CN117593310B - 一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能表检定技术领域，公开了一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法和装置，其技术方案要点包括如下步骤：响应于图像检测指令，获取待检测电能表的型号和检测阶段，确定对应的检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围；对检测台上的电能表进行初次图像获取；将初次图像与标准图像进行初次图像对比检测；对于初次图像对比检测合格的电能表，采用测试力范围内的作用力对检测部位进行测试拆卸；对于电能表进行二次图像获取；对二次图像和初次图像进行二次图像对比检测，获得电能表检测结果；两次图像检测能够从不同的装配质量检测角度对电能表进行检测，确保出厂的电能表装配质量。

Description

一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法和装置

技术领域

本发明涉及电能表检定技术领域，更具体地说，它涉及一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法和装置。

背景技术

目前有关于电能表的出厂检定技术，大多集中在电能表指针性能检定、显示屏性能检定等方面，因为这是与电能表的使用场景直接相关的，因此相应的检定技术也主要在上述方向进行着重发展和提升。

但是有关于电能表本身装配质量的检测技术还存在着落后和不准确的缺陷，目前对于电能表装配质量的检测主要是通过工作人员手工来检测的，例如为了确定电能表中零部件是否装配到位，流水线的装配人员在进行对应部件的装配之后，会手动摇一下电能表，如果没有异响，并且从外部查看不缺少螺丝或零件，那么就会认定螺丝和零件等均已装配完好，但是实际上一个电能表的内部如果出现少量螺丝缺失或者螺丝未拧紧、部件之间未完全稳定装配，也不会发生异响，在电能表外部也不会显示出来，那么此种情况就会被忽略过去，但是在后续的实际使用中将会直接影响电能表的使用寿命和质量。

因此对于市场上的电能表装配质量检测的设备技术空白情况，有必要设计一种具有准确检测效率的电能表装配质量检测的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法和装置，包括两次图像对比检测，第一次检测可以判断电能表是否存在明显的装配缺陷，第二次检测可以检测出不可见的装配质量缺陷，两次图像检测能够从不同的装配质量检测角度进行检测，确保出厂的电能表装配质量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，包括如下步骤：

S1、响应于图像检测指令，获取待检测电能表的型号和检测阶段，并根据型号和检测阶段，确定对应的检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围；

S2、在检测姿态、标准图像确定后，对检测台上的电能表进行初次图像获取，即将电能表摆放成所述检测姿态，并获取初次图像；

S3、将获取到的初次图像与对应的标准图像进行初次图像对比检测，若初次图像对比检测合格，执行下一步，若初次图像对比检测不合格，则将当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格；

S4、对于初次图像对比检测合格的电能表，采用测试力范围内的作用力对检测部位进行测试拆卸；

S5、执行测试拆卸后，对于电能表进行二次图像获取，即将电能表摆放成检测姿态，并获取二次图像；

S6、对获取到的二次图像和初次图像进行二次图像对比检测，若二次图像对比检测合格，则将当前电能表记为检测合格，若二次图像对比检测不合格，将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格。

作为本发明中方法的一种优选技术方案，每个型号的电能表都对应设置有至少一个检测阶段，每个检测阶段都对应设置有至少一个能展示当前检测阶段检测部位的检测姿态，每个检测姿态都对应设置有唯一的标准图像，所述标准图像为当前型号的电能表在当前检测阶段、当前检测姿态下对应检测部位装配合格的图像，所述电能表的型号、检测阶段、检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围均保存在检测信息库内。

作为本发明中方法的一种优选技术方案，所述检测信息库还保存有与标准图像关联的检测环境参数；

S1中，在获取到待检测电能表的型号和检测阶段后，根据待检测电能表的型号和检测阶段，确定对应的检测环境参数，在初次图像获取之前，按照所述检测环境参数，对检测环境进行相应的环境设置。

作为本发明中方法的一种优选技术方案，所述初次图像对比检测包括：先对初次图像和标准图像进行全范围低像素对比，若对比一致，再对初次图像和标准图像中对应于检测部位的部分进行高像素对比，若对比一致，则初次图像对比检测合格；若低像素对比或高像素对比有一项不一致，则初次图像对比检测不合格；

S3中，将当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格后，将初次图像和标准图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将所述编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

作为本发明中方法的一种优选技术方案，所述二次图像对比检测为：识别二次图像和初次图像中对应于检测部位的部分是否存在区别，若没有区别，则记录当前电能表检测合格，若存在区别，则将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格；

S6中，在当前电能表检测合格后，将当前电能表分拣至合格区域；在当前电能表记录为二次图像对比检测不合格后，将二次图像和初次图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将所述编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，包括检测箱和主机，所述检测箱内设置有操作台、姿态调整机构、测试拆解机构以及图像获取机构；

所述操作台的顶部台面用于盛放电能表；

所述姿态调整机构，用于将所述操作台上摆放的电能表在操作台上方变换姿态；

所述图像获取机构用于对电能表进行图像获取；

所述测试拆解机构用于对姿态调整机构夹取的电能表执行测试拆卸；

所述主机用于控制所述操作台、所述姿态调整机构、所述测试拆解机构以及所述图像获取机构，执行上述方法。

作为本发明中装置的一种优选技术方案，所述操作台设于所述检测箱的底部，所述操作台包括可拆卸连接的旋转底座和承托板，所述承托板设于所述旋转底座的顶面，所述承托板的顶面设置有与待检测电能表匹配的放置槽；

所述姿态调整机构包括两组相互配合的抓取机械手，所述抓取机械手包括竖直滑轨、移动座、旋转座、伸缩抵杆，两组所述竖直滑轨相对的设置于所述旋转底座的两侧，所述竖直滑轨的背面与所述检测箱的内部固定连接，所述移动座与所述竖直滑轨滑动连接，所述旋转座的固定部与所述移动座固定连接，所述旋转座的旋转部与所述伸缩抵杆的一端固定连接，所述伸缩抵杆的的另一端用于抵触连接待检测电能表；

所述图像获取机构包括工业相机，所述工业相机的顶端与所述检测箱顶板底面固定连接，所述工业相机设于所述承托板的正上方；

所述测试拆解机构包括若干组拆解机械手，所述拆解机械手包括安装座、万向机械臂、测试力作用部件；所述安装座的一端与所述检测箱的内壁固定连接，所述万向机械臂的两端分别与所述安装座的另一端和所述测试力作用部件的一端连接。

作为本发明中装置的一种优选技术方案，所述测试力作用部件包括旋转作用部件和插拔作用部件；

所述旋转作用部件包括旋转台、旋转套筒、旋转内杆、扭转弹簧以及拆卸头，所述旋转台的固定部用于与万向机械臂连接，所述旋转台的旋转部与所述旋转套筒连接，所述旋转套筒封闭的一端内部设置有突出的圆形凸台，所述旋转内杆的一端设置由于所述圆形凸台匹配的圆形卡槽，所述旋转内杆的圆形卡槽和所述旋转套筒的圆形凸台可转动的嵌合连接，所述旋转套筒和所述旋转内杆之间配置有扭转弹簧，所述扭转弹簧在所述旋转内杆和所述旋转套筒存在相对旋转时产生反作用力，所述旋转内杆原理所述圆形卡槽的一端与所述拆卸头配接；

所述插拔作用部件包括伸缩台、插拔固定架、插拔移动架以及压缩弹簧，所述伸缩台的固定部与所述万向机械臂连接，所述插拔固定架和所述插拔移动架均是截面为“匚”的架体，所述插拔固定架包括从顶到底依次固定连接的第一顶部横板、第一竖板、第一底部横板，所述插拔移动架包括从顶到底依次固定连接的第二顶部横板、第二竖板以及第二底部横板，所述第二顶部横板设于所述第一顶部横板和所述第一底部横板之间，所述压缩弹簧连接于所述第二顶部横板的底面和第一底部横板的顶面之间，所述第一顶部横板与所述第一竖板的内侧之间为纵向滑动连接，所述第二底部横板的自由端截面为锐角。

作为本发明中装置的一种优选技术方案，所述检测箱内设置有灯光调节机构，所述灯光调节装置包括若干个独立灯珠、灯珠控制器以及亮度传感器，所述灯珠控制器用于控制所述独立灯珠亮灯的数量和位置，所述亮度传感器用于获取所述检测箱内的亮度，所述亮度传感器和所述灯珠控制器分别与主机电性连接；

所述检测箱为全遮光箱体，所述检测箱的内壁设置有反光板，所述检测箱的箱侧板设置有电动开合的箱门，所述箱门设置于所述检测箱对应于所述检测台的位置。

作为本发明中装置的一种优选技术方案，所述主机设置有显示屏、输入键盘，所述检测箱的箱壁对应于所述主机位置设置有操作口，所述显示屏和所述输入键盘均设置在所述操作口区域内；所述主机内还设置有数据传输模块和数据存储模块，所述数据传输模块包括有线数据线和无线通信器，所述数据存储模块用于存储检测信息。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的方法和装置，根据电能表的装配流程，为每一种型号的电能表都设置了至少一个检测阶段，并且针对于每个检测阶段设置了至少一种检测姿态，并且该检测姿态能够最大程度的向工业相机展示了检测部位，同时还能够方便后续的测试拆解机构对于检测部位的检测拆卸，因此能够全面的对需要检测的装配部位进行图像检测，并且提前对每一种型号的电能表都提前保存了相关的检测信息库，从而能够在实际的图像检测时能够直接调用，方便高效的获得电能表的装配质量；

在本发明的方法和装置中，对于整个电能表的图像检测，不仅仅通过标准图像对检测部位的图像进行初检，能够发现电能表中零件缺失、装配位置错误等装配瑕疵，还进一步的设置了测试拆解的流程，通过装置中姿态调整机构和测试拆解机构的配合，能够对被测电能表中的检测部位进行测试拆卸，并在测试拆卸完成后，将测试拆卸前后的图像进行对比，判断测试拆卸是否对被测电能表产生影响，由于采用的测试力是对应于装配质量的，因此就可以通过两次图像的对比结果获得电能表的装配质量结果。整个图像检测包括两次图像对比检测，第一次检测可以判断电能表是否存在明显的装配缺陷，只有第一次检测合格后，才会进行第二次检测，而第二次检测可以检测出不可见的装配质量缺陷，两次图像检测能够从不同的装配质量检测角度进行检测，确保出厂的电能表装配质量是合格的，减少后续出厂后电能表出现故障的可能性，提升用户体验度。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的装置示意图；

图3是本发明的旋转作用部件示意图；

图4是本发明的旋转作用部件内部示意图；

图5是本发明的插拔作用部件示意图。

图中：1、检测箱；2、操作台；3、主机；4、旋转底座；5、承托板；6、竖直滑轨；7、移动座；8、旋转座；9、伸缩抵杆；10、工业相机；11、安装座；12、万向机械臂；13、测试力作用部件；14、旋转台；15、旋转套筒；16、旋转内杆；17、扭转弹簧；18、拆卸头；19、伸缩台；20、插拔固定架；21、插拔移动架；22、压缩弹簧；23、独立灯珠。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，包括如下步骤：

S1、在图像检测装置接收到图像检测指令后，响应于图像检测指令，先获取待检测电能表的型号和检测阶段，并根据型号和检测阶段，从检测信息库中查询并获取对应的检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围；

在检测信息库中，针对于每个型号的电能表，根据工序需要，都设置了至少一个检测阶段，并对每个检测阶段根据当前检测阶段的检测部位设置了至少一个检测姿态，针对于每个检测姿态还设置了对应的标准图像，标准图像用于显示在装配合格状态下检测部位的图像，检测部位即图像检测中重点要检测的装配位置，并且每个检测姿态和检测部位是相对应的，当电能表处于检测姿态时，主要是为了更好的暴露检测部位，以便于实际的图像获取和后续测试拆卸的动作，需要说明的是标准图像中不仅仅包括了检测部位的图像，还包括了检测部位周围的图像，并且在标准图像设立时，就已经对检测部位进行了范围标记，从而方便后续的图像检测。

因此，在检测信息库中，已经提前存储了与每个型号电能表对应的检测阶段、检测姿态、检测部位以及标准图像，在实际检测时，在已知电能表型号和检测阶段的情况下，可以方便的获取到对应的检测姿态、检测部位以及标准图像。

需要说明的是，本发明的图像检测方法和图像检测装置，在实际使用时，一般是设置在电能表的生产流水线当中的，在流水线中某个阶段是只针对于一种型号和同一个生产阶段的电能表进行装配的，例如内部零件装配阶段和外壳装配阶段，两个阶段都分别需要装配质量检测，如果只有最终出厂时才进行装配质量检测，那么在后续外壳装配质量检测时，已经观察不到内部零件的装配状态了，达不到更全面的装配质量检测效果，而在实际检测中，一般是在电能表装壳前后分别设置了检测阶段，装壳前的图像检测，可以保证没有内部零件缺失或装配不到位，而装壳后的图像检测，则可以保证外部装配零件完成。

因此在需要进行电能表的装配质量进行检测时，相关的工作人员可以提前根据生产流水线的加工步骤和加工电能表的型号，在图像检测装置当中选择设置待检测电能表的型号和检测阶段，使其可以用于当前流水线的长时间的电能表图像检测；

同时，本发明的图像检测装置在实际工作时，在流水线上还存在着配合检测工作的辅助机械手等单元，在实际检测时，由位于图像检测装置一旁的辅助机械手来完成拦截待检测电能表的工作，在拦截到待检测电能表后，还会通过相应的感应单元感应到拦截成功的动作，并同时发出图像检测指令，即本发明中的图像检测指令是在拦截到流水线上的待检测电能表后才发出的，这时图像检测装置响应于图像检测指令，获取提前设置好的待检测电能表型号和检测阶段，并从检测信息库中获取对应的检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围，再继续开展后续的图像检测工作。

还需要注意的是，辅助机械手是用于辅助本发明的图像检测装置所设置的，主要是用在流水线场景中，可以有助于实现全自动化的检测，在一些特殊情况，例如次品二次检测的场合，由于数量少，一般会由工作人员手动进行电能表的取放，此时图像检测指令和待检测电能表的型号以及检测阶段也由工作人员手动发出或设置。

在检测信息库中还保存有与标准图像关联的检测环境参数；在获取到待检测电能表的型号和检测阶段后，根据待检测电能表的型号和检测阶段，确定对应的检测环境参数，在初次图像获取之前，按照检测环境参数，对检测环境进行相应的环境设置，从而实现和标准图像相同的检测环境参数，以便在后续图像采集时，得到与标准图像误差更小的图像，提高后续的图像检测准确率。

一般的检测环境参数主要是指环境亮度参数，而影响图像的因素也主要是亮度，因此在本发明的S1中，还需要执行对于环境亮度的调节，使其亮度参数可以和标准图像中的亮度参数相匹配。

S2、在检测姿态、标准图像确定后，对检测台上的电能表进行初次图像获取，即将电能表摆放成检测姿态，展示出检测部位，获取初次图像；

S3、将获取到的初次图像与对应的标准图像进行初次图像对比检测，若初次图像对比检测合格，执行下一步，若初次图像对比检测不合格，则将当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格；

在当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格后，将初次图像和标准图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

具体的，初次图像对比检测包括：先对初次图像和标准图像进行全范围低像素对比，若对比一致，再对初次图像和标准图像中对应于检测部位的部分进行高像素对比，若对比一致，则初次图像对比检测合格；若低像素对比或高像素对比有一项不一致，则初次图像对比检测不合格；

其中先进行全范围低像素对比，能够快速确认待检测电能表是否存在大的装配缺陷，例如零件缺失、零件未装配等，还有就是确认S1获取到的待检测电能表的型号或检测阶段是否正确，当电能表的型号或检测阶段与标准图像不匹配时，就直接会造成初次图像和标准图像差异很大，因此只需要少量的全范围低像素的计算量，就能够判断出型号或检测阶段错误的情况，能够整体的提升自动化检测的效率，若是初次图像检测一开始就使用全范围高像素对比，虽然也能够获得精准的计算效果，但是这将造成较大的资源浪费，不利于高效率的自动化生产目标；

在全范围低像素对比合格之后，即可以确定被检测电能表没有大范围的装配缺陷，这时再对初次图像进行精细化的高像素对比，且此时的高像素对比是只针对于检测部位的，因此可以使用更少的计算资源，来获得精准的检测结果。相比于传统的图像检测对比，即直接使用高像素对全部图像对比的方式，能够在保证检测精确程度的情况下，大幅度节约图像检测的计算强度，从而提升检测效率。

有关于低像素对比和高像素对比，其具体操作原理和方法为：在S2中获取到的初次图像的像素和分辨率是固定的，这是由本发明中图像检测装置中工业相机的自身性能决定的，此时初次图像的像素被认定为最高对比像素，在实际的初次图像对比检测中，根据图像本身的性质，可以将初次图像看做是在高度方向和宽度方向上均匀分布的若干个像素点，那么低像素对比则是：在初次图像中均匀选取出若干数量的像素点，将其与标准图像上相同位置的像素点，进行光影和色彩的对比；高像素对比则是：在初次图像的检测部位的区域均匀选取出若干数量的像素点，将其与标准图像上相同位置的像素点，进行光影和色彩的对比。并且低像素对比中两个相邻的被选中的像素点之间距离，是大于高像素对比中两个相邻的被选中的像素点的，也就是说，低像素对比的精度远远小于高像素对比的精度。在低像素对比中，只在初次图像中均匀的选取了部分像素点进行了对比检测，其对比精度不高，在实际对比计算时，相比于整个初次图像和标准图像的全像素对比来说，其计算量大大减小，从而可以很快得出计算结果。在高像素对比中，由于低像素对比已经确认了电能表的装配位置合格，则只在检测部位进行精度更高的像素对比，那么对比的图像范围已经大大缩减，使得最终的计算量还是大幅度减少，即得出对比计算结果的速度也有保证，使得整体的初次图像对比检测效率得以提升。

需要注意的是，关于低像素对比和高像素对比选取像素点的精度可以根据实际需求来灵活设定，总体上需要保证低像素对比选取的全部像素点能够代表电能表上所有装配部件的装配位置，高像素对比选取的全部像素点能够代表检测部位的装配细节。

S4、对于初次图像对比检测合格的电能表，采用测试力范围内的作用力对检测部位进行测试拆卸；

其中测试力范围对应了电能表检测部位装配合格状态的安装作用力，即测试力范围的最大值为一个装配合格的电能表中对应装配部位能够承受的最大拆解力，若是使用了没有超过测试力范围的作用力，就能将对应检测部位拆卸下来了，那么就可以说明对应的检测部位没有装配合格，是达不到出厂标准的，因此在此步骤中，会使用测试力范围内的作用力对被测电能表进行测试拆卸，若是拆卸成功，则装配不合格，若是拆卸失败，那么认定被测电能表的对应检测部位装配合格，关于拆卸是否成功或失败，则由S5和S6的步骤来判定；

S5、执行测试拆卸后，对于电能表进行二次图像获取，即将电能表摆放成检测姿态，也就是将检测部位暴露出，便于获取二次图像；

S6、对获取到的二次图像和初次图像进行二次图像对比检测，若二次图像对比检测合格，则将当前电能表记为检测合格，若二次图像对比检测不合格，将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格。

在二次图像对比检测合格后，将当前电能表分拣至合格区域，使其能够顺利进入后续加工步骤；

在当前电能表记录为二次图像对比检测不合格后，将二次图像和初次图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

其中，二次图像对比检测为：识别二次图像和初次图像中对应于检测部位的部分是否存在区别，若没有区别，则记录当前电能表检测合格，若存在区别，则将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格；

二次图像对比检测是只针对于检测部位的，原因在于S4步骤中，只是针对于检测部位进行了测试拆卸，并且只检测二次图像和初次图像是否存在区别，初次图像和二次图像都是当前电能表的图像，因此通过对当前电能表前后的图像对比就能够得知测试拆卸是否对当前电能表造成影响，这一操作只需要检测更小的范围，并且只使用低像素对比就可以发现是都存在区别，因此可以大大减少计算量，同时提高检测效率。

关于检测二次图像和初次图像中关于检测部位是否存在区别这一点，便是在检测S4步骤中的测试拆卸是否对检测部位产生影响，若存在图像上的差别，则可以说明S4中测试拆卸对检测部位产生了形变影响，即说明被测电能表对应的装配部位装配质量不合格，这时候便可以对电能表进行分拣了。

需要说明的是，两次图像对比检测对于结果的判断标准是不同的，在初次图像对比检测中，对于螺丝螺母等部件，图像对比检测是不限定其零件方向的，其需要识别的只是对应的检测部位存在装配零件即可，如果标准图像和初次图像中的螺丝的线槽角度不同，也还是会认定检测合格；但是在二次图像对比检测中，是要严格对比初次图像和二次图像的螺丝线槽角度的，因此如果螺丝的角度发生转动，则可以说明在测试拆卸步骤，已经对检测部位产生了影响，其装配质量是不合格的，所以在二次图像对比检测的判断装配合格的标准是：需要检测部位的图像完全相同。

在本发明方法的S3和S6中，都涉及到了对于不合格的被测电能表进行分拣，将其分拣至不合格区域，并且在检测到被测电能表初次图像对比检测不合格和二次图像对比检测不合格的时候，对存在不合格的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将编号打印至标签对当前被测电能表进行标记。由于在实际生产过程中，合格区域的电能表和不合格区域的电能表是分开输送的，那么就可以方便的对不合格的电能表进行单独处理，以便于工作人员检查和维修，并且不合格的电能表都存在用于标记的标签，因此相应的工作人员可以直接获得当前电能表的不合格的原因，而不用重新对电能表检测，以便于快速进行检修，提高整体检修效率。

需要说明的是，对于被测电能表的分拣，也是通过辅助机械手来进行分拣，辅助机械手是根据图像检测装置得出的图像检测结果来进行分拣操作的。

还需要说明的是，在本发明方法的S1中，所确定的检测姿态、检测部位、标准图像的数量是不唯一的，因此在S2中，如果检测姿态不唯一的话，在一个检测姿态的初次图像获取完成后，还会继续变换检测姿态，再获得对应的初次图像，直至所有的检测姿态的初次图像都被获取到；同理，在S3中，也是针对于所有的检测姿态下对应的初次图像和标准图像进行的检测操作，并且只要有一个检测姿态的初次图像对比检测不合格，那么当前电能表就是初次图像对比检测不合格的，只有所有的检测姿态的初次图像对比检测都合格了，才会进入到S4的步骤。在S4中，也是对所有的检测部位分别进行测试拆卸，在S5中，也是对所有检测姿态下的二次图像进行获取，在S6中，同样是对所有的二次图像进行二次图像对比检测，只有所有的二次图像对比检测都合格，才会将当前电能表记为检测合格。

对应于上述方法，如图2-5所示，本发明还提供一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，包括检测箱1和主机3，检测箱1内设置有操作台2、姿态调整机构、测试拆解机构以及图像获取机构；

如图2所示，检测箱1内设置有灯光调节机构，灯光调节装置包括若干个独立灯珠23、灯珠控制器以及亮度传感器，灯珠控制器用于控制独立灯珠23亮灯的数量和位置，亮度传感器用于获取检测箱1内的亮度，亮度传感器和灯珠控制器分别与主机3电性连接；

具体的，灯光调节机构的作用时间是在主机3获得了被测电能表的标准图像所对应的检测环境参数的时候，灯光调节机构根据主机3发出的环境亮度参数，通过灯珠控制器控制亮起的独立灯珠23数量，并通过亮度传感器持续采集当前环境亮度值反馈至主机3，使得检测箱1内的环境处于标准图像建立时的环境亮度，从而可以方便后续的图像对比检测，能够排除现场亮度对于图像对比检测的干扰。

检测箱1为全遮光箱体，检测箱1的内壁设置有反光板，检测箱1的箱侧板设置有电动开合的箱门，箱门设置于检测箱1对应于检测台的位置。检测箱1的箱门只在放置电能表和取出电能表时才打开，从而可以避免检测箱1的外部环境对于检测箱1的内部发生干扰，使得灯光调节机构的工作难度降低，进而能够更好的对电能表进行图像检测。

操作台2的顶部台面用于盛放电能表；操作台2设于检测箱1的底部，操作台2包括可拆卸连接的旋转底座4和承托板5，承托板5设于旋转底座4的顶面，承托板5的顶面设置有与待检测电能表匹配的放置槽；旋转底座4可以带动承托板5水平旋转，也就是能够带动待检测电能表水平旋转，从而能够方便的对电能表进行检测姿态的变换。同时承托板5和操作台2是可拆卸的，且承托板5上为了能够更好的对电能表进行承托还设置了放置槽，一般流水线场景中，会长时间对一种型号的电能表进行检测，因此可以针对于不同型号的电能表设置不同放置槽的承托板5，从而实现对不同型号的电能表进行稳定放置，同时还会设置通用性放置槽的承托板5，方便在不更换承托的情况下，对所有的电能表进行承托。

需要说明的是，关于操作台2的位置，操作台2即为检测箱1的底部，但是为了方便流水线的装置进行操作，一般会在检测箱1的底部设置支撑的结构，也就是如图2中所示的箱体机构，使检测箱1的箱门位置可以与流水线高度相对应，从而便于实际的流水线生产工作。

姿态调整机构，用于将操作台2上摆放的电能表在操作台2上方变换姿态；其中姿态调整机构是和操作台2的旋转底座4配合使用的。

具体的，姿态调整机构包括两组相互配合的抓取机械手，抓取机械手包括竖直滑轨6、移动座7、旋转座8、伸缩抵杆9，两组竖直滑轨6相对的设置于旋转底座4的两侧，竖直滑轨6的背面与检测箱1的内部固定连接，移动座7与竖直滑轨6滑动连接，旋转座8的固定部与移动座7固定连接，旋转座8的旋转部与伸缩抵杆9的一端固定连接，伸缩抵杆9的的另一端用于抵触连接待检测电能表；

通过抓取机械手的结构能够看出，两组抓取机械手在工作时是相互配合的，当移动座7的位置和操作台2高度对应时，通过伸长伸缩抵杆9，就能够将待检测电能表抵触抓取住了，此时移动座7在竖直滑轨6内升高，就可以带动电能表升高位置，若想要的检测姿态不是水平位置，这时可以通过旋转座8的旋转作用，使得被抓取的电能表发生旋转，从而可以使其达到目标检测姿态，并且由于抓取机械手是与电能表直接接触的，因此接触面无法在工业相机10下方展示，若要展示对应方位，就放回电能表至操作台2上，通过操作台2的旋转底座4的旋转作用，转换电能表的角度，再度驱动移动座7上升和旋转座8旋转，就能够对目标方位进行展示了，从而可以达成全方位的检测姿态。

同时需要说明的是，每种型号电能表的标准图像，也都是通过图像检测装置来采集的，因此在实际检测时，所有电能表的标准图像对应的检测姿态，本发明的图像检测装置都是可以通过姿态调整机构达成的。

图像获取机构用于对电能表进行图像获取；图像获取机构包括工业相机10，工业相机10的顶端与检测箱1顶板底面固定连接，工业相机10设于承托板5的正上方；在实际使用中，主机3中还在设立标准图像时，保存了相机的拍摄参数，所以在实际检测当中，主机3还会调用与标准图像对应的拍摄参数对工业相机10进行设置，从而能够获得与标准图像更贴近的电能表图像，使得后续的图像检测能够大幅度减少计算量。

测试拆解机构用于对姿态调整机构夹取的电能表执行测试拆卸；测试拆解机构包括若干组拆解机械手，拆解机械手包括安装座11、万向机械臂12、测试力作用部件13；安装座11的一端与检测箱1的内壁固定连接，万向机械臂12的两端分别与安装座11的另一端和测试力作用部件13的一端连接。

测试拆解机构中，通过测试力作用部件13对检测部位发出测试力范围内的作用力进行测试，其中安装座11起到整个测试拆解机构的固定安装作用，万向机械臂12则是用于将测试力作用部件13伸入到电能表的检测部位中，从而方便测试力作用部位发出作用力。万向机械臂12的构造包括一系列的伸缩机构和旋转头机构，使其能够相对自由的伸长和转动，从而方便对测试力作用部件13的位置和角度变换，目前市场上具有此功能的万向机械臂12已经是成熟的技术了，在此便不赘述。

测试力作用部件13包括旋转作用部件和插拔作用部件；

如图3和4所示，旋转作用部件包括旋转台14、旋转套筒15、旋转内杆16、扭转弹簧17以及拆卸头18，旋转台14的固定部用于与万向机械臂12连接，旋转台14的旋转部与旋转套筒15连接，旋转套筒15封闭的一端内部设置有突出的圆形凸台，旋转内杆16的一端设置由于圆形凸台匹配的圆形卡槽，旋转内杆16的圆形卡槽和旋转套筒15的圆形凸台可转动的嵌合连接，旋转套筒15和旋转内杆16之间配置有扭转弹簧17，扭转弹簧17在旋转内杆16和旋转套筒15存在相对旋转时产生反作用力，旋转内杆16原理圆形卡槽的一端与拆卸头18配接；

具体的，旋转作用部件在实际使用时，由万向机械臂12带动并将拆卸头18伸入到电能表的通过旋转作用装配的检测部位上，一般情况下，拆卸头18包括各种型号的螺丝刀头，其作用的检测部位一般是螺丝或者螺母，即当螺丝刀头与需要检测的螺丝位置相对应时，对旋转台14发出旋转动作指令，此时便带动旋转套筒15发生预设角度的旋转，当旋转套筒15角度旋转时，由于旋转内杆16和拆卸头18都和检测部位进行了对应卡位，是属于相对固定状态的，但是旋转套筒15和旋转内杆16之间是存在扭转弹簧17的，那么在旋转套筒15旋转而旋转内杆16相对固定时，扭转弹簧17就会发生形变，对旋转套筒15和旋转内杆16都存在形变的恢复力，由于此时旋转套杆是主动旋转的，那么扭转弹簧17的作用对象就是旋转内杆16，其目的就是要带动旋转内杆16转动。

根据弹簧的力学原理可知，在旋转套筒15的旋转角度是可设定的，扭转弹簧17的匝数、弹力系数等所有力学参数都是已知的情况下，就可以计算得出与旋转角度对应的作用力，那么此时根据主机3中获取的测试力范围，就可以计算得出旋转套筒15需要转动的角度，根据计算出的角度，控制旋转台14进行相应角度的旋转，就可以对旋转内杆16也就是拆卸头18，施加测试力范围内的作用力了。

若此时螺丝或螺栓，也就是检测部位在拆卸头18的作用力下发生了转动，那么就说明测试力超过了检测部位能够承受的拆卸力范围，那么此时检测部位的装配质量就是不合格的，反之，若是检测部位没有发生形变，那么就说明检测部位的装配质量是合格的。

如图5所示，插拔作用部件包括伸缩台19、插拔固定架20、插拔移动架21以及压缩弹簧22，伸缩台19的固定部与万向机械臂12连接，插拔固定架20和插拔移动架21均是截面为“匚”的架体，插拔固定架20包括从顶到底依次固定连接的第一顶部横板、第一竖板、第一底部横板，插拔移动架21包括从顶到底依次固定连接的第二顶部横板、第二竖板以及第二底部横板，第二顶部横板设于第一顶部横板和第一底部横板之间，压缩弹簧22连接于第二顶部横板的底面和第一底部横板的顶面之间，第一顶部横板与第一竖板的内侧之间为纵向滑动连接，第二底部横板的自由端截面为锐角，从而方便将第二底部横板插入到需要插拔测试的零件缝隙中。

其中第一竖板和第二竖板的内侧分别设置有竖直的滑动槽，对应的，第二顶部横板的端部和第一底部横板的端部分别设置有与所述滑动槽对应的滑块，因此插拔固定架20和插拔移动架21通过滑块和滑动槽的配合进行了可以相互滑动的连接。

具体的，在实际使用时，通过万向机械臂12将插拔作用部件的第二底部横板插入检测部位的装配缝隙中，再驱动伸缩台19收缩，将带动插拔固定架20进行相应的位置移动，由于插拔固定架20和插拔移动架21之间设置有压缩弹簧22，那么会在压缩弹簧22的作用下，对插拔移动架21产生作用力，需要注意的是插拔作用部件的测试对象是针对于一些通过卡扣按压连接的零件，在实际装配时，如果这些零件没有按压到位，那么在实际使用中就很容易出现零件脱落的情况，因此会存在对这些零件的拔出测试。

与上述旋转作用部件相同，在已知压缩弹簧22的力学参数，且伸缩台19收缩的位移可以设置的情况下，可以很容易的控制压缩弹簧22对插拔移动架21产生的作用力，因此在实际测试中，就可以方便计算出伸缩台19需要收缩的位移，并使用测试力范围的作用力，对插拔移动架21进行作用，从而达到对检测部位测试拔出拆解的目的，并且同旋转作用部件一样，若是检测部位发生位置变化，则说明检测部位的装配质量就是不合格的，反之，若是检测部位没有发生形变，那么就说明检测部位的装配质量是合格的。

在测试拆解机构进行测试工作时，是由姿态调整机构对被测电能表进行固定的，在测试拆解的动作完成后，由万向机械手来将对应的测试作用部件带离被测电能表。

主机3用于控制操作台2、姿态调整机构、测试拆解机构以及图像获取机构，执行上述S1-S5的方法。主机3设置有显示屏、输入键盘，检测箱1的箱壁对应于主机3位置设置有操作口，显示屏和输入键盘均设置在操作口区域内，从而方便工作人员使用主机3；主机3内还设置有数据传输模块和数据存储模块，数据存储模块用于存储检测信息，数据传输模块包括有线数据线和无线通信器，数据传输模块用于在实际收接收各种指令，例如电能表型号和检测阶段，可以在图像检测方法的上一加工流程的智能设备，向图像检测装置发出，从而省去手动输入电能表型号和检测阶段的工作。

需要说明的是，在本发明中，辅助机械手与图像检测装置在功能上是合作的，因为一般在图像检测装置出厂时，只是以检测箱1的范围进行整体销售，但是实际流水线场景中，本发明的方法和装置中是包含了辅助机械手的，其承担了电能表的拦截抓取放置工作、图像检测指令发出工作以及检测后的电能表分拣工作。

本发明的优势在于：本发明的方法和装置，根据电能表的装配流程，为每一种型号的电能表都设置了至少一个检测阶段，并且针对于每个检测阶段设置了至少一种检测姿态，并且该检测姿态能够最大程度的向工业相机10展示了检测部位，同时还能够方便后续的测试拆解机构对于检测部位的检测拆卸，因此能够全面的对需要检测的装配部位进行图像检测，并且提前对每一种型号的电能表都提前保存了相关的检测信息库，从而能够在实际的图像检测时能够直接调用，方便高效的获得电能表的装配质量；

在本发明的方法和装置中，对于整个电能表的图像检测，不仅仅通过标准图像对检测部位的图像进行初检，能够发现电能表中零件缺失、装配位置错误等装配瑕疵，还进一步的设置了测试拆解的流程，通过装置中姿态调整机构和测试拆解机构的配合，能够对被测电能表中的检测部位进行测试拆卸，并在测试拆卸完成后，将测试拆卸前后的图像进行对比，判断测试拆卸是否对被测电能表产生影响，由于采用的测试力是对应于装配质量的，因此就可以通过两次图像的对比结果获得电能表的装配质量结果。整个图像检测包括两次图像对比检测，第一次检测可以判断电能表是否存在明显的装配缺陷，只有第一次检测合格后，才会进行第二次检测，而第二次检测可以检测出不可见的装配质量缺陷，两次图像检测能够从不同的装配质量检测角度进行检测，确保出厂的电能表装配质量是合格的，减少后续出厂后电能表出现故障的可能性，提升用户体验度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，其特征是：包括如下步骤：

S1、响应于图像检测指令，获取待检测电能表的型号和检测阶段，并根据型号和检测阶段，确定对应的检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围；

S2、在检测姿态、标准图像确定后，对检测台上的电能表进行初次图像获取，即将电能表摆放成检测姿态，并获取初次图像；

S3、将获取到的初次图像与对应的标准图像进行初次图像对比检测，所述初次图像对比检测包括：先对初次图像和标准图像进行全范围低像素对比，若对比一致，再对初次图像和标准图像中对应于检测部位的部分进行高像素对比，若对比一致，则初次图像对比检测合格；若低像素对比或高像素对比有一项不一致，则初次图像对比检测不合格；若初次图像对比检测合格，执行下一步，若初次图像对比检测不合格，则将当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格；

S4、对于初次图像对比检测合格的电能表，采用测试力范围内的作用力对检测部位进行测试拆卸；

S5、执行测试拆卸后，对于电能表进行二次图像获取，即将电能表摆放成检测姿态，并获取二次图像；

S6、对获取到的二次图像和初次图像进行二次图像对比检测，若二次图像对比检测合格，则将当前电能表记为检测合格，若二次图像对比检测不合格，将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格。

2.根据权利要求1所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，其特征是：每个型号的电能表都对应设置有至少一个检测阶段，每个检测阶段都对应设置有至少一个能展示当前检测阶段检测部位的检测姿态，每个检测姿态都对应设置有唯一的标准图像，标准图像为当前型号的电能表在当前检测阶段、当前检测姿态下对应检测部位装配合格的图像，电能表的型号、检测阶段、检测姿态、检测部位、标准图像以及测试力范围均保存在检测信息库内。

3.根据权利要求2所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，其特征是：所述检测信息库还保存有与标准图像关联的检测环境参数；

S1中，在获取到待检测电能表的型号和检测阶段后，根据待检测电能表的型号和检测阶段，确定对应的检测环境参数，在初次图像获取之前，按照所述检测环境参数，对检测环境进行相应的环境设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，其特征是：S3中，将当前被测电能表记录为初次图像对比检测不合格后，将初次图像和标准图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

5.根据权利要求4所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测方法，其特征是：所述二次图像对比检测为：识别二次图像和初次图像中对应于检测部位的部分是否存在区别，若没有区别，则记录当前电能表检测合格，若存在区别，则将当前电能表记录为二次图像对比检测不合格；

S6中，在当前电能表检测合格后，将当前电能表分拣至合格区域；在当前电能表记录为二次图像对比检测不合格后，将二次图像和初次图像对比不一致的地方进行区别标记，生成标记图像并编号保存，将编号打印至标签对当前被测电能表进行标记，同时将当前电能表分拣至不合格区域。

6.一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，其特征是：包括检测箱(1)和主机(3)，所述检测箱(1)内设置有操作台(2)、姿态调整机构、测试拆解机构以及图像获取机构；

所述操作台(2)的顶部台面用于盛放电能表；

所述姿态调整机构，用于将所述操作台(2)上摆放的电能表在操作台(2)上方变换姿态；

所述图像获取机构用于对电能表进行图像获取；

所述测试拆解机构用于对姿态调整机构夹取的电能表执行测试拆卸；

所述主机(3)用于控制所述操作台(2)、所述姿态调整机构、所述测试拆解机构以及所述图像获取机构，执行权利要求1-5任一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，其特征是：所述操作台(2)设于所述检测箱(1)的底部，所述操作台(2)包括可拆卸连接的旋转底座(4)和承托板(5)，所述承托板(5)设于所述旋转底座(4)的顶面，所述承托板(5)的顶面设置有与待检测电能表匹配的放置槽；

所述姿态调整机构包括两组相互配合的抓取机械手，所述抓取机械手包括竖直滑轨(6)、移动座(7)、旋转座(8)、伸缩抵杆(9)，两组所述竖直滑轨(6)相对的设置于所述旋转底座(4)的两侧，所述竖直滑轨(6)的背面与所述检测箱(1)的内部固定连接，所述移动座(7)与所述竖直滑轨(6)滑动连接，所述旋转座(8)的固定部与所述移动座(7)固定连接，所述旋转座(8)的旋转部与所述伸缩抵杆(9)的一端固定连接，所述伸缩抵杆(9)的的另一端用于抵触连接待检测电能表；

所述图像获取机构包括工业相机(10)，所述工业相机(10)的顶端与所述检测箱(1)顶板底面固定连接，所述工业相机(10)设于所述承托板(5)的正上方；

所述测试拆解机构包括若干组拆解机械手，所述拆解机械手包括安装座(11)、万向机械臂(12)、测试力作用部件(13)；所述安装座(11)的一端与所述检测箱(1)的内壁固定连接，所述万向机械臂(12)的两端分别与所述安装座(11)的另一端和所述测试力作用部件(13)的一端连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，其特征是：所述测试力作用部件(13)包括旋转作用部件和插拔作用部件；

所述旋转作用部件包括旋转台(14)、旋转套筒(15)、旋转内杆(16)、扭转弹簧(17)以及拆卸头(18)，所述旋转台(14)的固定部用于与万向机械臂(12)连接，所述旋转台(14)的旋转部与所述旋转套筒(15)连接，所述旋转套筒(15)封闭的一端内部设置有突出的圆形凸台，所述旋转内杆(16)的一端设置由于所述圆形凸台匹配的圆形卡槽，所述旋转内杆(16)的圆形卡槽和所述旋转套筒(15)的圆形凸台可转动的嵌合连接，所述旋转套筒(15)和所述旋转内杆(16)之间配置有扭转弹簧(17)，所述扭转弹簧(17)在所述旋转内杆(16)和所述旋转套筒(15)存在相对旋转时产生反作用力，所述旋转内杆(16)原理所述圆形卡槽的一端与所述拆卸头(18)配接；

所述插拔作用部件包括伸缩台(19)、插拔固定架(20)、插拔移动架(21)以及压缩弹簧(22)，所述伸缩台(19)的固定部与所述万向机械臂(12)连接，所述插拔固定架(20)和所述插拔移动架(21)均是截面为“匚”的架体，所述插拔固定架(20)包括从顶到底依次固定连接的第一顶部横板、第一竖板、第一底部横板，所述插拔移动架(21)包括从顶到底依次固定连接的第二顶部横板、第二竖板以及第二底部横板，所述第二顶部横板设于所述第一顶部横板和所述第一底部横板之间，所述压缩弹簧(22)连接于所述第二顶部横板的底面和第一底部横板的顶面之间，所述第一顶部横板与所述第一竖板的内侧之间为纵向滑动连接，所述第二底部横板的自由端截面为锐角。

9.根据权利要求8所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，其特征是：所述检测箱(1)内设置有灯光调节机构，所述灯光调节装置包括若干个独立灯珠(23)、灯珠控制器以及亮度传感器，所述灯珠控制器用于控制所述独立灯珠(23)亮灯的数量和位置，所述亮度传感器用于获取所述检测箱(1)内的亮度，所述亮度传感器和所述灯珠控制器分别与主机(3)电性连接；

所述检测箱(1)为全遮光箱体，所述检测箱(1)的内壁设置有反光板，所述检测箱(1)的箱侧板设置有电动开合的箱门，所述箱门设置于所述检测箱(1)对应于所述检测台的位置。

10.根据权利要求9所述的一种用于电能表装配质量检测的图像检测装置，其特征是：所述主机(3)设置有显示屏、输入键盘，所述检测箱(1)的箱壁对应于所述主机(3)位置设置有操作口，所述显示屏和所述输入键盘均设置在所述操作口区域内；所述主机(3)内还设置有数据传输模块和数据存储模块，所述数据传输模块包括有线数据线和无线通信器，所述数据存储模块用于存储检测信息。