CN104007409A - 一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置及方法。所述的装置包括工控机、用于与电能表进行RS485通信的串口服务器、用于装载电能表的载表托盘、用于采集电能表显示屏图像的图像采集单元、用于驱动图像采集单元运动的驱动装置、用于对采集图像进行处理的图像处理单元、用于使电能表处于工作状态的加电单元、PLC继电器以及接线机构，图像处理单元接收图像采集单元的现场采集信号进行图像处理，图像采集单元和驱动装置分别与工控机连接，工控机与串口服务器通信连接，串口服务器通过RS485总线实现与电能表的通信。本发明可自动完成智能电能表液晶显示检测、智能电能表运行状态显示的巡检。

Description

一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置及方法

技术领域

本发明涉及电测、电能计量技术领域，具体是一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置及方法。

背景技术

外观自动检查单元是智能电能表自动化检定流水线中的一个主要执行单元，它一般由智能电能表自动输送线、自动接线、自动加电模块、自动相机和智能图像处理单元等组成，图像识别模块通过触发智能电能表的液晶背光和全屏显示，自动完成智能电能表的外观、铭牌标志、液晶全屏显示和指示灯的拍摄，并通过智能图像处理单元，实现面板和显示缺陷的自动检测。但此类传统的方法是通过智能相机拍下在智能电能表在上电时的全显内容，来检测上电时显示屏的有无缺段，无法检测出具体各种分屏轮显时显示内容，如需要检测分屏显示内容，则需要通过按动智能电能表的显示切换按键，切换屏显内容，再进行照相判定，这样造成检测的效率较低，检测方法不够简化。

发明内容

本发明提供一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置及方法，能够自动完成智能电能表LCD液晶显示检测，并能按照检定方案，通过RS485通信接口、通信协议命令，自动显切显示屏，在检定过程中，实现对智能电能表运行状态显示进行巡检。

本发明采用以下技术方案：

一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，包括用于现场数据综合处理和管理的工控机、用于与电能表进行RS485通信的串口服务器、用于装载电能表的载表托盘、用于采集电能表显示屏图像的图像采集单元、用于驱动图像采集单元运动的驱动装置、用于对采集图像进行处理的图像处理单元、用于使电能表处于工作状态的加电单元、PLC继电器以及接线机构，所述图像采集单元和所述驱动装置分别与所述工控机连接，所述工控机与串口服务器通信连接，所述串口服务器通过RS485总线实现与电能表的通信，以向电能表发出切屏指令。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，所述图像处理单元用于将图像采集单元自动拍下的液晶初始画面与电能表第一次预检时拍下的各屏画面进行比对，将比对结果保存至工控机。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，所述PLC继电器与加电单元相连并控制加电单元的上电与掉电，加电单元的上电与掉电直接控制电能表的上电与断电。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，接线机构的接线底座上设有测试探针组，测试探针组的位置与智能电能表接线端子孔组的检定位置相对应，接线机构在流水线线体上的驱动气缸作用下使电能表的接线端子与接线机构中的插针对接和断开。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，所述驱动装置为电缸或伺服机构，用于在工控机控制下调整图像采集单元的位置，使照图像采集单元在既定的轨道上往复运动，对不同工位的电能表的显示屏进行拍照。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，所述串口服务器包括总控中心和转换器，所述的总控中心通过CAN总线与转换器相连，通过TCP以太网通信协议与工控机相连，所述转换器通过RS485总线实现与电能表的通信。

一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，包括如下步骤：

步骤S1、待测电能表开始检测；

步骤S2、接线结构对电能表进行接线操作,电能表的接线端子的外置开关、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接；

步骤S3、PLC继电器吸合，加电单元对电能表上电，使电能表处于工作状态，电能表的显示屏被点亮；

步骤S4、图像采集单元在驱动装置的作用下沿着相应的轨道滑向电能表；

步骤S5、图像采集单元对电能表进行全屏拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机；

步骤S6、通过图像处理单元对进行图像采集单元采集的图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S7，当比对结果为不一致时，执行步骤S10；

步骤S7、工控机发送切屏指令给电能表，以对电能表进行分屏检测；

步骤S8、图像采集单元对电能表的分屏进行拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机；

步骤S9、通过图像处理单元对进行图像采集单元采集的分屏图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S11，当比对结果为不一致时，执行步骤S10；

步骤S10、确定本次测量不合格，检测出不合格智能电能表，然后执行步骤S12；

步骤S11、判断上述分屏是否为智能电能表最后一屏，若是则执行步骤S12，若否则返回步骤S7，即继续发送切屏指令，直至最后一屏的检测结束；

步骤S12、判断是否为最后表位，若是则执行步骤S13，若否则返回步骤S4，即发送下一个表位的检测命令，进行下一个表位的检测；

步骤S13、电能表断电，图像采集单元回到原始位置，所有的现场数据及比对结果上传串口服务器的总控中心进行综合管理，检测结束。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，步骤S6和步骤S9中所述标准数据为电能表第一次预检时拍下的各屏画面，所述现场数据为图像采集单元自动拍下的液晶初始画面。

如上所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，步骤S6和步骤S9中的判断比对特征具体步骤为：

1)先将液晶屏幕上的每个单独的字符或符号作为一个最小特征元素，并进行有序的排列；

2)按步骤1)中的顺序将所有轮显屏显中显示的字符进行排序设定，显示为1，不显示为0；

3)切换到某一屏幕后，图像采集单元拍照提取元素序列字，根据元素序列进行特征字比对，即可确认屏序是否正确。

本发明能够自动完成智能电能表LCD液晶显示检测，并能按照检定方案，通过RS485通信接口、通信协议命令，自动显切显示屏。在检定过程中，对智能电能表运行状态显示进行巡检。本发明还可在智能电能表第一次预检时拍下各屏画面作为标准图片，并对后续上线的同批次、同厂家、同品规智能电能表自动拍下各屏画面与标准图片进行比对；自动拍下液晶初始画面并与标准图片进行比对，判定有无不显、缺段、破损等不合格项；检测的照片能够上传至检定控制服务器进行存档，结果能够自动处理并上传。

本发明具有下列优点和有益效果：

①本发明主要应用在智能电能表检测流水线中，为智能电能表外观检测一种更好检测方法，能够自动完成智能电能表LCD液晶显示检测，能够进行自动接线、模拟运行工况，进行外观、铭牌、指示灯等内容的检查；

②本系统的整个检测过程自动完成，无需人为干涉。对不合格智能电能表判断的正确率达100％，误判率小于1％。

③每幅照片的采集处理时间不大于3s，处理速度很快，能进行多个智能电能表的同步检测。

附图说明

图1是本发明自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置的结构示意图；

图2是本发明自动检测装置中串口服务器20与电能表31的连接示意图；

图3是本发明自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法的流程示意图。

图中：10—工控机，20—串口服务器，21—总控中心，22—转换器，31—智能电能表，32—载表托盘，托盘40—图像处理单元，50—专业光源，60—图像采集单元，70—PLC继电器，80—加电单元，90—驱动装置，100—接线机构。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1，本发明提供一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，包括用于现场数据综合处理和管理的工控机10、实现与电能表31进行RS485通信的串口服务器20、用于装载电能表31的载表托盘32、用于采集电能表31显示屏图像的图像采集单元60、用于驱动图像采集单元60运动的驱动装置90、用于对采集图像进行处理的图像处理单元40、用于使电能表31处于工作状态的加电单元80、PLC继电器70以及接线机构100。

所述图像采集单元60的信号输出端通过图像处理单元40与工控机10连接，所述图像采集单元60与所述工控机10通信连接，受工控机10控制，并上传测试数据到工控机10。所述PLC继电器70与加电单元80相连并控制加电单元80的上电与掉电，加电单元80是电能表31工作的能源，加电单元80的上电与掉电直接控制电能表31的上电与断电。接线机构100用于控制电能表与接线装置接线端子的连接。具体的，接线机构100在流水线线体上的驱动气缸作用下使电能表31的接线端子与接线机构100中的插针对接和断开，接线机构100的接线底座上设有测试探针组，测试探针组的位置与智能电能表接线端子孔组的检定位置相对应。当接线机构100与智能电能表相对接时，接线装置上的测试探针组接入智能电能表的接线端子孔组内，智能电能表接线端子的外置开关、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接，智能电能表处于工作状态，显示各个电能参数。

本发明还包括用于测试环境的照明的专业光源50，专业光源50可设置在在驱动装置90的上方的型材框架内，具体位置可根据实际情况设置，位置不限。专业光源50的种类很多，例如灯带等。

所述驱动装置90为电缸或伺服机构，用于在工控机10控制下调整图像采集单元60的位置，使照图像采集单元60在既定的轨道上往复运动，对不同工位的电能表31的显示屏进行拍照。

请参考图2，所述串口服务器20包括总控中心21和转换器22，所述串口服务器20通过RS485总线实现与电能表31的通信，以向电能表31发出切屏指令。所述的总控中心21通过CAN总线与转换器22相连，通过TCP以太网通信协议与工控机10相连，所述的转换器22通过RS485总线实现与电能表31的通信。所述的图像采集单元60为工业照相机，并配备专业的图像处理单元40对现场图片进行识别与判定，上传测试数据到工控机10。具体的，所述图像处理单元40用于将图像采集单元自动拍下的液晶初始画面与电能表第一次预检时拍下的各屏画面进行比对，将比对结果保存至工控机10。在本实施中，图像处理单元40是与工控机10独立的单元，在其它实施例中，所述图像处理单元40也可集成在工控机10中。

所述工业照相机主要是CCD工业相机，能够对现场智能电能表各个指标的显示情况进行拍照。本发明实施例采用的照相机为AMT3306，6表位焦距：(12～30)mm；像素：200W；采集帧率：30fps以上。

本发明检测装置专业用于智能电能表流水线上智能电能表显示屏状况的检测，在运行检测操作时，结合图1、图2、图3，当电能表31通过输送线输送到检测工位时，检测工作开始，自动定位接线机构工作，接线机构接线，将智能电能表定位并通过接线端子接上线，表位加电，电能表31的接线端子的外置开关、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接，所有的智能电能表接线端子被压，不内缩，使智能电能表实现定位和自动加电，每表位的供电通过PLC继电器70可实现单独控制。此时，第一工位的PLC继电器70吸合加电，使电能表31的液晶屏点亮。串口服务器20通过RS485通信接口向电能表31发送指令，该指令可使智能电能表进行翻页、翻屏操作，可巡回检测智能电能表的各个指标，轮显内容有智能电能表常见参数的所有内容，比如，当前日期、时间、剩余金额、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、通信地址、通信波特率、有功脉冲常数、无功脉冲常数等。

图像采集单元60通过驱动装置90移动到第一表位照相，进行现场图片采集，现场图片由图片处理单元40进行处理，采集处理信息上传到工控机10进行综合管理，运用同样的方法，图像采集单元60对每个工位电表的液晶显示屏信息进行采集，通过图片处理单元40与液晶屏的标准图样进行对比，并将检测数据和结果实时传送到工控机10，工控机10把处理结果上报给串口服务器20，用户可很方便、快速地观测并控制所测智能电能表，完成智能电能表显示屏项目的检测工作。不仅仅能够检测显示屏是否有字段缺码、断码，是否有文字、图标、LED是否被点亮等情况，还能检测液晶屏显示的其它的功能指标显示情况。该批量智能电能表检测完毕后，表计断电，图像采集单元60在驱动装置90的作用下回原始位置，完成整个检测过程。检测数据比标准数据进行比对，可检测出合格表与不合格表。

除此，本发明的创新性还包括以下几种检测状态，

本发明检测装置能分三种工作状态，一种为正常检定，即是智能电能表显示屏幕的全显检查；一种为正常检定+轮显，即是通过RS485通信接口、通信协议命令，自动进行显示屏换屏，比正常检测功能更全面；一种为运行状态检测，即是检定过程中对智能电能表运行状态显示进行的检测。此三种工作状态的检测过程如下：

正常检定模式流程为：

智能电能表进试验仓—>接线装置接线—>加电装置加电—>相机拍照(屏幕所有数码管全部点亮)—>判断有无缺段等不合格项—>断电—>退表

正常检定模式为智能电能表被点亮时的显示屏显示状态，在常规的操作中常用到此程序，此操作可检测此时的LCD显示屏的缺码、断码等情况。

正常检定+轮显模式流程：智能电能表进试验仓—>接线装置接线—>加电装置加电—>相机拍照(屏幕所有数码管全部点亮)—>判断有无缺段等不合格项—>通过RS485通信接口、通信协议命令，自动显切显示屏—>断电—>退表

正常检定+轮显模式流程是在正常检定模式的基础上增加轮显功能，而本发明用到的轮显功能是突破传统检测模式的关键点，能对智能电能表所有参数进行检定，本功能的实现是通过RS485通信接口、通信协议命令，自动显切显示屏实现的。这是本发明检测装置的第二种可实现的检测模式。

运行状态检测流程：智能电能表进试验仓—>接线装置接线—>加电装置加电—>相机拍照全检检定(屏幕所有数码管全部点亮)—>相机拍照(轮显检测)—>相机拍照(异常状态显示)—>判断显示是否正常—>断电—>退表

运行状态检测是在智能电能表在检测过程中显示屏显示状态的检测，在检测过程中，智能电能表会一直有数据显示，在智能电能表的工作状态的过程中，有时会因为异常原因，不会显示智能电能表的参数，此时，照相机会进行状态拍照进行图像识别，对异常情况进行识别，上报总控中心以供人为识别。

以上三种模式为本发明实现工作过程的检测类型，是实现整体功能的具体实施例的创新说明，其轮显原理是一样的。检测原理及过程均按照上述详细检测过程所述。

本发明还提供一种自动检测智能电能表液晶循显内容的方法，包括如下步骤：

步骤S1、待测电能表31开始检测；

步骤S2、接线结构100对电能表31进行接线操作；具体的，当电能表31的LCD液晶屏显示测试开始后，接线结构100对载表托盘32内的电能表31进行接线操作,电能表31的接线端子的外置开关、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接；

步骤S3、PLC继电器70吸合，加电单元对电能表31上电，使电能表31处于工作状态，电能表31的显示屏被点亮；

步骤S4、图像采集单元60到位，图像采集单元60在驱动装置90的作用下沿着相应的轨道滑向电能表31；

步骤S5、图像采集单元60对电能表31进行全屏拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机10；

步骤S6、通过图像处理单元40对进行图像采集单元60采集的图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对(智能电能表第一次预检时可拍下各屏画面作为标准图片，自动拍下液晶初始画面(即现场数据)并与标准图片(即标准数据)进行比对，进行判定有无不显、缺段、破损等不合格项)，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S7，当比对结果为不一致时，执行步骤S10。

特征比对方法如下：

1)先将液晶屏幕上的每个单独的字符或符号作为一个最小特征元素，并进行有序的排列。

2)按步骤1)中的顺序将所有轮显屏显中显示的字符进行排序设定，显示为1，不显示为0。

3)切换到某一屏幕后，相机拍照提取元素序列字，根据元素序列进行特征字比对，即可确认屏序是否正确。

步骤S7、工控机10发送切屏指令给电能表31，以对电能表31进行分屏检测；

步骤S8、图像采集单元60对电能表31的分屏进行拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机10；

步骤S9、通过图像处理单元40对进行图像采集单元60采集的分屏图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S11，当比对结果为不一致时，执行步骤S10；

步骤S10、确定本次测量不合格，检测出不合格智能电能表，然后执行步骤S12；

步骤S11、判断上述分屏是否为智能电能表最后一屏，若是则执行步骤S12，若否则返回步骤S7，即继续发送切屏指令，直至最后一屏的检测结束；

步骤S12、判断是否为最后表位，若是则执行步骤S13，若否则返回步骤S4，即发送下一个表位的检测命令，进行下一个表位的检测；

步骤S13、智能电能表断电，图像采集单元60回到原始位置，所有的现场数据及比对结果上传串口服务器20的总控中心21进行综合管理，检测结束。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：包括用于现场数据综合处理和管理的工控机(10)、用于与电能表(31)进行RS485通信的串口服务器(20)、用于装载电能表(31)的载表托盘(32)、用于采集电能表(31)显示屏图像的图像采集单元(60)、用于驱动图像采集单元(60)运动的驱动装置(90)、用于对采集图像进行处理的图像处理单元(40)、用于使电能表(31)处于工作状态的加电单元(80)、PLC继电器(70)以及接线机构(100)，所述图像采集单元(60)和所述驱动装置(90)分别与所述工控机(10)连接，所述工控机(10)与串口服务器(20)通信连接，所述串口服务器(20)通过RS485总线实现与电能表(31)的通信，以向电能表(31)发出切屏指令。

2.如权利要求1所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：所述图像处理单元(40)用于将图像采集单元自动拍下的液晶初始画面与电能表第一次预检时拍下的各屏画面进行比对，将比对结果保存至工控机(10)。

3.如权利要求1所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：所述PLC继电器(70)与加电单元(80)相连并控制加电单元(80)的上电与掉电，加电单元(80)的上电与掉电直接控制电能表(31)的上电与断电。

4.如权利要求1所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：接线机构(100)的接线底座上设有测试探针组，测试探针组的位置与智能电能表接线端子孔组的检定位置相对应，接线机构(100)在流水线线体上的驱动气缸作用下使电能表(31)的接线端子与接线机构(100)中的插针对接和断开。

5.如权利要求1所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：所述驱动装置(90)为电缸或伺服机构，用于在工控机(10)控制下调整图像采集单元(60)的位置，使照图像采集单元(60)在既定的轨道上往复运动，对不同工位的电能表(31)的显示屏进行拍照。

6.如权利要求1所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的装置，其特征在于：所述串口服务器(20)包括总控中心(21)和转换器(22)，所述的总控中心(21)通过CAN总线与转换器(22)相连，通过TCP以太网通信协议与工控机(10)相连，所述转换器(22)通过RS485总线实现与电能表(31)的通信。

7.一种自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1、待测电能表(31)开始检测；

步骤S2、接线结构(100)对电能表(31)进行接线操作,电能表(31)的接线端子的外置开关、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接；

步骤S3、PLC继电器(70)吸合，加电单元(80)对电能表(31)上电，使电能表(31)处于工作状态，电能表(31)的显示屏被点亮；

步骤S4、图像采集单元(60)在驱动装置(90)的作用下沿着相应的轨道滑向电能表(31)；

步骤S5、图像采集单元(60)对电能表(31)进行全屏拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机(10)；

步骤S6、通过图像处理单元(40)对进行图像采集单元(60)采集的图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S7，当比对结果为不一致时，执行步骤S10；

步骤S7、工控机(10)发送切屏指令给电能表(31)，以对电能表(31)进行分屏检测；

步骤S8、图像采集单元(60)对电能表(31)的分屏进行拍摄，对现场数据进行采集，采集数据传至工控机(10)；

步骤S9、通过图像处理单元(40)对进行图像采集单元(60)采集的分屏图像进行处理，使现场数据和标准数据进行比对，判断比对特征是否一致，当比对结果为一致时，执行步骤S11，当比对结果为不一致时，执行步骤S10；

步骤S10、确定本次测量不合格，检测出不合格智能电能表，然后执行步骤S12；

步骤S11、判断上述分屏是否为智能电能表最后一屏，若是则执行步骤S12，若否则返回步骤S7，即继续发送切屏指令，直至最后一屏的检测结束；

步骤S12、判断是否为最后表位，若是则执行步骤S13，若否则返回步骤S4，即发送下一个表位的检测命令，进行下一个表位的检测；

步骤S13、电能表(31)断电，图像采集单元(60)回到原始位置，所有的现场数据及比对结果上传串口服务器(20)的总控中心(21)进行综合管理，检测结束。

8.如权利要求7所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，其特征在于：步骤S6和步骤S9中所述标准数据为电能表第一次预检时拍下的各屏画面，所述现场数据为图像采集单元(60)自动拍下的液晶初始画面。

9.如权利要求7所述的自动检测智能电能表液晶轮显内容的方法，其特征在于：步骤S6和步骤S9中的判断比对特征具体步骤为：

1)先将液晶屏幕上的每个单独的字符或符号作为一个最小特征元素，并进行有序的排列；

2)按步骤1)中的顺序将所有轮显屏显中显示的字符进行排序设定，显示为1，不显示为0；

3)切换到某一屏幕后，图像采集单元(60)拍照提取元素序列字，根据元素序列进行特征字比对，即可确认屏序是否正确。