CN112798841B - 一种数字多用表全自动测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字多用表全自动测量装置及方法，包括工控机、多功能校准源和数字表测量功能转换开关。工控机根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号，数字表测量功能转换开关根据工控机发出的控制信号控制多个继电器开关动作，实现测试功能需求所需的测试线缆的切换，使测试功能需求所需的测试线缆处于接通状态。然后，多功能校准源根据工控机发出的控制信号输出不同类型的信号，进而该信号通过测试功能需求所需的测试线缆传输至数字多用表，对数字多用表进行不同功能的测试，实现了数字多用表测试过程的全自动化，解决现有数字表测试效率低、需要人工参与的问题，实现真正的无人全自动测量。

Description

一种数字多用表全自动测量装置及方法

技术领域

本发明涉及数字多用表测量技术领域，特别是涉及一种基于人工智能的数字多用表全自动测量装置及方法。

背景技术

数字多用表作为一种典型的基础性测量仪器，被广泛应用于科研生产的各个领域，并占有重要位置，对其进行全面、有效的计量，保证其量值的准确、统一是确保各种设备正常运行的关键。但现阶段，数字多用表的计量基本都是采取手动和半自动计量相结合的方式。对于那些无法程控的数字多用表，通过手动方式来测量计量数据，这种计量方式耗时长，数据记录复杂，读数过程中容易出现误差。对于那些高精度可程控的数字多用表，也多是采用半自动化的计量方式。因此，开展数字多用表智能化计量校准技术研究，研制一套高效的数字多用表智能化全自动测量装置，解决数字多用表的人工校准问题已成为一项急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字多用表全自动测量装置及方法，能够集交直流电压、电流和电阻测试于一体，对数字多用表自动进行电压、电流和电阻等多种功能的测试，具有体积小、重量轻，易于携带等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种数字多用表全自动测量装置，所述测量装置包括工控机、多功能校准源和数字表测量功能转换开关；

所述工控机分别与所述多功能校准源和所述数字表测量功能转换开关通信连接；所述工控机用于根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号；所述测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求；

所述数字表测量功能转换开关分别与所述多功能校准源和所述数字多用表相连接；所述数字表测量功能转换开关包括多个继电器开关；所述数字表测量功能转换开关用于根据所述工控机发出的控制信号控制多个所述继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换；

所述多功能校准源用于根据所述工控机发出的控制信号输出不同类型的信号；所述信号与所述测试功能需求相对应；所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号。

一种数字多用表全自动测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号；所述测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求；

根据所述控制信号，控制数字表测量功能转换开关中的多个继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换；

根据所述控制信号，利用多功能校准源输出不同类型的信号；所述信号与所述测试功能需求相对应；所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的一种数字多用表全自动测量装置及方法，包括工控机、多功能校准源和数字表测量功能转换开关。工控机根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号，数字表测量功能转换开关根据工控机发出的控制信号控制多个继电器开关动作，实现测试功能需求所需的测试线缆的切换，使测试功能需求所需的测试线缆处于接通状态。然后，多功能校准源根据工控机发出的控制信号输出不同类型的信号，进而该信号通过测试功能需求所需的测试线缆传输至数字多用表，对数字多用表进行不同功能的测试。本发明通过设置数字表测量功能转换开关，能够通过对不同继电器开关的选择控制，来实现电压、电流、电阻等不同测试功能的连线切换，再通过多功能校准源对数字多用表施加信号，从而对数字多用表进行不同功能的测试，实现了数字多用表测试过程的全自动化，解决现有数字表测试效率低、需要人工参与的问题，实现真正的无人全自动测量。

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为本发明实施例1所提供的测量装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1所提供的单只继电器开关控制高低两路信号的结构图。

图3为本发明实施例1所提供的单只继电器开关控制一路信号的结构图。

图4为本发明实施例1所提供的数字表测量功能转换开关的结构示意图。

图5为本发明实施例1所提供的测试夹具的结构示意图。

图6为本发明实施例2所提供的测量方法的方法流程图。

符号说明：

1-工控机；2-USB接口；3-数字I/O卡；4-继电器驱动电路；5-数字表测量功能转换开关；6-多功能校准源；7-PLC控制系统；8-机械手；9-测试夹具；10-SMC微型吸盘；11-超声波测距仪；12-视觉相机；13-线缆插拔夹具。

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做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。

本发明的目的是提供一种数字多用表全自动测量装置及方法，能够集交直流电源中的电压、电流和电阻测试于一体，对数字多用表自动进行电压、电流和电阻等多种功能的测试，具有体积小、重量轻，易于携带等优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种数字多用表全自动测量装置，如图1所示，所述测量装置包括工控机1、多功能校准源6和数字表测量功能转换开关5。

所述工控机1分别与多功能校准源6和数字表测量功能转换开关5通信连接。所述工控机1用于根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号，测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求，即工控机1根据不同的测试功能需求发出不同的控制信号。具体的，工控机1可以选用研华工控机，其安装有传感器视觉识别软件、PLC控制软件和数字多用表测试软件。工控机1内嵌入便携式工控机箱，采用直接触屏式操作，控制测试软件。

所述数字表测量功能转换开关5分别与多功能校准源6和数字多用表相连接，其是被测数字多用表与多功能校准源6之间测试线缆转换连接的桥梁。所述数字表测量功能转换开关5包括多个继电器开关，其用于根据工控机1发出的控制信号控制多个继电器开关动作，实现测试功能需求所需的测试线缆的切换。

具体的，数字表测量功能转换开关5由6路继电器阵列组成，用于完成数字多用表不同测量功能的电路转换。其包括继电器开关K1、继电器开关K2、继电器开关K3、继电器开关K4、继电器开关K5和继电器开关K6。为了提高程控开关的测量范围，本实施例所用的继电器开关可以选用高可靠性、开关速度快、耐冲击、抗干扰能力强的固态继电器和大功率继电器，该继电器开关可采用单路继电器控制两路信号(如图2所示)或单路继电器控制一路信号(图3所示)的结构，能够提高系统的安全性。另外，继电器开关K3、继电器开关K4、继电器开关K5和继电器开关K6主要用于电流测试，因此采用大功率单路继电器开关。

如图4所示，继电器开关K1一端分别与多功能校准源6的V+引脚和V-引脚相连接，另一端分别与数字多用表的V+引脚和V-引脚相连接。继电器开关K2一端分别与多功能校准源6的S+引脚和S-引脚相连接，另一端分别与数字多用表的S+引脚和S-引脚相连接。继电器开关K3一端与多功能校准源6的V-引脚相连接，另一端与数字多用表的V-引脚相连接。继电器开关K4一端与多功能校准源6的I₁+引脚相连接，另一端与数字多用表的I+引脚相连接。继电器开关K5一端与多功能校准源6的I₂+引脚相连接，另一端与数字多用表的I+引脚相连接。继电器开关K6一端与多功能校准源6的I₂-引脚相连接，另一端与数字多用表的V-引脚相连接。

基于上述数字表测量功能转换开关5与多功能校准源6和数字多用表的连接关系，数字多用表测量功能转换的原理为：

当进行数字多用表交直流电压及两线电阻功能测试时，继电器开关K1闭合，其它继电器开关打开，数字表测量功能转换开关5等效于一个双刀双掷开关。此时，多功能校准源6的电压输出端口(V+、V-)与数字多用表的电压输入端口(V+、V-)接通，通过多功能校准源6输入信号，完成电压及两线电阻功能的测试。

当进行数字多用表四线电阻功能测试时，继电器开关K1和继电器开关K2闭合，其它继电器开关打开，数字表测量功能转换开关5等效于两个双刀双掷开关。此时，多功能校准源6的四线输出端口(V+、V-)、(S+、S-)与数字多用表的四线电阻输入端口(V+、V-)、(S+、S-)接通，通过多功能校准源6输入信号，完成四线电阻功能的测试。

当进行小电流测试时(电流<2A)时，继电器开关K3和继电器开关K4闭合，其它继电器开关打开，多功能校准源6的电流输出端口(I₁+、V-)与数字多用表的电流输入端口(I+、V-)接通，通过多功能校准源6输入信号，可完成小电流的测试。

当进行大电流测试时(电流>2A)时，继电器开关K5和继电器开关K6闭合，其它继电器开关打开，多功能校准源6上的放大器的大电流输出端口(I₂+、I₂-)与数字多用表的电流输入端口(I+、V-)接通，通过多功能校准源6输入信号，可完成大电流的测试。

所述多功能校准源6用于根据工控机1发出的控制信号输出不同类型的信号。所述信号与测试功能需求相对应，所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号。举例而言，当用户测试需求为电压测试功能需求时，数字表测量功能转换开关5中实现电压输入的测试线缆接通，再通过多功能校准源6对数字多用表施加电压信号，从而对数字多用表进行电压测试。

具体的，多功能校准源6可选用带放大器的FLUKE 5720A。为了便于工作，针对5720A的不同功能的测试端口，在开关面板上设计了与之一一对应的输入端口。多功能校准源6是测量数字多用表的主标准，可以输出交直流电压、交直流电流及电阻信号给数字多用表，完成数字多用表的校准。

本实施例通过设置数字表测量功能转换开关5，能够通过对不同继电器开关的选择控制，来实现电压、电流、电阻等不同测试功能的连线切换，再通过多功能校准源6对数字多用表施加不同类型的信号，进而能够对数字多用表进行不同功能的测试，从而实现了数字多用表测试过程的全自动化，解决现有数字表测试效率低、需要人工参与的问题，实现真正的无人全自动测量。

作为一种可选的实施方式，所述测量装置还包括连接于工控机1和数字表测量功能转换开关5之间的USB接口2和数字I/O卡3，采用USB接口2和数字I/O卡3来控制继电器开关，实现测试功能的线缆转换。所述USB接口2分别与工控机1和数字I/O卡3通信连接，USB接口2用于输出工控机1发出的控制信号，并将控制信号传输至数字I/O卡3。

所述数字I/O卡3与数字表测量功能转换开关5通信连接。数字I/O卡3为8路数字I/O卡，其用于根据控制信号输出数字信号，并将数字信号传输至数字表测量功能转换开关5。进而工控机1通过USB接口2给数字I/O卡3发送控制信号，控制数字I/O卡3每一路信号输出5V高电平或0V低电平去对应控制各路继电器开关，形成不同的开关通道。所述数字表测量功能转换开关5用于根据数字信号控制多个继电器开关动作，实现测试功能需求所需的测试线缆的切换。

由于数字I/O卡3的输出信号是TTL电平信号，能提供的驱动电流较小。为提高其驱动能力，保证其工作稳定性，本实施例的测量装置还包括连接于数字I/O卡3和数字表测量功能转换开关5之间的继电器驱动电路4。考虑到系统的电磁兼容与可靠性，继电器驱动电路4采用光耦接三极管的驱动方式来驱动继电器。具体的，继电器驱动电路4包括光电耦合器和三极管放大电路，光电耦合器和三极管放大电路相连接。继电器驱动电路4用于驱动数字表测量功能转换开关5的多个继电器开关动作。采用光耦与三极管结合驱动继电器的设计方案，既实现了测试部分与电动执行部分之间的电气隔离，又提高了数字信号的驱动能力和系统的抗干扰能力。继电器驱动电路4通过三极管放大电路提升数字信号的驱动能力，能够有效的驱动多路继电器开关。控制过程中首先使继电器开关动作，通过继电器开关的吸合来实现不同测试功能模块的转换，确保开关接通功能转换完毕，然后由多功能校准源6给被测数字多用表施加信号，从而进行不同功能的测试。

本实施例所提供的上述测量装置虽然可以自动切换测试线缆的连接，并控制输出信号，完成数字多用表测量数据的采集，但要完成整个测量过程仍然需要人工干预，例如需要人工进行插线、拔线、被测数字多用表的换取等工作。

基于这一问题，本实施例所提供的测量装置还包括PLC控制系统7、机械手8以及安装于机械手8末端的测试夹具9。测试夹具9的结构如图5所示。所述PLC控制系统7分别与工控机1和机械手8通信连接。

具体的，PLC控制系统7选用三菱公司生产的智能化PLC控制器FX3U-128MT，该控制器具有可靠、易操作、灵活等优点，在工业控制中被广泛应用，能够满足数字多用表智能测量机械手的性能需求，同时可以大大提高扫描速度，节约系统的运行时间，还可以完成一些特殊的、更复杂的控制需求。机械手8可选用六自由度多关节机器臂，可360度旋转，在工作半径内可自由定位，能在PLC控制系统7的控制下实现垂直升降、左右旋转(摆动)、前后移动、定位、回原点(复位)等动作。机械手8本体主要结构件的材质为铸造铝合金，机械手8共6个自由度，每个关节电机都配有制动器，该机械手8采用小型设计，功能拓展强，具有速度快、定位准、操作灵活、运行可靠等优势。本实施例采用的是AIR20-A型机械手，其最大工作半径为1702mm，重复定位精度为±0.03mm，最大负载为20Kg，完全能够满足本测量装置的使用要求。

测试夹具9上安装有SMC微型吸盘10和超声波测距仪11。PLC控制系统7分别与SMC微型吸盘10和超声波测距仪11通信连接。PLC控制系统7用于控制机械手8移动。

所述超声波测距仪11用于在机械手8末端的测试夹具9移动至数字多用表的正上方时，检测超声波测距仪11与数字多用表之间的距离，并将距离传输至PLC控制系统7，进而PLC控制系统7根据该距离控制机械手8的测试夹具9移动至数字多用表的上表面。

所述SMC微型吸盘10用于在机械手8末端的测试夹具9移动至数字多用表的上表面后，吸取数字多用表。PLC控制系统7还用于在SMC微型吸盘10吸取数字多用表后，通过控制机械手8移动将数字多用表置于测试工作台上。

具体的，数字多用表的换取过程为：在对数字多用表进行测量之前，先将装有待测数字多用表的仪器车推到指定位置，并启动PLC控制程序。PLC控制系统7先控制机械手8移动，使机械手8末端的测试夹具9移动至数字多用表的正上方，再利用超声波测距仪11检测超声波测距仪11与待测数字多用表的上表面之间的距离，进而PLC控制系统7根据该距离控制机械手8的测试夹具9移动至数字多用表的上表面。然后，四个SMC微型吸盘10开始吸取数字多用表，当真空度达到要求后，机械手8便可以通过四个SMC微型吸盘10吸起数字多用表，吸起后，PLC控制系统7再控制机械手8移动，将数字多用表置于测试工作台上。当数字多用表的测量结束后，依然依据机械手8和四个SMC微型吸盘10将已经测量过的数字多用表移动至内盛检测完毕的数字多用表的小车内，并重复上述过程，抓取下一个待测数字多用表，从而实现数字多用表的自动换取。

为了实现线缆的自动插拔，本实施例所提供的测量装置还包括安装于测试夹具9上的视觉相机12和线缆插拔夹具13。所述PLC控制系统7分别与视觉相机12和线缆插拔夹具13通信连接。

所述视觉相机12用于拍摄数字多用表的表面图像，并将表面图像传输至PLC控制系统7，PLC控制系统7用于根据表面图像确定数字多用表上所有插孔的位置，并根据所有插孔的位置，控制机械手8移动，并利用线缆插拔夹具13将电源线缆、控制线缆和测试线缆插入数字多用表上对应的插孔内，从而完成线缆的自动插入，在测试结束后，同样利用线缆插拔夹具13和视觉相机12拔出多个线缆，从而实现线缆的自动插拔。

具体的，线缆自动插拔的过程为：机械手8携带视觉相机12移动到数字多用表的表面500mm之处开始拍摄，确定电源插孔的具体位置。再由机械手8通过线缆插拔夹具13夹持电源插头，依据视觉相机12提供的电源插孔的位置数据将电源插头准确(误差≤0.1mm)插入电源插孔。电源线缆插好后，机械手8携带视觉相机12至仪器表面500mm处进行拍摄，获取其他各插孔的位置数据，机械手8逐个夹取插头并准确插入各插孔，从而完成测试线缆和控制线缆的插入。然后通过按键触碰夹具触碰数字多用表，给数字多用表上电，利用测量装置完成数字多用表的测量，测量完毕后机械手8逐个拔掉电源线缆、测试线缆和控制线缆，并分别将线缆放置到原始位置，从而实现线缆的自动插拔。

机械手8末端共有三个电机，可以实现X、Y、Z三个方向的运动控制。X、Y轴电机作为运动电机，Z轴电机作为插线电机。为了使机械手8能够更好地完成插线任务，预先进行插线测试。规定机械手8的坐标方向为：当机械手8面向模块时，左为X轴负向、右为X轴正向；下为Y轴正向、上为Y轴负向；外为Z轴正向、里为Z轴负向。插线测试时，视觉识别软件首先根据数据库中的位置值进行粗定位，粗定位结束后再将经由图像处理后的位置数据传递给PLC控制部分进行细定位，最后控制Z轴推动插头进行插线测试。具体的，当插头要插哪一个插孔时，就要首先根据输入信息找到插孔对应的颜色识别块，再在数据库中找到此颜色识别块对应的编码器的位置，并转换成电机的脉冲数，控制步进式电机X轴、Y轴两个方向快速运动到颜色识别块处，使视觉相机12能清晰地显示颜色块，并采集一帧图像，通过边缘检测算法提取颜色标识块的边缘信息，然后求出颜色标识块的4个顶点，利用边缘信息和模块的几何尺寸信息及检测点相对于模块边缘的相对位置来计算下一步定位的位置控制值，最后显示图像坐标值及倾斜角度。根据待测插线与识别块的位置关系计算出插头运动的脉冲数，移动到待插孔处。

作为一种可选的实施方式，所述线缆插拔夹具13包括气动手指和夹爪，PLC控制系统7分别与气动手指和夹爪通信连接。气动手指用于抓取电源线缆、控制线缆或测试线缆。夹爪用于在气动手指将电源线缆、控制线缆或测试线缆插入数字多用表上对应的插孔内时，对数字多用表进行固定。线缆插拔夹具13安装于伸缩气缸上，工作时会伸出，完成线缆的插拔，在用SMC微型吸盘10抓取数字多用表时，该线缆插拔夹具13会在伸缩气缸的带动下回缩，进而四个SMC微型吸盘10开始抓取数字多用表。

另外，为了实现数字多用表在测试工作台上的固定，本实施例的测量装置还包括设备固定装置。该设备固定装置安装于测试工作台上，并与PLC控制系统7通信连接，设备固定装置用于对数字多用表进行固定。

由于大多数的数字多用表外部都会配备专用的胶套作为保护层，故当数字多用表正常放置于水平的测试工作台上之后，数字多用表的顶面与水平面并不是平行状态。因此，本实施例中，机械手8携带视觉相机12移动到数字多用表的正表面(也即可以识别仪器型号的一面)500mm之处开始拍摄，得到数字多用表的表面图像。PLC控制系统7还用于根据表面图像确定数字多用表的型号，并将型号发送至设备固定装置。所述设备固定装置包括Z轴顶紧装置，设备固定装置根据型号驱动所述Z轴顶紧装置向上移动适当的距离，直至数字多用表的顶面与水平面平行，使数字万用表处于水平状态。此外，设备固定装置还包括X轴夹紧装置和Y轴夹紧装置。在数字多用表处于水平状态后，先利用Y轴夹紧装置夹紧数字多用表的底部保持稳定，再通过X轴夹紧装置慢慢推进，直到数字多用表被完全夹紧。设备固定装置的顶部设计了一款V字型垫片，可利用垫片与表层的胶套摩擦力，使数字多用表在Z轴方向保持固定，最终使数字多用表在X轴、Y轴、Z轴方向完全固定。

本实施例的测量装置通过智能检测、精确计算，实现仪表放置精准到位、线缆插头准确无误的插入插孔和从插孔拔出、测试过程智能、高效、有序，整个过程由机械手8和PLC控制系统7统一协调，依次完成数字多用表的抓取、放置至工作台，然后按测试要求完成相关线缆的插拔和连接，为数字多用表的测试过程做好准备。

本实施例所提供的一种数字多用表全自动测量装置，将智能视觉传感器、智能机械手引入数字多用表的测量，控制机械手实现数字多用表的抓取、定位、线缆的插拔等工作，在转换开关的辅助下实现了全自动测量。主控部分摒弃传统的单片机或者其他芯片做CPU的控制方法，直接采用工控机1控制USB数字I/O设备，同时在面板上设计了与多功能校准源和被测数字多用表对应的端口，测试前将所有测试线缆一次插好，在测试功能转换时无需换线，由开关控制，利用不同开关通路的切换，实现数字多用表电压、电流、电阻所有功能的测量。集设备抓取和线缆插拔功能为一体，在视觉传感器的配合可以实现被测设备及插孔的精确定位，具有定位精度高、使用灵活的特点。

本实施例是在对数字多用表自动化测量技术研究的基础上结合机械手、机器视觉、传感器等能化设备建立一套基于人工智能的数字多用表智能化测量装置，初步实践人工智能技术与传统计量设备的结合，深入开展计量测试中“机器换人”的可行性研究。以机械手、机器视觉、传感器等设备为主体的智能化测量装置，与传统的自动化校准装置相比，系统更可靠、更先进，更高效率、更低成本，可以实现数字表测量作业的标准化，自动化，减少大量人员配备，提升计量测试能力，降低人员成本，实现了真正意义上的无人值守全自动智能化测量。集智能机械手、视觉传感器、数字表测量功能转换开关、测试夹具、PLC控制系统、数字表自动测试软件、PLC机械手控制软件为一体，设计出基于人工智能的数字多用表全自动测量装置。该装置集数字多用表的交直流电压、交直流电流、电阻测量参数为一体，可满足现有实验室高精度数字多用表的测量需求，在各个生产场所及计量部门都具有很高的推广价值和实用意义。该装置还具有较强的通用性，装置采用了模块化设计思想，即被测数字多用表不同测量功能的硬件及软件均被设计为模块化，具有良好的通用性、扩展性，通过适当增加部分夹具和编制相应的软件就能实现其他不同型号数字多用表的测量，同时软件具有人机界面友好、操作简单，使用灵活的特点，这种开放式系统，适应了现在新的被测数字多用表不断出现的技术趋势，也更有利于系统的二次开发及维护。

实施例2：

本实施例用于提供一种数字多用表全自动测量方法，控制如实施例1所述的测量装置进行工作，如图6所示，所述测量方法包括如下步骤：

S1：根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号；所述测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求；

S2：根据所述控制信号，控制数字表测量功能转换开关5中的多个继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换；

S3：根据所述控制信号，利用多功能校准源6输出不同类型的信号；所述信号与所述测试功能需求相对应；所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号。

在步骤S1之前，所述测量方法还包括：

利用PLC控制系统7控制机械手8移动，直至机械手8末端的测试夹具9移动至所述数字多用表的正上方；

利用超声波测距仪11检测超声波测距仪11与所述数字多用表之间的距离，并将所述距离传输至所述PLC控制系统7；

根据所述距离，利用所述PLC控制系统7控制所述机械手8移动，直至所述机械手8末端的测试夹具9移动至所述数字多用表的上表面；

利用SMC微型吸盘10吸取所述数字多用表；

利用所述PLC控制系统7控制所述机械手8移动，将所述数字多用表置于测试工作台上。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种数字多用表全自动测量装置，其特征在于，所述测量装置包括工控机、多功能校准源和数字表测量功能转换开关；

所述工控机分别与所述多功能校准源和所述数字表测量功能转换开关通信连接；所述工控机用于根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号；所述测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求；

所述数字表测量功能转换开关分别与所述多功能校准源和所述数字多用表相连接；所述数字表测量功能转换开关包括多个继电器开关；所述数字表测量功能转换开关用于根据所述工控机发出的控制信号控制多个所述继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换；

所述数字表测量功能转换开关包括继电器开关K1、继电器开关K2、继电器开关K3、继电器开关K4、继电器开关K5和继电器开关K6；

所述继电器开关K1一端分别与所述多功能校准源的V+引脚和V-引脚相连接，另一端分别与所述数字多用表的V+引脚和V-引脚相连接；

所述继电器开关K2一端分别与所述多功能校准源的S+引脚和S-引脚相连接，另一端分别与所述数字多用表的S+引脚和S-引脚相连接；

所述继电器开关K3一端与所述多功能校准源的V-引脚相连接，另一端与所述数字多用表的V-引脚相连接；

所述继电器开关K4一端与所述多功能校准源的I₁+引脚相连接，另一端与所述数字多用表的I+引脚相连接；

所述继电器开关K5一端与所述多功能校准源的I₂+引脚相连接，另一端与所述数字多用表的I+引脚相连接；

所述继电器开关K6一端与所述多功能校准源的I₂-引脚相连接，另一端与所述数字多用表的V-引脚相连接；

当进行交直流电压及两线电阻功能测试时，继电器开关K1闭合，其它继电器开关打开；当进行四线电阻功能测试时，继电器开关K1和继电器开关K2闭合，其它继电器开关打开；当进行电流<2A的小电流测试时，继电器开关K3和继电器开关K4闭合，其它继电器开关打开；当进行电流>2A的大电流测试时，继电器开关K5和继电器开关K6闭合，其它继电器开关打开；

所述多功能校准源用于根据所述工控机发出的控制信号输出不同类型的信号；所述信号与所述测试功能需求相对应；所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号；

所述测量装置还包括PLC控制系统、机械手以及安装于所述机械手末端的测试夹具；所述PLC控制系统分别与所述工控机和所述机械手通信连接；所述测试夹具上安装有SMC微型吸盘和超声波测距仪；所述PLC控制系统分别与所述SMC微型吸盘和所述超声波测距仪通信连接；

所述PLC控制系统用于控制所述机械手移动；

所述超声波测距仪用于在所述机械手末端的测试夹具移动至所述数字多用表的正上方时，检测所述超声波测距仪与所述数字多用表之间的距离，并将所述距离传输至所述PLC控制系统；所述PLC控制系统用于根据所述距离控制所述测试夹具移动至所述数字多用表的上表面；

所述SMC微型吸盘用于在所述机械手末端的测试夹具移动至所述数字多用表的上表面后，吸取所述数字多用表；

所述PLC控制系统还用于在所述SMC微型吸盘吸取所述数字多用表后，通过控制所述机械手移动将所述数字多用表置于或取离测试工作台上；

所述测量装置还包括安装于所述测试夹具上的视觉相机和线缆插拔夹具；所述PLC控制系统分别与所述视觉相机和所述线缆插拔夹具通信连接；

所述视觉相机用于拍摄所述数字多用表的表面图像，并将所述表面图像传输至所述PLC控制系统；

所述PLC控制系统用于根据所述表面图像确定所述数字多用表上所有插孔的位置；

所述PLC控制系统还用于根据所述所有插孔的位置，控制所述机械手移动，并利用所述线缆插拔夹具将电源线缆、控制线缆和测试线缆插入或拔出所述数字多用表上对应的插孔内；

所述线缆插拔夹具包括气动手指和夹爪；

所述PLC控制系统分别与所述气动手指和所述夹爪通信连接；

所述气动手指用于抓取电源线缆、控制线缆或测试线缆；

所述夹爪用于在所述气动手指将电源线缆、控制线缆或测试线缆插入所述数字多用表上对应的插孔内时，对所述数字多用表进行固定；

所述测量装置还包括设备固定装置；所述设备固定装置安装于所述测试工作台上；所述设备固定装置与所述PLC控制系统通信连接；所述设备固定装置用于对所述数字多用表进行固定；

所述PLC控制系统还用于根据所述表面图像确定所述数字多用表的型号，并将所述型号发送至所述设备固定装置；

所述设备固定装置包括Z轴顶紧装置；所述设备固定装置根据所述型号驱动所述Z轴顶紧装置向上移动，直至所述数字多用表的顶面与水平面平行。

2.如权利要求1所述的一种数字多用表全自动测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括连接于所述工控机和所述数字表测量功能转换开关之间的USB接口和数字I/O卡；

所述USB接口分别与所述工控机和所述数字I/O卡通信连接；所述USB接口用于输出所述工控机发出的控制信号，并将所述控制信号传输至所述数字I/O卡；

所述数字I/O卡与所述数字表测量功能转换开关通信连接；所述数字I/O卡用于根据所述控制信号输出数字信号，并将所述数字信号传输至所述数字表测量功能转换开关；

所述数字表测量功能转换开关用于根据所述数字信号控制多个所述继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换。

3.如权利要求2所述的一种数字多用表全自动测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括连接于所述数字I/O卡和所述数字表测量功能转换开关之间的继电器驱动电路；

所述继电器驱动电路包括光电耦合器和三极管放大电路；所述光电耦合器和所述三极管放大电路相连接；所述继电器驱动电路用于驱动所述数字表测量功能转换开关的多个所述继电器开关动作。

4.一种数字多用表全自动测量方法，控制如权利要求1-3任一项所述的测量装置进行工作，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号；所述测试功能需求包括电压测试功能需求、电流测试功能需求和电阻测试功能需求；

根据所述控制信号，控制数字表测量功能转换开关中的多个继电器开关动作，实现所述测试功能需求所需的测试线缆的切换；

根据所述控制信号，利用多功能校准源输出不同类型的信号；所述信号与所述测试功能需求相对应；所述信号的类型包括电压信号、电流信号和电阻信号；

在所述根据用户对数字多用表的测试功能需求发出控制信号之前，所述测量方法还包括：

利用PLC控制系统控制机械手移动，直至机械手末端的测试夹具移动至所述数字多用表的正上方；

利用超声波测距仪检测超声波测距仪与所述数字多用表之间的距离，并将所述距离传输至所述PLC控制系统；

根据所述距离，利用所述PLC控制系统控制所述机械手移动，直至所述机械手末端的测试夹具移动至所述数字多用表的上表面；

利用SMC微型吸盘吸取所述数字多用表；

利用所述PLC控制系统控制所述机械手移动，将所述数字多用表置于或取离测试工作台上；

利用视觉相机拍摄所述数字多用表的表面图像，并将所述表面图像传输至所述PLC控制系统；

根据所述表面图像，利用所述PLC控制系统确定所述数字多用表上所有插孔的位置，并根据所述所有插孔的位置，控制所述机械手移动，利用线缆插拔夹具将电源线缆、控制线缆和测试线缆插入或拔出所述数字多用表上对应的插孔内；

利用设备固定装置对所述数字多用表进行固定；

根据所述表面图像，利用所述PLC控制系统确定所述数字多用表的型号，并将所述型号发送至所述设备固定装置；

根据所述型号，利用所述设备固定装置驱动Z轴顶紧装置向上移动，直至所述数字多用表的顶面与水平面平行。