CN1313502A - 图像式千分表百分表自动检定仪 - Google Patents

Abstract

一种图像式千分表百分表自动检定仪,包括基准量值系统、指针示值判读系统和计算机控制部分,基准量值系统由驱动电机、传动机构、精密导轨和精密光栅传感器组成,指针示值判读系统由CCD摄像机和照明光源组成,基准量值和指针示值同时输入计算机进行处理,得到示值误差。被检表通过自动定心夹具固定在工作台上,表盘底部的弹性浮动机构可保证被检表表盘的方向与摄像机测量线垂直。本发明结构合理,控制简单可行,适用于各种指针式仪表的示值检定。

Description

图像式千分表百分表自动检定仪

本发明涉及一种图像式千分表百分表自动检定仪，尤其涉及一种利用计算机图像处理技术自动检定千分表和百分表的仪器，属于指针式仪表自动检定技术领域。

千分表和百分表是机械工业中最为广泛使用的常规仪表。在仪表生产企业和计量检定部门，需要对千分表和百分表示值误差进行准确检定，以判断是否合格，这是一项经常性的劳动强度大的工作。传统的千分表百分表检定方法，是采用组合不同长度的标准量块组为尺度基准，或采用具有刻度的高精度测微机构为长度基准，然后由人眼进行示值读数来对千分表和百分表进行检定。例如，由上海铁路局工业公司的张仲方提出一种高精度千分表白分表检定仪(专利申请号86206585)，采用带有分度盘和读数游标卡尺的测微机构为基准，人眼读表盘读数，通过比较进行检定。这种检定方法存在的问题是：①人工目视读数的精度低，可靠性差，重复性差；②检定人员的劳动强度大，检定时间长，工作效率低；③只能进行有限位置的定点检定，灵活性和通用性差；④手工计算效率低，且只能给出单点误差值，无法得到完整误差曲线。

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提出一种新的图像式千分表百分表自动检定仪，实现千分表百分表的高精度自动检定，满足实际生产和计量检定需求。

为实现这样的目的，本发明在技术方案中，设计的检定仪包括基准量值系统、指针示值判读系统和计算机控制系统三个组成部分，在计算机控制下由基准量值系统连续推动被检表的测杆移动，其移动位移量采用高精度光栅传感器检测，同时采用CCD摄像机和图像测量技术判读被检表指针的示值读数，通过计算机处理得到被检表的示值误差。

本发明的基准量值系统由驱动电机、传动机构、精密光栅串联组成，被检表通过特制的夹具固定在工作台上，驱动电机在计算机的控制下通过传动机构和精密导轨推动被检表的测杆移动，移动量的大小由高精度光栅传感器检测。CCD摄像机摄取被检表表盘图像，通过图像处理得到指针的示值。指针示值和测杆位移量同时输入计算机，通过计算得到示值误差检定值。鉴定结果及误差曲线可在显示器上显示，也可通过打印机打印输出。全部检测过程在计算机的控制下自动完成。测试工作台安装有专用的自动定心夹具，被检表通过专用夹具固定于测试工作台上，可保证被检表测杆与导轨同心。不同被检表可选用不同夹具安装和固定。被检表表盘下方安装有弹性浮动调整机构，可使表盘与摄像机测量线垂直，从而保证准确测量。

为更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图作进一步详细描述。

图1为本发明的系统构成示意图。

如图1所示，被检表3通过特制的自动定心夹具6固定在工作台5上，在测试工作台5上安装有弹性浮动机构4与被检表3的表盘底部相接触。在被检表3的表盘上方安装有CCD摄像机1和照明光源2，摄像机1正对被检表3的表盘中心。驱动电机10、传动机构9和精密导轨7串联连接，并与被检表3的测杆位置相对应。在精密导轨7上安装有精密光栅传感器8。

工作过程如下：首先在计算机的控制下，驱动电机10通过传动机构9推动精密导轨7移动，直至与被检表3的测杆接触。然后在计算机控制下，驱动电机10连续运转，通过传动机构9和精密导轨7推动被检表3的测杆移动。测杆的位移量有精密光栅传感器8实时检测并送入计算机中，与此同时，CCD摄像机1对被检表3的表盘图像进行连续采样，图像数据通过图像卡送入计算机进行处理，通过计算得到被检表指针的示值，最后得到被检表的示值误差。测量结果以文本方式和图形方式显示于显示器上，并可同时进行存储和打印。当测杆达到最大量程后，驱动电机10在计算机控制下反向运转，测量仪进行反行程的检定过程。整个检测过程完全是在计算机的控制下完成的，因此测量仪具有较高的自动化和智能化程度。

图2为本发明机械结构示意图。

如图2所示，被检表3通过专用自动定心夹具6固定在工作台5上，可保证表盘中心位置正确。在被检表表盘下方安装有弹性浮动机构4，并与被检表3的表盘底部相接触，以保证表盘与摄像机测量线垂直。基准量值系统采用电机10为驱动源，驱动电机10的驱动轴通过弹性连轴结15与传动机构9相连。传动机构9将电机的旋转运动转变为直线运动，并推动精密导轨7的导杆13移动。导杆13与被检表的测杆相对，当导杆13与被检表的测杆相接触后，驱动电机10便可以直接驱动测杆移动。在精密导轨7上安装有光栅传感器8，用于测量导杆的位移。在导杆13一侧安装有弹簧14，用来消除机械传动间隙。

在被检表3的表盘上方安装有CCD摄像机1和照明光源2，摄像机1、镜头11和照明光源2固定在支架12上，摄像机1和镜头11正对被检表3的表盘中心，以保证摄取表盘图像稳定可靠。

驱动电机10驱动受系统的计算机控制，从而实现检定过程完全自动化。当导杆13未与被检表测杆相接触时，计算机控制驱动电机10快速运转，实现导杆的快速大范围移动。当导杆13与被检表测杆相接触后，计算机控制驱动电机10低速稳定运转，实现被检表3的指针匀速转动，保证示值测量精度。当被检表达到最大行程后，计算机控制驱动电机10反向运转，实现反行程检定。

在导杆推动下产生的被检表指针示值变化量，由高精度CCD摄像机1进行检测。在照明光源2的照射下，被检表3的表盘图像通过专用光学镜头11成像到摄像机的CCD像面上。当驱动电机10经过传动机构9和精密导轨7推动测杆移动后，摄像机将连续采样被检表表盘的图像，通过图像处理和计算，最终得到指针示值。

当更换不同规格的被检表3时，可以选用不同的夹具6实现检定，因此本检定仪的适应性很强。

本发明采用驱动电机为基准量值系统动力源，移动过程受系统的计算机控制，可以实现连续检测和检定过程自动化，大大提高检测效率，而且检定范围可以随意调整，灵活方便；由精密光栅提供测量长度基准，保证量基准量值的准确和稳定。采用图像测量技术实现指针示值的精密判读，提高检定精度和准确性。本发明结构合理，控制简单可行，适用于各种指针式仪表的示值检定，例如千分表、百分表、杠杆表、扭簧表等。配以其他基准量值系统后，可以检定不同的指针仪表，例如电压表、电流表、电阻表、功率计、转速表等等，因而具有广泛的应用前景。

Claims (3)

1、一种图像式千分表百分表自动检定仪，其特征在于包括基准量值系统、指针示值判读系统和计算机控制部分，被检表(3)通过自动定心夹具(6)固定在工作台(5)上，工作台(5)上装有弹性浮动机构(4)与被检表(3)的表盘底部相接触，基准量值系统中的驱动电机(10)、传动机构(9)和精密导轨(7)串联连接，并与被检表(3)的测杆位置相对应，精密导轨(7)上安装有精密光栅传感器(8)，指针示值判读系统由CCD摄像机(1)和照明光源(2)组成，摄像机镜头(11)在表盘上方并正对被检表(3)的表盘中心，CCD摄像机(1)对被检表表盘的图像进行采样，通过图像处理得到的指针示值与基准量值同时输入计算机进行处理。

2、如权利要求1所说的图像式千分表百分表自动检定仪，其特征在于所说的夹具(6)可视被检表(3)的不同而选择更换。

3、如权利要求1所说的图像式千分表百分表自动检定仪，其特征在于精密导轨(7)的导杆(13)与被检表的测杆相对，导杆(13)一侧安装有弹簧(14)。

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