CN112344980A - 一种指针式仪表全自动检定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种指针式仪表全自动检定系统及方法，系统包括检定设置模块、检定执行模块、检定报告模块和存储数据的数据库。方法包括以下步骤：设置检定参数；生成段信息；检定执行模块接收并解析段信息，形成相应的测试环境供待测指针式仪表进行测值；获取待测指针式仪表的表盘图像并对表盘图像进行处理；将处理后的表盘图像与图像模型重叠，识别指针末端所处位置对应的数值；将识别出来的数值与测试点进行比较，若数值与测试点的差值的绝对值小于精度，则检定合格，反之检定不合格；生成检定报告。本发明的优点是：检定效率高、检定精确度高；预先获取表盘图像模块，将弧形刻度转化为直线形刻度，便于测量值获取，且不影响读数精度。
Description
技术领域
本发明涉及指针式仪表测试领域，尤其涉及一种指针式仪表全自动检定系统及方法。
背景技术
指针式仪表在工业生产和生活日用中有着广泛的应用，指针式仪表的合格性非常重要，因此在使用过程中，经常需要根据不同的检定标准，对不同类型的指针式仪表合格性进行检定，然而传统的检定方法需要人工控制检定过程、人工判定检定结果、手动记录检定记录，效率非常低下，也容易出错。
发明内容
本发明主要解决了上述问题，提供了一种利用图像处理技术获取指针式仪表测量值，通过比较测量值与预定的实际值对指针式仪表进行检定的指针式仪表全自动检定系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是,一种指针式仪表全自动检定系统，其特征是：包括：
检定设置模块，用于设置检定参数，包括待测指针式仪表的基本信息、测试标准和测试点；
检定执行模块，根据所述检定参数对待测指针式仪表进行检定；
检定报告模块，根据所述检定执行模块的检定结果输出检定报告；
数据库，包括参数数据库和报告数据库，参数数据库用于存储历次检定的检定参数，参数数据库中检定参数互不相同，报告数据库存储历次检定的检定报告。
检定设置模块将检定参数发送给检定执行模块，被测指针式仪表设置在检定执行模块上，检定执行模块根据检定参数中的测试点信息形成与测试点相符合的测试环境，测试环境形成后经一段时间稳定后，被测指针式仪表即已在测试环境中测量到相应的测试量，检定执行模块获取被测指针式仪表读数并将读数与测试点的值进行比较，比较依据为仪表的精度及测试标识，检定执行模块获取检定结果后，将检定结果发送给检定报告模块，检定报告模块输出检定报告。
作为上述方案的一种优选方案，所述检定执行模块包括用于获取指针式仪表表盘图像的图像采集装置和按照测试点生成相对应测试环境的测试量生成装置，测试量生成装置分别与图像采集装置、检定设置模块和检定报告模块相连。测试量生成装置随着被测指针式仪表种类的改变而改变，若被测指针式仪表为温度计，则测试量生成装置为产生可控温度的装置，若被测指针式仪表为电压表，则测试量生成装置为产生可控电压的装置。
作为上述方案的一种优选方案，所述待测指针式仪表的基本信息包括仪表名称、型号、量程、精度和表盘图像模型。
对应的，本发明提出一种指针式仪表全自动检定方法，采用上述系统，包括以下步骤：
S1：在检定设置模块中设置检定参数；
S2：检定设置模块根据测试点生成段信息；
S3：检定执行模块接收并解析段信息，根据段信息携带测试点数据形成相应的测试环境供待测指针式仪表进行测值；
S4：当测试环境形成后，获取待测指针式仪表的表盘图像并对表盘图像进行处理；
S5：将处理后的表盘图像与图像模型重叠，识别重叠后的图像中指针末端所处位置对应的数值。
S6：将识别出来的数值与测试点进行比较，若数值与测试点的差值的绝对值小于精度，则检定合格，反之检定不合格；
S7：生成检定报告。
作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S1中在输入待测指针式仪表名称和型号后，检定设置模块会在参数数据中查找是否有相同名称和型号的检测参数，若有，则自动填充余下参数，若没有则提示进行表盘图像模型获取并在所有检定参数设置完成后，将本次检定的检定参数存入参数数据库。
作为上述方案的一种优选方案，所述表盘图像模型获取，包括以下步骤：
S11：将待测指针式仪表固定在检定执行模块上，利用图像采集装置采集待测指针式仪表初始表盘图像；
S12：利用表盘底色填充表盘指针占据像素；
S13：获取填充后图像的二值化图像；
S14：在二值化图像中添加连接线，使所有刻度线首尾相连，形成一条弧形分布的第一折线；
S15：以刻度线中点形成的圆弧对折线进行分割形成多条子折线；
S16：以正中刻度线中点为圆心对每一条子折线所在像素进行旋转平移，并使每条子折线首尾相连，形成一条直线分布的第二折线。将弧形表盘刻度转化为直线形刻度，便于读数，以子折线为单位进行旋转平移，相邻两刻度之间的距离保持不变，保证读数精度。
作为上述方案的一种优选方案，所述旋转平移的角度计算公式如下：
β1为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第一端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角，β2为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第二端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角。
作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S4中表盘图像处理包括以下步骤：
S41：获取表盘图像进行二值化；
S42：对二值化后的表盘图像进行腐蚀；
S43：以正中刻度线中点为圆心对指针末端所在像素进行旋转平移，旋转平移角度为指针与正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角的一半。通过腐蚀除去二值化表盘图像中的刻度，同时减小指针宽度，时指针指向更精确，表盘图像与表盘图像模型原图像均采用同样方式获取，所以处理后的表盘图像与表盘图像模型为等长宽的图像，当两个图像重叠时，指针在表盘图像模型上指向的刻度即为指针实际指向的刻度。
本发明的优点是：自动化检定，只需要输入相应的检定参数，检定效率高；采用图像处理技术获取检定结果，无需人工判断，检定精确度高；预先获取表盘图像模块，将弧形刻度转化为直线形刻度，便于测量值获取，且不影响读数精度。
附图说明
图1为本发明的一种连接框图。
图2为本发明中指针式仪表全自动检定方法的一种流程示意图。
图3为本发明中表盘图像模型获取的一种流程示意图。
图4为本发明中表盘图像处理的一种流程示意图。
1-检定设置模块 2-检定执行模块 2-检定报告模块 4-数据库5-图像采集装置6-测试量生成装置 7-参数数据库 8-报告数据库。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
本实施例一种指针式仪表全自动检定系统，如图1所示，包括用于设置检定参数的检定设置模块1，根据检定参数对待测指针式仪表进行检定的检定执行模块2，根据检定执行模块的检定结果输出检定报告的检定报告模块3和存储数据的数据库4。
检定参数包括待测指针式仪表的基本信息、测试标准和测试点，待测指针式仪表的基本信息包括仪表名称、型号、量程、精度和表盘图像模型。
检定执行模块包括用于获取指针式仪表表盘图像的图像采集装置5、按照测试点生成相对应测试环境的测试量生成装置6，测试量生成装置中设置有进行数据处理的处理器，测试量生成装置分别与图像采集装置、检定设置模块和检定报告模块相连。本实施例针对指针式温度计进行检定，检定设置模块为上位机，图像采集装置为摄像机，测试量生成装置为温度可控的油箱及信号电路，信号电路(JB/T6302接点动作误差试验)，被测指针式温度计测量油箱温度，油箱温度根据检定参数中的检定点进行改变。
数据库包括参数数据库7和报告数据库8，参数数据库用于存储历次检定的检定参数，参数数据库中检定参数互不相同，报告数据库存储历次检定的检定报告。
在进行指针式温度计检定时，按照测试标准JB/T6302中记载，需要进行示值检定和开关动作检定。
采用上述系统对指针式温度计进行检定，如图2所示，包括以下步骤：
S1：在检定设置模块中设置检定参数，首先在上位机上填入待测指针式仪表名称的名称和型号，上位机接收到这两个信息后在参数数据库查找是否有相同名称和型号的检测参数，若有，则自动填充余下参数，检测点参数根据待测仪表量程随机生成，若没有则提示进行表盘图像模型获取并在所有检定参数设置完成后，将本次检定的检定参数存入参数数据库。表盘图像模型的获取，如图3所示，包括以下步骤：
S11：将待测指针式仪表固定在检定执行模块上，利用图像采集装置采集待测指针式仪表初始表盘图像；
S12：利用表盘底色填充表盘指针占据像素，除去表盘指针；
S13：获取填充后图像的二值化图像，便于后续操作；
S14：在二值化图像中添加连接线，使所有刻度线首尾相连，形成一条弧形分布的第一折线；
S15：以刻度线中点形成的圆弧对折线进行分割形成多条子折线；
S16：以正中刻度线中点为圆心对每一条子折线所在像素进行旋转平移，并使每条子折线首尾相连，形成一条直线分布的第二折线，每个子折线旋转平移的角度计算公式如下：
β1为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第一端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角，β2为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第二端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角。
S2：检定设置模块根据测试点生成段信息，段信息包括段类型、段温度值、段稳定时间。示值检验对应的段类型为1，段温度值为所设置的示值检验点的温度值，段的稳定时间可以设置为三分钟。由于开关动作检测需要在目标温度点前10度匀速升温，因此需要在两个段之间插入一个段信息，该段的类型为2，段的温度值为后一段温度值减去10，段的稳定时间为0，开关检验点的类型为3，段的稳定时间为0。；
S3：检定执行模块通过无线网络、蓝牙或串口接收析段信息并进行解析，根据段信息携带测试点数据形成相应的测试环境供待测指针式仪表进行测值，具体过程如下，首先获取第一条段信息的段类型，若为示值检验段(类型为1)，则对油箱进行升温或降温直至油箱内油的温度到达段温度值，当升温或降温结束后，持续保持油箱内油的温度不变，当持续时间达段温度时间后，即测试环境形成，可以采集表盘图像信息；其余两个类型的段信息处理与示值检测段相似；
S4：当测试环境形成后，获取待测指针式仪表的表盘图像并对表盘图像进行处理，表盘图像处理，如图4所示，包括以下步骤：
S41：获取表盘图像进行二值化；
S42：对二值化后的表盘图像进行腐蚀，除去表盘中的刻度线，只留下指针，同时减小指针宽度；
S43：以正中刻度线中点为圆心对指针末端所在像素进行旋转平移，旋转平移角度为指针与正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角的一半；
S44：对平移后的图像进行边缘检测，并将边缘检测后的图像背景设为透明；
S5：将处理后的表盘图像与图像模型重叠，识别重叠后的图像中指针末端所处位置对应的数值,因表盘图像和图像模型原始图像获取方式相同，表盘图像和图像模型的长宽尺寸相同，所以将两个图像重叠后，指针末端指向位置的读数即为表盘读数；
S6：将识别出来的数值与测试点进行比较，若数值与测试点的差值的绝对值小于精度，则检定合格，反之检定不合格；
S7：生成检定报告。
实施例2：
本实施例一种指针式仪表全自动检定系统，该系统用于检定指针式电压表，本实施例系统与实施例1相比，本实施例中测试量生成装置为一个与可控稳压源相连的分压电路，分压电路中设有一个固定电路和一个阻值可控的可调电阻，指针式电压表并联与可调电阻两端。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种指针式仪表全自动检定系统，其特征是：包括：
检定设置模块，用于设置检定参数，包括待测指针式仪表的基本信息、测试标准和测试点；
检定执行模块，根据所述检定参数对待测指针式仪表进行检定；
检定报告模块，根据所述检定执行模块的检定结果输出检定报告；
数据库，包括参数数据库和报告数据库，参数数据库用于存储历次检定的检定参数，参数数据库中检定参数互不相同，报告数据库存储历次检定的检定报告。
2.根据权利要求1所述的一种指针式仪表全自动检定系统，其特征是：所述检定执行模块包括用于获取指针式仪表表盘图像的图像采集装置和按照测试点生成相对应测试环境的测试量生成装置，测试量生成装置分别与图像采集装置、检定设置模块和检定报告模块相连。
3.根据权利要求1所述的一种指针式仪表全自动检定系统，其特征是：所述待测指针式仪表的基本信息包括仪表名称、型号、量程、精度和表盘图像模型。
4.一种指针式仪表全自动检定方法，采用权利要求1-3任一项所述的系统，其特征是：包括以下步骤：
S1：在检定设置模块中设置检定参数；
S2：检定设置模块根据测试点生成段信息；
S3：检定执行模块接收并解析段信息，根据段信息携带测试点数据形成相应的测试环境供待测指针式仪表进行测值；
S4：当测试环境形成后，获取待测指针式仪表的表盘图像并对表盘图像进行处理；
S5：将处理后的表盘图像与图像模型重叠，识别重叠后的图像中指针末端所处位置对应的数值；
S6：将识别出来的数值与测试点进行比较，若数值与测试点的差值的绝对值小于精度，则检定合格，反之检定不合格；
S7：生成检定报告。
5.根据权利要求4所述的一种指针式仪表全自动检定方法，其特征是：所述步骤S1中在输入待测指针式仪表名称和型号后，检定设置模块会在参数数据库中查找是否有相同名称和型号的检测参数，若有，则自动填充余下参数，若没有则提示进行表盘图像模型获取并在所有检定参数设置完成后，将本次检定的检定参数存入参数数据库。
6.根据权利要求5所述的一种指针式仪表全自动检定方法，其特征是：所述表盘图像模型获取，包括以下步骤：
S11：将待测指针式仪表固定在检定执行模块上，利用图像采集装置采集待测指针式仪表初始表盘图像；
S12：利用表盘底色填充表盘指针占据像素；
S13：获取填充后图像的二值化图像；
S14：在二值化图像中添加连接线，使所有刻度线首尾相连，形成一条弧形分布的第一折线；
S15：以刻度线中点形成的圆弧对第一折线进行分割形成多条子折线；
S16：以正中刻度线中点为圆心对每一条子折线所在像素进行旋转平移，并使每条子折线首尾相连，形成一条直线分布的第二折线。
7.根据权利要求6所述的一种指针式仪表全自动检定方法，其特征是：所述旋转平移的角度计算公式如下：
β1为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第一端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角，β2为正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线与待平移子折线第二端点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角。
8.根据权利要求4所述的一种指针式仪表全自动检定方法，其特征是：所述步骤S4中表盘图像处理包括以下步骤：
S41：获取表盘图像进行二值化；
S42：对二值化后的表盘图像进行腐蚀；
S43：以正中刻度线中点为圆心对指针末端所在像素进行旋转平移，旋转平移角度为指针与正中刻度中点到表盘刻度圆心的直线形成的夹角的一半；
S44：对平移后的图像进行边缘检测，并将边缘检测后的图像背景设为透明。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210209 |