CN106568359A - 自动数显式千分表标定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动数显式千分表标定系统及方法。本系统包括PC机（1），数控电机（2），减速器（3），待标定仪器（4）和CCD摄像头（5）。在标定的过程中通过控制电机的转动速度、方向，从而得到电机带动千分表测头移动的行程。以得到实际值与准确值来计算出被标定数显式千分表的绝对误差及相对误差，进而判断千分表的准确度。在操作方法部分，提供了两种采样模式分别是手动采样模式和自动采样模式。在手动采样模式下，用户每次手动点击一次手动采样按钮就会使电机完成一次转动，并且读取到千分表测头的行程，同时CCD摄取到数显屏的图片并且通过OCR转换为数字信号，并处理结果得到相对误差和绝对误差。在自动采样模式下，用户手动点击一次自动采样的按钮，系统就会按照事先设定好的测量测次数来完成测量而不用手动的重复点击。最后，测量结束的结果会形成一条误差曲线和一个误差表格并可以打印出来。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动数显式千分表标定系统及方法，属于精密仪器的标定领域，本发明能够运用计算机控制软件自动的进行千分表的标定。以此解决了手工标定千分表的各种随机误差。并且能过自动的运用图像处理技术提取出数字信号，以此省去了人眼读数。并且能够对标定结果进行整理打印。本发明基本实现了数显千式分表的自动标定。
背景技术
随着科技和工业的日益发展，人们对于精密仪器的要求越来越高。在这样的时代背景下，对于精密仪器的标定就显得尤为重要。数显式千分表作为使用最为广泛的精密测量仪器，它的标定问题一直以来就是人们关注的焦点，而传统的对于千分表的标定往往采用手工的方式进行。采用手工标定常常会引入很多随机误差，从而影响标定的精度。
本发明是一种自动的千分表标定系统及方法，采用数控电机对千分表的指针行程进行控制。并采用CCD摄像头摄取数显屏的数字，并转化为数字信号。进而计算出标定的结果，实现了数显式千分表标定的自动化。
发明内容
本发明的目的在于针对现在对于数显式千分表的标定的不足，现在对于数显式千分表的标定往往都采用手工标定的方式，这种方式不但效率比较低而且还会带来很多随机误差，使标定结果的准确度较低。所以，为了解决上述问题，提供一种自动数显式千分表标定系统及方法，能方便、快速、准确的标定数显式千分表。
为达到上述目的，本发明的构思是：控制电机的转动带动千分表测头的运动，并且以高精度的电机带动带动千分表测头运动的行程作为准确值。用CCD摄像头摄取千分表数显屏的图片，并用图像处理中的OCR方法对图像进行处理。进而得到实际值，将得到数据进行处理，得到绝对误差与相对误差。
根据上述的构思方案，本发明搭建了如下的系统方案：
1.一种自动数字千分表标定系统，包括PC机（1），数控电机（2），减速器（3），待标定仪器（4）和CCD摄像头（5）。其特征在于将待标定的数显式千分表测头和减速器相连，并且通过数控电机带动减速器转动，使千分表的测头进行移动。用CCD摄像头对准千分表的数显屏，通过计算机控制CCD采集数显屏上的数据。在这个系统中，采用自动化的方法对数显式千分表进行标定。采用CCD来摄取被测仪器的数显值图片，并且把采集到的图片通过光学字符识别（OCR）处理，将得到的图片上的数字信息转换为数字信号作为实际值。数控电机带动千分表测头移动的行程被认为是准确值。在标定的过程中通过控制电机的转动速度、方向，从而得到电机带动千分表测头移动的行程。以得到实际值与准确值来计算出被标定数显式千分表的绝对误差及相对误差，进而判断千分表的准确度。
2.所述电机是：要求电机具有响应速度快，无振动，精度高等特点，由于测量千
分表的分度值为0.001mm，所以采用的电机精度最好为32000p/r或者更高。要
求数控电机可连接至驱动器，并将驱动器连接至电脑。通过电机本身提供的函数库编写控制程序对电机的运动进行控制。
3.所述CCD摄像头是：采用一般常用的黑白CCD工业摄像头，参考分辨率为1280×960，参考帧速率为15fps，并且采用USB2.0接口。
4.所述图像处理部分是：EmguCV，它是.NET平台下对OpenCV图像处理库的封装，也就是.NET版的OpenCV。在这个类库中包含了大量的图像处理方法。
5.所述光学字符识别（OCR）是：Tesseract-ocr，它是一款开源的光学字符识别
引擎。其源代码为C++编写，EmguCV将其封装在C#中。
6.一种自动数显式千分表标定的方法，采用根据权利要求1所述的自动数字千分表标定系统进行操作，该方法包括了对于电机的速度方向控制，CCD摄像头的控制，摄取图片功能，OCR（光学字符识别），并且可以对手动和自动采样模式进行选择和设置。其特征在于操作步骤如下：
1）在采样开始前，需要将CCD摄像头对准数显式千分表的数显屏。
2）我们可以手动的用鼠标在摄像画面中框取一个特定的ROI区域，这个区域尽量只包括所需要的数字信息。这样，在后续的图像处理部分可以更加高效的提取出千分表的实际值。
3）在手动采样模式中，可以对电机每次行走的行程进行设定，每按一次手动采样按钮，系统就会自动完成一次采样并计算出绝对误差与相对误差。
4）在自动采样模式中，可以设置电机每次行走的行程，采样次数和采样的时间间隔。按下自动采样按钮，系统会自动完成之前所设定的采样过程。
5）采样完成后，该方法会自动生成相应的误差图表，点击打印即可。
本发明是一种自动数显式千分表标定系统及方法，能够自动的对数显式千分表进行标定。相比较传统的手工标定，能够更加方便，快速，准确有效的标定数显式千分表。
附图说明
图1是整体结构示意图
图2是软件主界面
图3是自动采样设置界面
图4是手动采样设置界面
图5 是系统使用流程图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下：
实施例一：
参见图1~图4
本自动数字千分表标定系统，包括PC机（1），数控电机（2），减速器（3），待标定仪器（4）和CCD摄像头（5）。其特征在于待标定的仪器（4）数显式千分表和减速器（3）相连，数控电机（2）连接带动减速器（3）转动，使数显式千分表进行移动；CCD摄像头（5）对准数显式千分表的数显屏，PC机（1）连接CCD摄像头（5）和数控电机（2）；通过计算机控制CCD采集数显屏上的数据；在标定的过程中通过控制电机的转动速度、方向，从而得到电机带动千分表移动的行程，PC机（1）将得到实际值与准确值计算出被标定数显式千分表的绝对误差及相对误差，进而判断千分表的准确度。
所述电机是：采用FASTECH公司型号为Ezi-Servo Plus-R的数控电机，该响应速度快，无振动，精度为32000p/r等特点。并且可以通过驱动器连接至电脑，通过电机本身提供的函数库编写控制程序对电机的运动进行控制。
所述CCD摄像头是：采用IMAGINGSOURCE公司的型号为41BU02的黑白CCD工业摄像头，该相机分辨率为1280×960，帧速率为15fps，并且采用USB2.0接口。
所述图像处理部分是：EmguCV，它是.NET平台下对OpenCV图像处理库的封装，也就是.NET版的OpenCV。在这个类库中包含了大量的图像处理方法。
所述光学字符识别（OCR）是：Tesseract-ocr，它是一款开源的光学字符识别
引擎。其源代码为C++编写，EmguCV将其封装在C#中。
实施例二：
参见图5
本自动数显式千分表标定的方法，采用上述的自动数字千分表标定系统进行操作，该方法包括了对于电机的速度方向控制，CCD摄像头的控制，摄取图片功能，OCR（光学字符识别），并且可以对手动和自动采样模式进行选择和设置。其特征在于操作步骤如下：
1）在采样开始前，需要将CCD摄像头对准数显式千分表的数显屏。
2）我们可以手动的用鼠标在摄像画面中框取一个特定的ROI区域，这个区域尽量只包括所需要的数字信息。这样，在后续的图像处理部分可以更加高效的提取出千分表的实际值。
3）在手动采样模式中，可以对电机每次行走的行程进行设定，每按一次手动采样按钮，系统就会自动完成一次采样并计算出绝对误差与相对误差。
4）在自动采样模式中，可以设置电机每次行走的行程，采样次数和采样的时间间隔。按下自动采样按钮，系统会自动完成之前所设定的采样过程。
5）采样完成后，该方法会自动生成相应的误差图表，点击打印即可。
Claims (6)
1.一种自动数字千分表标定系统，包括PC机（1），数控电机（2），减速器（3），待标定仪器（4）和CCD摄像头（5）；其特征在于待标定的仪器（4）数显式千分表和减速器（3）相连，数控电机（2）连接带动减速器（3）转动，使数显式千分表进行移动；CCD摄像头（5）对准数显式千分表的数显屏，PC机（1）连接CCD摄像头（5）和数控电机（2）；通过计算机控制CCD采集数显屏上的数据；在标定的过程中通过控制电机的转动速度、方向，从而得到电机带动千分表移动的行程，PC机（1）将得到实际值与准确值计算出被标定数显式千分表的绝对误差及相对误差，进而判断千分表的准确度。
2.根据权利要求1所述的自动数显式千分表标定系统，其特征在于：所述数控电机（2）具有响应速度快，无振动和精度高特点，由于测量千分表的分度值为0.001mm，所以采用的数控电机（2）精度为32000p/r或者更高；数控电机（2）可连接至电机驱动器，而电机驱动器连接至电脑，通过数控电机（2）本身的函数库编写控制程序对电机的运动进行控制。
3.根据权利要求1所述的自动数显式千分表标定系统，其特征在于：所述CCD摄像头（5）采用黑白CCD工业摄像头，参考分辨率为1280×960，参考帧速率为15fps，并且采用USB2.0接口。
4.一种自动数显式千分表标定方法，采用根据权利要求1所述的自动数字千分表标定系统进行操作，在这个系统中，采用自动化的方法对数显式千分表进行标定，采用CCD来摄取被测仪器的数显值图片，并且把采集到的图片进行图片处理：通过光学字符识别OCR处理，将得到的图片上的数字信息转换为数字信号作为实际值，数控电机带动千分表移动的行程被认为是准确值；该方法包括了对于电机的速度方向控制，CCD摄像头的控制，摄取图片功能，光学字符识别OCR，并且可以对手动和自动采样模式进行选择和设置；其特征在于操作步骤如下：
1）在采样开始前，需要将CCD摄像头（5）对准数显式千分表的数显屏；
2）手动鼠标在摄像画面中框取一个特定的ROI区域，这个区域尽量只包括所需要的数字信息，这样，在后续的图像处理部分可更加高效的提取出千分表的实际值；
3）在手动采样模式中，对数控电机（2）每次行走的行程进行设定，每按一次手动采样按钮，就自动完成一次采样并计算出绝对误差与相对误差；
4）在自动采样模式中，设置数控电机（2）每次行走的行程，采样次数和采样的时间间隔，按下自动采样按钮，系统会自动完成之前所设定的采样过程；
5）采样完成后，会自动生成相应的误差图表，点击打印即可。
5.根据权利要求1所述的自动数显式千分表标定系统，其特征在于：所述图像处理是：EmguCV，它是.NET平台下对OpenCV图像处理库的封装，也就是.NET版的OpenCV；在这个类库中包含了大量的图像处理方法。
6.根据权利要求1所述的自动数显式千分表标定系统，其特征在于：所述光学字 符识别OCR是：Tesseract-ocr，它是一款开源的光学字符识别引擎；其源代码为 C++编写，EmguCV将其封装在C#中。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110530226A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-03 | 宁波盛冰网络科技有限公司 | 全自动线纹尺检定方法 |
| RU2803036C1 (ru) * | 2023-04-21 | 2023-09-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-метрологический центр "Микро", ООО ИМЦ "Микро" | Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения |
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- 2016-10-28 CN CN201610965723.4A patent/CN106568359A/zh active Pending
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