CN106597353A - 一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统。本发明利用自动控制手持式数字万用表转盘来选择不同的功能量程档位，根据需要检定的项目控制利用多功能校准源输出标准信号(交直流电压、交直流电流、电阻值)到多路待检数字万用表,同时待检数字万用表的面板测量数据可以通过图像采集、处理与识别功能输送到计算机，从而可以自动记录检定数据、生成检定报告和证书。检定完成后建立数据库再通过云服务器在云端保存检定记录及数据，同时可将检定结果生成二维码，方便记录查询与数据共享。与传统数字多用表的人工手动检定模式相比，其大大提高了工作效率，减小了人为因素带来的误差，有利于实现全面的质量管理。

Description

一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统
技术领域
本发明涉及手持式数字万用表的检定领域，具体涉及一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统。
技术背景
手持式数字万用表因其携带方便、性能高、测量功能多、准确度高等优点广泛用于各种电学参数测量中，在生产企业以及电学实验室和各级的计量部门各行各业都得到了广泛的应用。因此为了充分保证各种测量数据的准确性和溯源性，必须对手持式数字万用表进行定期检定。但是对于手持式数字万用表的人工检定已经不适应现代计量的要求。所以开发一套手持式数字万用表自动检定系统具有重要的意义。传统的手动计量方式由于是人工操作标准源和被检表，人工观察和笔录相关的测量数据，并在对照各项的技术指标和检定规程来判断是否在允许误差范围内。人工操作使得效率低下，而且一个人往往只能一次检定一个万用表，不能多个同时检定。并且由于检定人员各自技术水平的不同极易造成测量误差，而且无法自动记录、生成报告，并且不利于实现全面的质量管理。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统。该发明在很大程度上改善了人工操作的低效率问题，能同时检定多个手持式数字万用表，按照写好的检定程序或软件提示操作，实现全自动检定。对操作人员的技术能力要求低，并且可以记录检定数据、生成报告和证书，有利于实现全面的质量管理。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统，系统主要包括控制和检定模块、多功能校准仪、万用表面板图像采集单元、万用表安装单元、切换模块、多路通道选择器。多功能校准仪、万用表面板图像采集单元、切换模块、多路通道选择器分别与控制模块相连，多功能校准仪通过多路通道选择器与待检数字万用表相连。切换模块与待检数字万用表的转盘相连，控制和检定模块通过控制切换模块转动转盘。多路通道选择器与待检数字万用表的接线口相连，控制和检定模块通过多路通道选择器选择待检数字万用表的接线口。控制和检定模块控制多功能校准仪输出标准信号，并通过多路通道选择器选择的接线口输入到待检数字万用表；待检数字万用表的显示数值通过万用表面板图像采集单元进行采集，并输送到控制和检定模块。控制和检定模块实时记录数据、将万用表面板图像采集单元采集的数据与标准信号进行比较、误差处理、不确定度评定，完成检定。万用表安装单元用于固定安装待检数字万用表，辅助切换模块对万用表转盘的转动切换。
进一步地，所述万用表面板图像采集单元由多个CCD摄像头组成，安装于被检万用表上方，通过USB接口与控制和检定模块进行通信，用于采集万用表面板图像从而获取被检万用表读数值。
进一步地，所述切换模块包括单片机、驱动电路、步进电机、外围电路和机械夹具，单片机与控制和检定模块相连，步进电机与单片机相连，步进电机的输出轴与被检万用表转盘机械夹具相连。
进一步地，所述多路通道选择器为多路继电器控制卡，利用RS232串口线与控制和检定模块相连，多路继电器控制卡中继电器的接口分别与待检数字万用表的各个接口相连。
进一步地，所述系统还包括云服务器；控制和检定模块输出检定结果及报告上传到云服务器在云端进行保存，同时利用云服务实现共享数据方便查询检定数据，同时可将检定结果生成二维码标签。
本发明的有益效果在于：多路数字万用表同时检定，大大提高了工作效率；基于机器视觉识别系统读取万用表面板数据，对操作人员的技术能力要求低，并且减小了人为因素带来的误差；采用单片机控制系统控制机械夹具转动万用表转盘，可以很大程度上改善了人工操作的低效率问题；创建数据库保存检定报告并上传到云服务器，有利于实现全面的质量管理，实现数据共享。
附图说明
图1为本发明的全局整体系统架构图。
图2为本发明的各模块连接图。
图3为本发明的万用表安装单元和多路通道选择器。
图4为本发明的切换模块。
图5为本发明的万用表面板图像采集单元。
图中，控制和检定模块1、多功能校准仪2、万用表面板图像采集单元3、万用表安装单元4、切换模块5和多路通道选择器6、云服务器7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行更加详细的说明。
结合图1说明本发明整体系统架构，一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表自动检定系统，包括:控制和检定模块1、多功能校准仪2、万用表面板图像采集单元3、万用表安装单元4、切换模块5和多路通道选择器6。
多功能校准仪2可以采用FLUKE5520A多产品校准器等，用于输出标准的电信号。
所述万用表安装单元4用于安装待测的万用表，实现对万用表的固定，辅助切换模块5对万用表转盘的转动切换。
结合图2说明本发明的各模块连接情况。多功能校准仪2、万用表面板图像采集单元3、切换模块5、多路通道选择器6分别与控制和检定模块1相连。控制和检定模块1通过GPIB接口控制多功能校准仪2，多功能校准仪2通过导线与多路通道选择器6相连，多路通道选择器6通过相同且等长的导线与万用表安装单元4中的待检数字万用表接线口相连。控制和检定模块1通过RS232接口控制切换模块5转动万用表安装单元4中的待检数字万用表转盘。控制和检定模块1通过RS232接口控制多路通道选择器6选择接线口。控制和检定模块1通过USB接口控制万用表面板图像采集单元3采集万用表安装单元4中的待检万用表的面板数据图像。
控制和检定模块1通过接口控制多功能校准仪2输出标准信号，并通过多路通道选择器6选择的接线口输入到待检数字万用表,待检数字万用表的显示数值通过万用表面板图像采集单元3进行采集，并利用输送到控制和检定模块1；控制和检定模块1实时记录数据、将万用表面板图像采集单元3采集的数据与标准信号进行比较，误差处理、不确定度分析，完成检定。
上述系统还可以包括云服务器7；控制和检定模块1输出检定结果及报告上传到云服务器7在云端进行保存，同时利用云服务实现共享数据方便查询检定数据，同时可将检定结果生成二维码标签。
上述系统中各模块的检定过程主要包括以下步骤：
①在万用表安装单元4中安装好各路待检数字万用表，
②开启检定系统，选择合适的GPIB接口实现控制和检定模块1对于多功能校准仪2的控制，使其能输出正常的标准信号；根据检定需求通过多路通道选择器6配置好各路待检万用表检测通道；同时利用切换模块5选择好需要检定的万用表功能和量程档位。
③控制和检定模块1中的检定程序主要由LabVIEW完成，根据数字万用表检定规程按照万用表不同功能、不同量程划分了各个检定点。
④根据步骤①配置好的功能和量程档位，控制多功能校准仪2输出相应的标准信号(交直流电压、交直流电流、电阻值)到待检数字万用表。
⑤利用万用表面板图像采集单元3中摄像头采集每一个待检数字万用表的测量值显示数据图像，并保存到控制和检定模块1，利用LabVIEW编写的图像处理程序进行处理识别，使数字万用表的测量数据由图像语言转变为数字语言，可供控制和检定模块1读写操作。
⑥保存检定数据并进行误差处理、不确定度评定并写入计量标准信息以及依据的技术文件等生成检定证书，创建数据库，并上传到云服务器终端，然后将检定证书利用生成二维码标签。
结合图3说明本发明的多个万用表安装单元和多路通道选择器6，多路通道选择器6为多路继电器控制卡，利用RS232串口线与控制和检定模块1相连，多路继电器控制卡中继电器的接口分别与待检数字万用表的各个接口相连。将万用表接线口用相同且等长的导线引到多路通道选择器6上，在控制和检定模块1上利用RS232通讯接口通过多路通道选择器6来改变不同的检测通道来连接多功能校准仪2。
结合图4说明本发明的切换模块5，该模块是以单片机作为控制部件核心的步进电机控制系统，主要由单片机、驱动电路、步进电机、外围电路以及机械夹具组成。控制和检定模块1发出指令到单片机，单片机接收相应信号后发出脉冲信号到步进电机，转化成角位移传送到机械夹具，机械夹具嵌套在数字万用表的转盘上，可以自由转动转盘，调节到需要检定的档位。
结合图5说明本发明的万用表面板图像采集单元3，万用表图像采集单元由多个CCD摄像头组成，安装于被检万用表上方，通过数字接口单元与控制和检定模块1进行通信，用于采集万用表面板图像从而获取被检万用表读数值。图像采集程序使利用LabVIEW中NIIMAQ相关函数编写的，将摄像头采集到的测量数据图像存储于一个特定的图像文件并保存到计算机中，图像处理单元循环处理存储的图像文件，将图像进行字符定位、图像灰度化、图像灰度拉伸、图像噪声去除以及图像二值化等基本方法，来去除随机噪声，强化边缘细节，修正畸形形变，保存到控制和检定模块1图像识别模块调用。面板图像识单元采用模板匹配方法，是在给定面板图像中检测出已知形状的目标物，使用这个目标物的形状模板与面板图像进行匹配，在该模块中将处理好的测量数据面板图像利用NI视觉助手进行多次匹配训练，使其最终能够正确识别面板数据图像，从而达到识别要求，将图像信息转换为数字信息保存到控制和检定模块1供其读写调用。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的多路手持式数字万用表的自动检定系统，其特征在于：系统主要包括控制和检定模块(1)、多功能校准仪(2)、万用表面板图像采集单元(3)、万用表安装单元(4)、切换模块(5)、多路通道选择器(6)。多功能校准仪(2)、万用表面板图像采集单元(3)、切换模块(5)、多路通道选择器(6)分别与控制模块(1)相连，多功能校准仪(2)通过多路通道选择器(6)与待检数字万用表相连。切换模块(5)与待检数字万用表的转盘相连，控制和检定模块(1)通过控制切换模块(5)转动转盘。多路通道选择器(6)与待检数字万用表的接线口相连，控制和检定模块(1)通过多路通道选择器(6)选择待检数字万用表的接线口。控制和检定模块(1)控制多功能校准仪(2)输出标准信号，并通过多路通道选择器(6)选择的接线口输入到待检数字万用表；待检数字万用表的显示数值通过万用表面板图像采集单元(3)进行采集，并输送到控制和检定模块(1)。控制和检定模块(1)实时记录数据、将万用表面板图像采集单元(3)采集的数据与标准信号进行比较、误差处理、不确定度评定，完成检定。万用表安装单元(4)用于固定安装待检数字万用表，辅助切换模块(5)对万用表转盘的转动切换。
2.根据权利1所述的一种数字万用表的自动检定系统，其特征在于：所述万用表面板图像采集单元(3)由多个CCD摄像头组成，安装于被检万用表上方，通过USB接口与控制和检定模块(1)进行通信，用于采集万用表面板图像从而获取被检万用表读数值。
3.根据权利1所述的一种数字万用表的自动检定系统，其特征在于：所述切换模块(5)包括单片机、驱动电路、步进电机和机械夹具，单片机与控制和检定模块(1)相连，步进电机与单片机相连，步进电机的输出轴与被检万用表转盘机械夹具相连。
4.根据权利1所述的一种数字万用表的自动检定系统，其特征在于：所述多路通道选择器(6)为多路继电器控制卡，利用RS232串口线与控制和检定模块(1)相连，多路继电器控制卡中继电器的接口分别与待检数字万用表的各个接口相连。
5.根据权利1所述的一种数字万用表的自动检定系统，其特征在于：所述系统还包括云服务器(7)；控制和检定模块(1)输出检定结果及报告上传到云服务器(7)在云端进行保存，同时利用云服务实现共享数据方便查询检定数据，同时可将检定结果生成二维码标签。
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