，对准表位70；

A表座43、B表座44、C表座45、第2相机61和光源62共同连接在推进板42上；推进板42和进给伺服41相连接。

2、功能块

1)PC机10

PC机10是一种常用个人计算机，其硬件配置为主流配置。

PC机检测软件见后文介绍。

2)控制器20

控制器20采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，控制器可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对控制器20的冲击。

控制器20的基本技术指标如下：

①显示器

*种类：STNLCD；

*颜色：单色；

*分辨率：240*128；

*背光寿命：常温25℃下寿命约五万小时；

*显示范围。

②内存、接口

*1Mbyte；

*串口通讯；

*扩展卡：程序复制卡。

③工作电压、电池

*DC+24V(-10％+20％)；

*3V锂电池CR2032*1/batterylife:5year。

④温度

*操作温度：0℃到50℃；

*储存温度：-20℃到60℃。

⑤震动、冲击

*震动：IEC61131-2,IEC68-2-6(TESTFc)5Hz<＝f<8.4Hz连续：位移3.5mm；

*冲击：IEC61131-2,IEC68-2-6(TESTEa)最大幅度15g,11毫秒。

⑥辐射测试

*rf频率范围30-230MHz电场强度dBuV/m。

⑦静电测量接触放电4kV；

⑧高频测试电力线1kV。

3)第1运动单元30

第1运动单元30由X轴伺服31、Y轴伺服32和Z轴伺服33组成；

第1运动单元30以伺服驱动器为核心，能够准确地截取运动轴的瞬间位置坐标，快速移动到预设位置，瞬时输出脉波，提高运动效率。

4)第2运动单元40

第2运动单元40有标准上市产品；由进给伺服41、推进板42、A表座43、B表座44和C表座45组成；A表座43、B表座44和C表座45连接在推进板42上，推进板42连接在进给伺服上。

5)第1照相单元50

第1照相单元50有标准上市产品；由第1相机51、点光源52和面光源53组成。

6)第2照相单元60

第2照相单元60有标准上市产品；由第2相机61和光源62组成。

7)表位70

表位70包括三相三线电能表表位71、三相四线电能表表位72、单相电能表表位73和单三相电能表表位74。

8)激光测距模块80

激光测距模块80有标准上市产品；在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

二、方法

本发明提供PC机检测软件采用的是基于双四轴联动控制的智能电能表外观标识一致性检测方法，包括下列步骤：

开始0；

①模板选取1

根据被测电能表的型号规格，选取标准的电能表外观尺寸和图像标识模板为检测标准；

②电能表自动固定和压接2

将待测电能表放入载物台，用定位部件让其保持水平并固定，在通电的情况下，控制器驱动控制结构向前压接待测电能表到合适的位置；

③基于双四轴联动控制的图像摄取3

双四轴联动控制子系统，一个四轴控制第1相机51、第2相机61和表座运行，另一个四轴控制点光源52、面光源53和光源62运行，第1相机51、第2相机61、电能表、点光源52、面光源53和光源62在双四轴联动控制子系统的控制下，用第1相机51和第2相机61摄取待测电能表的外观标识图像；

④外观尺寸一致性检测4

应用激光测距技术，测量待测电能表的长、宽、高外观尺寸，检测待测表的外观尺寸与标准要求的尺寸误差，对弧度、凹槽深度和表尾之间空径距离以及空径大小的测量准确度达到0.1mm范围之内；

⑤铭牌标识一致性检测5

应用快速图像模板匹配算法的文字识别技术，检测待测电能表铭牌标识的字符文字大小和字体、条形码和二维码是否符合标准要求，对通用的条形码和二维码，通过软件算法识别出厂家信息；

⑥液晶屏显示检测6

应用快速图像模板匹配算法的文字识别技术，检测液晶屏显示缺陷和显示内容误差，液晶屏显示缺陷检测方面主要检测屏幕不显示和屏幕显示错误，液晶屏显示内容误差检测方面，英文字符和数字符识别率接近百分之百，同时能识别中文；

⑦结果保存7

将检测的详细过程和结论保存到数据库，便于查询管理；

⑧结束8。

Claims (2)

1.一种智能电能表外观标识一致性检测装置，包括被测对象：表位(70)上的电能表，表位(70)包含三相三线电能表表位(71)、三相四线电能表表位(72)、单相电能表表位(73)和单三相电能表表位(74)；

其特征在于：

设置有PC机(10)、控制器(20)、第1运动单元(30)、第2运动单元(40)、第1照相单元(50)、第2照相单元(60)和激光测距模块(80)；

第1运动单元(30)由X轴伺服(31)、Y轴伺服(32)和Z轴伺服(33)组成；

第2运动单元(40)由进给伺服(41)、推进板(42)、A表座(43)、B表座(44)和C表座(45)组成；

第1照相单元(50)由第1相机(51)、点光源(52)和面光源(53)组成；

第2照相单元(60)由第2相机(61)和光源(62)组成；

其连接关系是：

PC机(10)和控制器(20)通过信号线接口相连接；

控制器(20)输出端分别连接X轴伺服(31)、Y轴伺服(32)、Z轴伺服(33)和进给伺服(41)的输入端；

第1相机(51)、点光源(52)、面光源(53)和激光测距模块(80)共同连接在杠杆上，通过X轴伺服(31)、Y轴伺服(32)和Z轴伺服(33)控制杠杆的运动，对准表位(70)；

A表座(43)、B表座(44)、C表座(45)、第2相机(61)和光源(62)共同连接在推进板(42)上；推进板(42)和进给伺服(41)相连接。

2.利用权利要求1所述装置进行智能电能表外观标识一致性检测方法，其特征在于包括下列步骤：

开始(0)；

①模板选取(1)

根据被测电能表的型号规格，选取标准的电能表外观尺寸和图像标识模板为检测标准；

②电能表自动固定和压接(2)

将待测电能表放入载物台，用定位部件让其保持水平并固定，在通电的情况下，控制器驱动控制结构向前压接待测电能表到合适的位置；

③基于双四轴联动控制的图像摄取(3)

双四轴联动控制子系统，一个四轴控制第1相机(51)、第2相机(61)和表座运行，另一个四轴控制点光源(52)、面光源(53)和光源(62)运行，第1相机(51)、第2相机(61)、电能表、点光源(52)、面光源(53)和光源(62)在双四轴联动控制子系统的控制下，用第1相机(51)和第2相机(61)摄取待测电能表的外观标识图像；

④外观尺寸一致性检测(4)

应用激光测距技术，测量待测电能表的长、宽、高外观尺寸，检测待测表的外观尺寸与标准要求的尺寸误差，对弧度、凹槽深度和表尾之间空径距离以及空径大小的测量准确度达到0.1mm范围之内；

⑤铭牌标识一致性检测(5)

应用快速图像模板匹配算法的文字识别技术，检测待测电能表铭牌标识的字符文字大小和字体、条形码和二维码是否符合标准要求，对通用的条形码和二维码，通过软件算法识别出厂家信息；

⑥液晶屏显示检测(6)

应用快速图像模板匹配算法的文字识别技术，检测液晶屏显示缺陷和显示内容误差，液晶屏显示缺陷检测方面主要检测屏幕不显示和屏幕显示错误，液晶屏显示内容误差检测方面，英文字符和数字符识别率接近百分之百，同时能识别中文；

⑦结果保存(7)

将检测的详细过程和结论保存到数据库，便于查询管理；

⑧结束(8)。