CN104808165A - 电学三表自动检定系统及利用其实现自动检定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仪表检定领域，尤其涉及一种对电学三表进行自动检定的系统及方法，该系统包括控制及管理系统、分别与控制及管理系统通信联系的测量系统及自动图像采集系统；所述控制及管理系统内包括有主控计算机；测量系统内包括有与被检表电性连接的信号源，以及与信号源相连接的标准表；自动图像采集系统内包括有摄像头，所述信号源、标准表及摄像头均设有通信接口，信号源、标准表及摄像头分别通过其上的通信接口与主控计算机通信连接。本发明可以实现对电学三表的全自动检定，极大的提高了检定效率及可靠性。

Description

电学三表自动检定系统及利用其实现自动检定的方法

技术领域

本发明涉及仪表检定领域，尤其涉及一种对电学三表进行自动检定的系统及方法。

背景技术

电学三表(电流表、电压表、功率表)的检定在实际应用中非常广泛，不仅仅数量大，而且过程繁杂。由于电学三表多为指针式仪表，而指针式仪表的检定方法通常是通过检定人员目测指针刻度读数与标准输入信号之间的差异，分析并校准指针式仪表，具体为：通过人眼读取被检表数据，并且根据检定人员读取的信息人工调整信号源令被检表指向检定点，之后人工记录及运算出检定结果。这种传统的检定方法存在的一个主要问题是人眼目测示值读数的精度低，可靠性差，重复性差，且人为主观影响较大。同时，电压、电流、功率表的检定数据化整计算较繁琐，检定人员在检定的过程中大部分时间花费在用眼对指针以及数据处理上，因此劳动强度大，且检定效率较低。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种电学三表自动检定系统及利用其实现自动检定的方法，其可以实现对电学三表的全自动检定，极大的提高了检定效率及可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种电学三表自动检定系统，其包括：控制及管理系统、分别与控制及管理系统通信联系的测量系统及自动图像采集系统；所述控制及管理系统内包括有主控计算机；测量系统内包括有与被检表电性连接的信号源，以及与信号源相连接的标准表；自动图像采集系统内包括有摄像头，所述信号源、标准表及摄像头均设有通信接口，信号源、标准表及摄像头分别通过其上的通信接口与主控计算机通信连接。

本发明中，所述主控计算机内预设有自动控制软件及运算软件，以用于接收自动图像采集系统所采集的量化值，实现对硬件的控制，并对量化值进行计算、处理及保存。

具体的，所述信号源包括有直流稳压源、直流恒流源及交流音频程控电源，所述直流稳压源、直流恒流源及交流音频程控电源均与被检表相连接。

本发明中的标准表为可程控的交直流标准表，该交直流标准表增设有一自动量程切换器，所述交直流标准表通过该自动量程切换器分别与各信号源电性连接。

再者，所述自动量程切换器后端设有电压输出端及电流输出端，被检表通过该电压输出端及电流输出端与自动量程切换器电性连接。

具体的，所述自动图像采集系统内设有计算机、摄像头、LED环形光源及稳压电源。

优选的，所述摄像头采用MV-500UC系列高分辨率工业数字摄像头。

进一步地，本发明还提供一种利用所述的电学三表自动检定系统实现自动检定的方法，其包括以下步骤：

步骤a，控制及管理系统启动自动检测线程，读取检定数据库信息，根据数据库中读出的被检表检定点信息，切换信号源量程以及自动量程切换器量程；

步骤b，通过通信接口分别粗调信号源至被检表检定点附近暂停检测线程；

步骤c，每隔一段时间读取一次摄像头返回的被检表的指针位置信息，并根据摄像头识别计算出的指针信息精调被检表至检定点，令指针准确指向被检定点刻度处；

步骤d，读取标准表读数，记录标准表当前读数，同时计算出误差信息，记录入数据库，恢复检测线程读取下一检定点信息；

步骤e，重复步骤a至步骤d的操作直到完成所有检定点的检定。

本发明中，所述摄像头采集到的被检表的图像需进行预处理，通过运算软件准确计算出被检表指针圆弧所对应的圆心位置，并运用Hough变换检测直线原理将源图像上的点影射到用于累加的参数空间，实现对已知解析式曲线的识别。

进一步地，将所述识别出的直线统计罗列出来，之后将所有运算出的轨迹直线端点坐标与圆心坐标进行连接，计算出首尾两端点连接线角度及轨迹直线长度，计算出与圆心连接线拟合最接近的直线端点信息，之后利用端点信息计算出轨迹直线的角度值，再将角度值信息发送给自动控制软件，通过判断角度所映射的刻度值实现被检表的数字化采集。

本发明的电学三表自动检定系统及利用其实现自动检定的方法，可以实现对电学三表的全自动检定，其不确定度相对人眼识别较小并且可以计算出来，所以大大降低了检定过程中外界引入的误差，极大的提高了检定效率及可靠性，同时对其他种类的指针式仪表自动化检定装置研制也有借鉴的意义，还可以进一步扩展到对电学三表以外的其他仪表的自动化检定，具有很好的研究扩展价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中电学三表自动检定系统一种具体实施例的系统框图；

图2为本发明中电学三表自动检定系统一种具体实施例的模块示意图；

图3为本发明中利用所述的电学三表自动检定系统实现自动检定的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种电学三表自动检定系统，其包括：控制及管理系统10、分别与控制及管理系统10通信联系的测量系统20及自动图像采集系统30；所述控制及管理系统10内包括有主控计算机12；测量系统20内包括有与被检表40电性连接的信号源22，以及与信号源22相连接的标准表24；自动图像采集系统30内包括有摄像头32，所述信号源22、标准表24及摄像头32均设有通信接口(未图示)，信号源22、标准表24及摄像头32分别通过其上的通信接口与主控计算机12通信连接。本发明的电学三表自动检定系统，其通过摄像头32采集图像信号，信号经过处理后将量化值传递给控制及管理系统10，控制及管理系统10接收各硬件环节采集的量化值以及实现对硬件系统的控制，并对量化值进行计算、处理及保存，从而实现对电学三表的全自动检定，极大的提高了检定效率及可靠性。

本发明中，所述主控计算机12内预设有自动控制软件14及运算软件16，以用于接收自动图像采集系统30所采集的量化值，实现对硬件的控制，并对量化值进行计算、处理及保存。作为本发明的一种优选实施例，所述控制及管理系统10内的软件可以采用Borland公司的C++Builder6工具进行开发，最终目的是使软件具有实用性、可靠性、易用性和可维护扩展性。C++Builder6是由Borland公司推出的产品，它采用C++语言作为开发语言，是面向对象语言。它的核心来自于Delphi，它所使用的VCL与Delphi是完全一样的。由于它属于可视化快速开发工具，所以避免了C++语言开发窗口环境程序的困难，使程序员能够将精力更多的集中在如数据处理、程序可靠性等方面，所以选用此开发工具进行控制及管理系统10内软件的开发。

如图2所示，在本发明具体实施例中，所述信号源22包括有直流稳压源222、直流恒流源224及交流音频程控电源226，所述直流稳压源222、直流恒流源224及交流音频程控电源226均与被检表40相连接。对于信号源22，本发明除了增加通信接口外，还需要改进信号源的调节细度，使得系统软件对信号源22的控制能够满足自动化检定的需要。

本发明中的标准表24为可程控的交直流标准表24，该交直流标准表24增设有一自动量程切换器26，所述交直流标准表24通过该自动量程切换器26分别与各信号源电性连接。再者，所述自动量程切换器26后端设有电压输出端27及电流输出端28，被检表40通过该电压输出端27及电流输出端28与自动量程切换器26电性连接。本发明对于标准表24通过增加自动量程切换器26，不仅可以实现全自动控制，同时保证其准确度不受到影响。具体的，所述自动量程切换器26识别主控计算机12发送的量限信息后通过继电器实现自动量限切换，这样的话不会影响主标准器的精度。

特别的，所述自动图像采集系统30内设有计算机、摄像头32、LED环形光源及稳压电源(未图示)。优选的，所述摄像头32可以采用MV-500UC系列高分辨率工业数字摄像头。该摄像头32与主控计算机12连接，通过运算软件16将采集到的数据发送给自动控制软件14实现数据交换，被检表40通过自动量程切换器26与其他硬件装置连接，并且通过摄像头32采集被检表40的读数信息。

本发明的电学三表自动检定系统，其内的标准表24、自动量程切换器26以及各信号源22均可通过RS232通信接口根据制定的通信协议与主控计算机12进行信息交换，以实现电压电流信号的采集以及对信号源的控制。具体的，可以对于信号源22进行单向控制，发送控制信号控制其档位以、设定值以及信号升降等信息。对标准表24进行双向控制，发送数据控制其选择测量功能、切换量程等，接收标准表24返回的设置参数信息以及测量参数信息。对于自动量程切换器26进行单向控制，发送量程切换信息。同时软件通过计算机应用层单向接收自动图像采集系统30发送的被检表40的仪表读数信息，根据接收到的信息对信号源22进行控制，这样就可形成如图3所示闭环系统。

进一步地，本发明还提供一种利用所述的电学三表自动检定系统实现自动检定的方法，其包括以下步骤：

步骤a，控制及管理系统10启动自动检测线程，读取检定数据库信息，根据数据库中读出的被检表40检定点信息，切换信号源22量程以及自动量程切换器26量程。

步骤b，通过RS232通信接口分别粗调信号源22至被检表40检定点附近暂停检测线程。

步骤c，每隔一段时间读取一次摄像头32返回的被检表40的指针位置信息，并根据摄像头32识别计算出的指针信息精调被检表40至检定点，令指针准确指向被检定点刻度处。作为本发明的一种选择性实施例，可以通过启动定时器，每0.5s读取一次摄像头32返回的指针位置信息。

步骤d，读取标准表24读数，记录标准表24当前读数，同时计算出误差信息，记录入数据库，恢复检测线程读取下一检定点信息。

步骤e，重复步骤a至步骤d的操作直到完成所有检定点的检定。

上述检定方法均不需要人参与，由于指针式仪表盘圆心位置数据的提取，是图像识别程序模块最基本的部分，只有圆心位置定位准确，后续处理的精度才能够达到要求，所以运算软件16首先准确计算出指针表圆弧所对应的圆心位置，因此在本发明中，所述摄像头32采集到的被检表40的图像需进行预处理，通过运算软件16准确计算出被检表40指针圆弧所对应的圆心位置。对采集到的指针式仪表的图像进行了一系列预处理后，为了能精确的定位出指针式仪表指针及刻度信息，本发明还运用Hough变换检测直线原理将源图像上的点影射到用于累加的参数空间，实现对已知解析式曲线的识别。进一步地，将所述识别出的直线统计罗列出来，之后将所有运算出的轨迹直线端点坐标与圆心坐标进行连接，计算出首尾两端点连接线角度及轨迹直线长度，计算出与圆心连接线拟合最接近的直线端点信息，之后利用端点信息计算出轨迹直线的角度值，再将角度值信息发送给自动控制软件，通过判断角度所映射的刻度值实现被检表的数字化采集。

综上所述，本发明的电学三表自动检定系统及利用其实现自动检定的方法，其运算量合理，响应速度快，利用圆心坐标+Hough变换以及之后算法的统计运算筛选出最接近真实值的拟合曲线，利用该曲线计算出的指针角度信息准确度较高满足规程对于准确度的要求，并且相对于人眼识别其不确定度可以通过分析准确的计算出来，降低了引入误差；同时，其通过识别出的角度信息通过建立好的仪表库映射刻度信息的方法大大降低了运算量提高了自动检定过程中的响应速度，并且准确度高，满足电学三表自动检定的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电学三表自动检定系统，其特征在于，包括控制及管理系统、分别与控制及管理系统通信联系的测量系统及自动图像采集系统；所述控制及管理系统内包括有主控计算机；测量系统内包括有与被检表电性连接的信号源，以及与信号源相连接的标准表；自动图像采集系统内包括有摄像头，所述信号源、标准表及摄像头均设有通信接口，信号源、标准表及摄像头分别通过其上的通信接口与主控计算机通信连接。

2.如权利要求1所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述主控计算机内预设有自动控制软件及运算软件，以用于接收自动图像采集系统所采集的量化值，实现对硬件的控制，并对量化值进行计算、处理及保存。

3.如权利要求1所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述信号源包括有直流稳压源、直流恒流源及交流音频程控电源，所述直流稳压源、直流恒流源及交流音频程控电源均与被检表相连接。

4.如权利要求3所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述标准表为可程控的交直流标准表，该交直流标准表增设有一自动量程切换器，所述交直流标准表通过该自动量程切换器分别与各信号源电性连接。

5.如权利要求4所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述自动量程切换器后端设有电压输出端及电流输出端，被检表通过该电压输出端及电流输出端与自动量程切换器电性连接。

6.如权利要求1所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述自动图像采集系统内设有计算机、摄像头、LED环形光源及稳压电源。

7.如权利要求6所述的电学三表自动检定系统，其特征在于，所述摄像头采用MV-500UC系列高分辨率工业数字摄像头。

8.利用如权利要求1-7任一项所述的电学三表自动检定系统实现自动检定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，控制及管理系统启动自动检测线程，读取检定数据库信息，根据数据库中读出的被检表检定点信息，切换信号源量程以及自动量程切换器量程；

步骤b，通过通信接口分别粗调信号源至被检表检定点附近暂停检测线程；

步骤c，每隔一段时间读取一次摄像头返回的被检表的指针位置信息，并根据摄像头识别计算出的指针信息精调被检表至检定点，令指针准确指向被检定点刻度处；

步骤d，读取标准表读数，记录标准表当前读数，同时计算出误差信息，记录入数据库，恢复检测线程读取下一检定点信息；

步骤e，重复步骤a至步骤d的操作直到完成所有检定点的检定。

9.如权利要求8所述的利用电学三表自动检定系统实现自动检定的方法，其特征在于，所述摄像头采集到的被检表的图像需进行预处理，通过运算软件准确计算出被检表指针圆弧所对应的圆心位置，并运用Hough变换检测直线原理将源图像上的点影射到用于累加的参数空间，实现对已知解析式曲线的识别。

10.如权利要求9所述的利用电学三表自动检定系统实现自动检定的方法，其特征在于，将所述识别出的直线统计罗列出来，之后将所有运算出的轨迹直线端点坐标与圆心坐标进行连接，计算出首尾两端点连接线角度及轨迹直线长度，计算出与圆心连接线拟合最接近的直线端点信息，之后利用端点信息计算出轨迹直线的角度值，再将角度值信息发送给自动控制软件，通过判断角度所映射的刻度值实现被检表的数字化采集。