RU2803036C1 - Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения - Google Patents
Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803036C1 RU2803036C1 RU2023110429A RU2023110429A RU2803036C1 RU 2803036 C1 RU2803036 C1 RU 2803036C1 RU 2023110429 A RU2023110429 A RU 2023110429A RU 2023110429 A RU2023110429 A RU 2023110429A RU 2803036 C1 RU2803036 C1 RU 2803036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine vision
- computer
- verification
- indicator
- servo amplifier
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится области метрологии, и может быть использовано для поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с использованием машинного зрения. Для этого прибор снабжен камерой для машинного зрения, а упомянутый компаратор, состоит из сервоусилителя, соединенного с соответствующими входом и выходом компьютера, другой вход и выход сервоусилителя соединен с серводвигателем, связанным через зубчатую передачу с модулем линейного перемещения, на котором расположена каретка с закрепленным на ней штоком, представляющим вал, один торец которого контактирует с эталонным преобразователем, а другой торец контактирует с индикатором, при этом выход эталонного преобразователя соединен с одним их входов компьютера, который также соединен с камерой для машинного зрения, а один из входов сервоусилителя соединен с энкодером. Технический результат - повышение точности результатов поверки и ускорение процесса поверки, за счет автоматизации. 2 ил.
Description
Изобретение относится области метрологии, и может быть использовано для поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с использованием машинного зрения.
Известен прибор i-Checker (https://fgis.gost.ru/fundmetrology/ registry/4/items/816327) для поверки измерительных головок и датчиков (далее по тексту - приборы) предназначен для измерений линейных перемещений при поверке и калибровке измерительных головок, датчиков линейных перемещений, рычажно-зубчатых головок (опционально) и нутромеров (опционально).
Принцип действия прибора основан на преобразовании линейных перемещений измерительного наконечника в цифровой сигнал, который передается на экран монитора для дальнейшей обработки.
Прибор представляет собой прибор настольного типа в виде вертикальной колонны с направляющими для перемещения держателя головок и измерительной системы с наконечником. Поверяемая головка и измерительная система устанавливаются в соответствии с принципом Аббе. Процедура поверки осуществляется с помощью программного обеспечения. Установка поверяемых средств измерений производится с помощью вертикальных направляющих. Измерение осуществляется методом непосредственной оценки. Результаты измерений выводятся на экран монитора для дальнейшей обработки.
Недостатком известного прибора является работа в полуавтоматическом режиме, что влияет на скорость поверки.
Известен способ автоматического считывания показаний стрелочных приборов и устройство, реализующее этот способ (патент RU №2604116, опубл. 10.12.2016). Устройство, реализующее известный способ содержит электронно-вычислительное устройство, в памяти которого создают модель стрелочного прибора. При помощи микрометрической головки воздействуют на стрелочный прибор, получают текущее изображение прибора с помощью web-камеры.
Недостатком известного прибора является ручная настройка показаний шкалы стрелочных приборов, что влияет на точность считывания показаний.
Известен также прибор ППИ-50 для поверки индикаторов часового типа, рычажно-зубчатых индикаторов ИРБ и нутромеров индикаторных (Каталог ООО Инженерно-метрологический центр «МИКРО», https://imcmikro.ru/produkciya/pribor-dlya-poverki-indikatorov-ppi-50-4-razryad), выбранный в качестве прототипа. Прибор состоит из компаратора с цифровой камерой, компьютера и оснастки для поверки. Цифровая видеокамера передает в увеличенном виде изображение шкалы поверяемого индикатора на монитор компьютера для исключения параллакса. Поверитель совмещает на мониторе стрелку индикатора с соответствующим штрихом шкалы согласно указаниям компьютера и вводит информацию в компьютер. В программу компьютера заложены методики поверки на каждое согласно нормативной документации. По результатам поверки выводится на печать протокол поверки и кривая погрешности поверяемого индикатора.
Однако недостатком известного прибора является его работа в ручном режиме, что влияет на скорость поверки.
Задача заявляемого изобретения заключается в создании прибора для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применение машинного зрения.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается:
1. в автоматизации поверки, за счет совокупности существенных признаков и связей между ними, характеризующих заявляемое изобретение, позволяющих осуществлять автоматическое перемещение штока и эталонного преобразователя, входящих в компаратор прибора и реализовать разработанную заявителем специализированную программу для автоматического сравнения сигналов с эталонного преобразователя, и сигналов, считываемых со шкалы поверяемого индикатора часового типа и измерительной головки без участия поверителя, что приводит к ускорению процесса поверки;
2. в повышении точности результатов поверки, за счет исключения погрешностей связанных с особенностью индикаторов часового типа и измерительных головок - несовпадение центра шкалы и оси стрелки.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в приборе для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения, содержащим компаратор и компьютер, согласно изобретению, прибор снабжен камерой для машинного зрения, а упомянутый компаратор, состоит из сервоусилителя, соединенного с соответствующими входом и выходом компьютера, другой вход и выход сервоусилителя соединен с серводвигателем, связанным через зубчатую передачу с модулем линейного перемещения, на котором расположена каретка с закрепленным на ней штоком, представляющим вал, один торец которого контактирует с эталонным преобразователем, а другой торец контактирует с индикатором, при этом выход эталонного преобразователя соединен с одним их входов компьютера, который также соединен с камерой для машинного зрения, а один из входов сервоусилителя соединен с энкодером.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - представлена блок схема заявляемого прибора;
на фиг.2 - угловые расстояния между элементами прибора.
Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения (фиг.1) содержит компьютер 1, компаратор 2, состоящий из сервоусилителя 3, например, HIWIN D2T-0123-S-A4, соединенного с соответствующими входом и выходом компьютера 1, другой вход и выход сервоусилителя 3 соединен с серводвигателем 4,, например, HIWIN FRLS05206A4C, который связан через зубчатую передачу 5 с модулем линейного перемещения 6,, например, HIWIN КК5002С-200А2-Н0 на котором расположена каретка 7 с закрепленным на ней штоком 8, представляющим вал, один торец которого контактирует с эталонным преобразователем 9, например, JIHP-16D, а другой торец контактирует с индикатором 10, например, ИЧ-10 при этом выход эталонного преобразователя 9 соединен с одним их входов компьютера 1, который также соединен с камерой для машинного зрения 11, например, Basler acA3800-14um, а один из входов сервоусилителя 3 соединен с энкодером 12.
Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения работает следующим образом.
В приборе используется дифференциальный метод. Сравнение значений с эталонного преобразователя и значений, полученных в результате распознавания изображения шкалы индикатора и измерительной.
Специальное программное обеспечение компаратора 2 разработано заявителем и установлено в компьютере. Программное обеспечение состоит из 3 частей:
- первая часть отвечает за автоматическое перемещение штока 8;
- вторая часть отвечает за распознавание изображения шкалы индикатора 10 или измерительной головки, полученного с камеры для машинного зрения 11;
- третья часть отвечает за обработку и отображение результата поверки.
Программное обеспечение позволяет:
- выводить данные с эталонного преобразователя 9 на экран компьютера 1;
- распознавать изображение шкалы поверяемого индикатора 10 и выводить данные на экран компьютера 1;
- проводить поверку выбранного индикатора 10;
- формировать результат и выдавать протокол.
Работа с программой осуществляется по следующему алгоритму.
1. Запуск программы: открывается главное меню компьютера 1 с окнами на экране. На экране отображаются: изображение с камеры для машинного зрения 11, окно с данными, полученными с эталонного преобразователя 9 и окно с данными, полученными в результате распознавания с камеры для машинного зрения 11. Данные представляют собой численное значение в единицах - микрометры.
2. В главном меню компьютера 1 при нажатии, кнопки «Начать новую поверку» открывается список, в котором выбирается тип поверяемого индикатора 10.
3. После выбора типа поверяемого индикатора 10, на экране компьютера 1 открывается окно с заданиями, выполнение которых требует методика поверки.
4. На компаратор 2 устанавливается индикатор 10 в касание со штоком 8, настраивается камера для машинного зрения 11, чтобы шкала индикатора 10 помещалась в поле зрения камеры для машинного зрения 11.
5. С помощью энкодера 12 выставляют положение стрелки индикатора 10 на нулевое значение. При вращении энкодера 12 поступает сигнал в сервоусилитель 3, который дает команду серводвигателю 4. Серводвигатель 4 через зубчатую передачу 5 приводит в движение модуль линейного перемещения 6, по которому перемещается каретка 7 со штоком 8. Шток 8, представляющий вал, один торец которого контактирует с эталонным преобразователем 9, а другой торец контактирует с индикатором 10. При перемещении штока 8, перемещается наконечник индикатора 10 и приводит в движение стрелку индикатора 10.
6. При нажатии кнопки обнулить, обнуляются показания в окнах с данными от эталонного преобразователя 9 и данными от распознавания с камеры для машинного зрения 11.
7. Выбирается и запускается задание. Начинается автоматическая работа первой части программного обеспечения. Сигнал с компьютера 1 поступает на сервоусилитель 3, который дает команду серводвигателю 4. Серводвигатель 4 через пару зубчатых колес 5 приводит в движение модуль линейного перемещения 6, по которому перемещается каретка 7 со штоком 8. Шток 8 одним торцом касается наконечника индикатора 10, при перемещении штока 8, перемещается наконечник индикатора 10 и приводит в движение стрелку. Шток 8 другим торцом контактирует с наконечником эталонного преобразователя 9 и перемещает его.
8. После запуска задания запускается и вторая часть программного обеспечения. Обработка состоит из этапов частей.
- Первый, подготовительный этап запускается в начале процесса измерения для выполнения разовых и наиболее ресурсоемких операций:
- получение из базы данных в программном обеспечении - диапазона измерений шкалы Nr в мкм;
- поиск на кадре окружности, которая будет построена по вершинам маленьких штрихов шкалы. По ней определяются координаты центра шкалы (Фиг. 2).
- относительно центра определяется окружность максимального радиуса в которой минимум точек черного цвета (минимальное количество или отсутствие надписей и штрихов на шкале). Именно по этой окружности в измерительной части будет выполняться предварительный поиск положения стрелки и определяется ширина стрелки Шириной стрелки будет хорда, проходящая через дугу, которая образована пересечением стрелки и окружности;
- по начальному положению стрелки, соответствующему нулевому штриху, на определяется координата середины этой дуги - середины стрелки
- по координатам положения стрелки и координатам центра шкалы строится линия шириной в 1 пиксель. Эта линия задает нулевое положение стрелки.
Второй этап - измерительный, выполняется для каждого кадра с камеры для машинного зрения 11 в реальном времени (Фиг. 1). Она содержит следующие операции:
- поиск дуги на пересечении стрелки и окружности с радиусом (Фиг. 2) для текущего положения стрелки и находятся координаты середины этой дуги
- по координатам и координатам строится линия соответствующая текущему положению стрелки и определяется угол ее наклона - угол наклона виртуальной стрелки αP;
- вычисляются показания по формуле:
9. И последняя, третья часть программного обеспечения, обработка данных, полученных от эталонного преобразователя 9 и из второй части программного обеспечения (п.8 настоящего описания).
10. Выдается результат из 9 пункта настоящего описания и формируется протокол. Таким образом заявляемый прибор является универсальным, позволяющим:
- учитывать особенность индикаторов и измерительных головок: несовпадение центра шкалы и оси стрелки, приводящее к погрешности, исключить эту погрешность в получаемых результатах, за счет применения алгоритма распознавания, применяемого в машинном зрении, используя виртуальную стрелку, которая строится через центр шкалы и кончик реальной стрелки;
- автоматизировать весь процесс поверки индикаторов часового типа и измерительных головок.
Claims (1)
- Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения, содержащий компаратор и компьютер, отличающийся тем, что прибор снабжен камерой для машинного зрения, а упомянутый компаратор, состоит из сервоусилителя, соединенного с соответствующими входом и выходом компьютера, другой вход и выход сервоусилителя соединен с серводвигателем, связанным через зубчатую передачу с модулем линейного перемещения, на котором расположена каретка с закрепленным на ней штоком, представляющим вал, один торец которого контактирует с эталонным преобразователем, а другой торец контактирует с индикатором, при этом выход эталонного преобразователя соединен с одним их входов компьютера, который также соединен с камерой для машинного зрения, а один из входов сервоусилителя соединен с энкодером.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803036C1 true RU2803036C1 (ru) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1179089A1 (ru) * | 1984-03-26 | 1985-09-15 | Предприятие П/Я В-2539 | Устройство дл поверки индикаторов |
| SU1501669A1 (ru) * | 1988-01-19 | 1990-11-15 | Предприятие П/Я Р-6409 | Устройство дл поверки индикаторов |
| CN1313502A (zh) * | 2001-04-30 | 2001-09-19 | 上海交通大学 | 图像式千分表百分表自动检定仪 |
| UA57927A1 (ru) * | 1990-01-03 | 2003-07-15 | Український Учбово-Науковий Центр Стандартизації, Метрології Та Якості Продукції | Прибор для поверки многоборотных индикаторов перемещения |
| CN106568359A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-04-19 | 上海大学 | 自动数显式千分表标定系统及方法 |
| WO2018012958A1 (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | George Kent (Malaysia) Berhad | Method for testing a meter |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1179089A1 (ru) * | 1984-03-26 | 1985-09-15 | Предприятие П/Я В-2539 | Устройство дл поверки индикаторов |
| SU1501669A1 (ru) * | 1988-01-19 | 1990-11-15 | Предприятие П/Я Р-6409 | Устройство дл поверки индикаторов |
| UA57927A1 (ru) * | 1990-01-03 | 2003-07-15 | Український Учбово-Науковий Центр Стандартизації, Метрології Та Якості Продукції | Прибор для поверки многоборотных индикаторов перемещения |
| CN1313502A (zh) * | 2001-04-30 | 2001-09-19 | 上海交通大学 | 图像式千分表百分表自动检定仪 |
| WO2018012958A1 (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | George Kent (Malaysia) Berhad | Method for testing a meter |
| CN106568359A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-04-19 | 上海大学 | 自动数显式千分表标定系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112683215A (zh) | 生成关于坐标测量机的传感器链的信息的方法 | |
| US20240142355A1 (en) | Thickness correction for video extensometer systems and methods | |
| JP7282962B2 (ja) | アナログ測定工具の測定値の読み取り装置 | |
| JP2009534198A (ja) | 誤差補正の方法 | |
| JP7282960B2 (ja) | アナログ測定工具の測定値の読み取り装置 | |
| CN108007295A (zh) | 蜗杆m值和齿面跳动的自动检测装置 | |
| CN103712572A (zh) | 结构光源与相机结合的物体轮廓三维坐标测量装置 | |
| RU2803036C1 (ru) | Прибор для автоматической поверки индикаторов часового типа и измерительных головок с применением машинного зрения | |
| KR920008141B1 (ko) | 로보트의 성능측정 및 계수인식장치 | |
| CN113218750A (zh) | 岩石断裂裂纹扩展速度的测量方法及测量装置 | |
| CN115077458B (zh) | 回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精密测量方法 | |
| CN112179561B (zh) | 一种压力传感器阵列定标方法、装置及设备 | |
| CN113567136B (zh) | 大推力火箭发动机结构位姿测量系统及补偿方法 | |
| CN112464986B (zh) | 一种指针型圆盘仪表的读数方法及设备 | |
| WO2012113095A1 (zh) | 坐标信息转换及显示系统 | |
| CN204705322U (zh) | 用于检测视觉传感器的实验装置 | |
| KR200223563Y1 (ko) | 간극측정장치 | |
| CN201600124U (zh) | 量块自动检定系统 | |
| CN214537819U (zh) | 一种检测调整多功能绕线机飞叉轴与绕线轴同轴度的装置 | |
| CN114973260B (zh) | 一种液压千斤顶智能校验的方法及设备 | |
| TWI419015B (zh) | 座標資訊轉換及顯示系統 | |
| CN201034565Y (zh) | 空间凸轮分度传动装置分度精度测量仪 | |
| JP2001304846A (ja) | レンズアレイ金型偏心測定方法及び金型偏心測定装置 | |
| JPH0736527A (ja) | 形状測定方法および装置 | |
| Rodrigues et al. | Optical Fiber Specklegram Bending Sensor for Application in Soft Robotics |