SU1383242A1 - Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрог измерительной технике. Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован в устройстве , содержащем передающую телевизионную камеру 3, повер емый прибор 1, блок (к) 5 обработки и управлени , Б 6 формировани  калиброванных сигналов, Б 4 программно-управл емого сканировани , оптическую систему 2. Устанавливают св зь между углом поворота стрелочного указател  (У) и считываемым У, сканируют изображение индикаторной части прибора по минимальному количеству столбцов дл  заданного значени  погрешности, запоминают изображение, соответствующее нулевому показанию прибора, задают дискретно возрастающий сигнал и запоминают второе изображение, соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно из другого, производ т сравнение числовых значений элементов полученных массивов с порговым уровнем, наход т две точки, определ юш 1е положение средней линии У, определ ют коэффициенты уравнени  двух пр мых, проход пшх через точки, вычитают их, наход т по разности угол поворота У, по которому определ ют показание стрелочного прибора, и вычисл ют погрешность измерени . Способ точен и высокопроизводителен. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С Фи9.1

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  автоматической поверки стрелочных измерительных приборов

(.сип).

Цель изобретени  - повьпиение точ- но.сти и производительности поверки.

Способ автоматической поверки предусматривает получение уравнени  шкалы или аналитической св зи между углом поворота (tp) стрелочного индикатора и noKa3aHimhm по пкале (л). Эта св зь мол вт быть в общем случае представлена полиномом второй степе- ни

Л ао -ь а,, ср -ь ,

ГД1Э а, а,, ag - коэфсЪидиенты поли-

нома.

В том случае, если значени  коэффициентов в выражении (1) заранее известны и при этом погрешность аппроксимации значительно меньгае класс точности повер емого прибора, первый этап не выполи етс . Пусть F(x,y) - непрерывное изображение индикаторной части прибора, тогда дискретное изображение, полученное в результате сканировани  по неполному растру, моушо представить

Р 1 J F(i,j) F(x,y)J ZI ZI P(x-iux,

-L i-l J-1

y-J&y),(2)

«

где второй сомножитель  вл етс  дис- кретизирурадей функцией, состо щей из (l.,l) одинаковых импульсов Р(х,у)э, которые образуют реиетку с. шагом (их, йу). Обозначим дщскретное изображение , соответствующее нулевому показанию прибора, как F°(d,j).F°(i, заггом наетс . При поступлении на вхо прибора эталонного воздействи  указатель отклон етс  и после окончани  переходного процесса производ т в со отЕ;етствии с выражением (2) преобразование соответствующего изображени , которое обозначим как F (i,j). Запоминают F (i,j). После этого про- извод т вычитаюте

E(i,jj F°(i,j) - F (i,j)

(3)

Причем в процессе вычитани  произ вод т формирование двух массивов, .. один из которых содержит изображение ук зате;   flij.l), соответствующего

Ю 15

.-

25 . ,„

35

) 50

5

нулевому показанию, другой - Текущему f(i,j).

Формирова{ше происходит по следующему правилу:

f(i,j), f(i,j) VR(i,j), (4)

где

R(i,j) 5 О, I R(i,j) -f (i,j)

R(i,j) 6 0, |R(i,j)-f (i,j)

V - оператор, который, учитыва  знак разности, производит формирование массивов;

R()- модуль разности, выполненный

, выражению (3),

Таким образом, в массиве f(i,) будет находитьс  изображение только указател  в нулевом положении, при этом друга  информаци  (надписи, риски и т.д.) исчезает за счет вычи- тани . Аналогично массив f (i,j) хранит только изображение, соответ- , ствующее текугцему (после отклонени ) положению указател . После этого каж- дый элемент f(i,j.) и (i,j) сравнивают с порогом П и формируют два массива координат 5с,, Y,3 и х, Y, которые определ ют положение указател  в системе координат XOY, т.е.

X.Y, f(i,j) , Xi,Y,

,). (5)

где Г J пЬи f(l,J) П,,

О при f(i,j) i П,

s - порогова  функци ; f () - значе 1ие элементов массивов; П , и П - пороги.

Значени  II,, П определ ютс  путем анализа гистограмм распределени  числовых значений элементов массивов fd, j) и (i,j). Эта гистограмма будет иметь двумодальный характер. Значение П будет соответствовать впадине между двум  пиками. Необходимость выбора двух порогов обусловлена тем, что в общем йлучае числовые значени  массивов f (isj) и ) отличаютс .

Затем координаты массивов x,,Y,J и Х, обрабатывают по методу наименьгшх квадратов, определ ют угол поворота указател  следуюпшм образом:

. - - Y ., .- ,.-,

4 „ ../ - л jY

tsr, -

где X,, , - значени  координат, on-, дел юпих исходно е положение указател ;

Хц i - значени  , оп- Ю редёл юиц х текущее (в результате пepeмep eни ) положение указател . Угол поворота указател  ср рассчитываетс  как15

ц arctg (у, - arctg ti

Значение этого угла поворота подставл етс  в выражение (1) и определ етс  значение измер емой величины А. Посла этого, зна  значение эталонного сигнала А, который подаетс  на .повер емый прибор, вычисл ют погрешность измерени 

- Ji А - А„.(8)

На фиг.1 приведена блок-схема уст ройства дл  осуществлени  способа; на фиг.2 - функциональна  схема блока программно-управл емого сканиро- вани .

Устройство дл  осуществлени  соба содержит последовательно соединенные повер емый прибор 1 , оптическую систему 2, передающую телевизион кую камеру 3, блок 4 программно-управл емого сканировани , блок 5 управлени  и обработки и блок 6 формировани  калиброванных сигналов, выход которого подключен к входу по- вер емого прибора 1. При этом второй выход блока 5 управлени  и обработки подключен к управл емому входу блока 4 программно-управл емого сканировани .

Блок 4 программно-управл емого сканировани  (фиг.2) содержит последовательно соединенные усилитель 7, преобразователь 8 напр жение - код, блок 9 сопр жени , блок 10 управлени , блок 11 памлти и формирователь 12 окна считывани , выход которого подключен к второму входу преобразовател  8 напр жение - код, второй выход блока 10 управлени  подключен к входу блока 11 пам ти, второй вход которого  вл етс  выходом блока 4, вход усилител  7  вл етс  входом, а

Ю 15

20

30

; - 35 40 45

выход блока 9 сопр жени   вл етс  вторым выходом блока 4 программно- управл емого сканировани .

Устройстао работает следуки щм образом.

Изображение индикаторной части повер емого прибора 1 через оптическую систему 2 проецируетс  на фоточувствительную поверхность телевизионной камеры 3. С помощью блока 4 программно-управл емого сканировани  изображение сканируетс  по минимальному дл  заданной точности количеству столбцов (строк), квантуетс  во времени и по уровню и записьгеаетс  в блок 5 обработки и управлени , причем число вводимых столбцов (строк) и шаг между ними определ ютс  перед началом поверки, исход  из требуемой точности, и задаютс  программно в блок 4. После этого с выхода блока 6 формировани  калиброванных сигналов, который управл етс  блоком 5, на повер емый прибор 1 подаетс  сигнал. Соответствующее новому показанию прибора изображение вновь записываетс  в пам ть блока 5, который производит поэлементное вычитание двух изображений . В процессе поэлементного вычитани  формируютс  два массива по следующему правилу: если знак разности между соответствзтох щми элементами двух изображений меньще нул , то модуль этой разности расписывает-, с  в первый массив, при положительном знаке вычитани  значение модул  . разности заноситс  во второй массив. Палзл1ают два массива, которые определ ют нулевое и текущее положени  указател , после чего производ т сравнение каждого элемента этих массивов с пороговым уровнем. Пороговый уровень определ ют путем анализа гистограммы распределени  числовых значений элементов, т.е. модулей разности .

Если результат сравнени  элементов указанных массивов с пороговым уровнем положителен, то координаты этих элементов запоминаютс  в блоке 5 обработки и управлени . При этом образуютс  два массива координат точек , которые определ ют исходное и текущее (в результате перемещени ) положени  средней линии указател  повер емого прибора 1, как две пр мые линии. Эта информаци  обрабатываетс 

блоком 5, при этом угол наклона каждой пр мой, соответствующей средней линии указател , рассчитываетс  по методу наименьших квадратических отклонений или в соответствии с формулой (б). Значение угла поворота вы . числ етс  блоком 5 по формуле (7) Значение этого угла представл етс  в ранее определенное уравнение шкалы, которое св зывает об и значение измер емой величины А, считываемое по указателю. Таким образом, блок 5, использу  уравнени  (З) - (8), определ ет погрешность измерени , котора хранитс  в пам ти блока 5 или выводитс  на регистрирующее устройство (на фиг,1 не показано) в виде протокола поверки,

1)Лок 4 работает следую1 им образом Перед началом поверки в блок 11 пам ти из блока 5 записываютс  значени , определ юрдае размер и положение вводимого фрагмента изображени , а также количество вводимых столбцов и шаг между ними. После подлчи соответствующей команды с блока 5 начинает работу блок 10 управлени , который синхронизирует работу формирова- тел  12 окна считывани . При этом происходит выбор из блока 11 пам ти ранее записанных значений и запись и в счет чики формировател  12 окна считывани , который определ ет окно сканировани  и выдает соответствующие: этому окну импульсы управлени  на преобразователь 8, Преобразователь 8 формирует цифровой код  ркост ка :дой точки растра сканировани  и с помощью блока 9 сопр жени  передает их в блок 5, где происходит обработка по изложенному методу. Усилитель 7 усиливает и нормирует входной сигнал по уровню.

Пре угагаемое устройство позволит по сравнению с известным повысить производительность поверки путем исключени  подготовительных операций перед поверкой каждого прибора, повы сить точность и помехоустойчивость за счет обработки нескольких линий телевизионного растра и применени  статистических методов обработки, расширить область применени , име  возможность поверки любых стрелочных приборов без занесени  на шкалу вспомогательной информации.

0

5 о n j

5

5

Claims (4)

1.Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов, основанный на обработке изображени  индикаторной части измерительного прибора, заключаю1 щйс  в определении угла поворота стрелочного индикатора измерительного прибора и сравнени  его с заданныш значени ми углов, на которых располагаютс  оцифрованные отметки, и определении по- грещности при подаче на повер емьтй

:прибор сигнала от источника эталонных сигналов, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  производительности и точности, устанавливают св зь между углом поворота стрело чного указател  и считываемым указателем, сканируют изображение индикаторной части прибора по минимальному количеству столбцов (строк) дл  заданного значени  погрешности, запоминают изображение, соответствующее нулевому показанию прибора, задают дискретно возрастаюп{ий (убы- ваюгщй) сигнал и запоминают второе изображение, соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно изображение из другого,, выдел   массивы с отрицательными и положительными результатами вычитани , производ т сравнение числовых значений элементов этих массивов с пороговым уровнем, получают при этом два массива координат точек, определ ющих положение средней линии указател , определ ют коэффициенты уравнени  , двух пр мых, проход гщх через эти точки с минимальным среднеквадратичет- ским отклонением, вычисл ют разность коэффициентов и соответствующий этой разности угол поворота указател , по которому определ ют показание стрелочного прибора и вычисл ют по- грещность измерени .

2.Способ , о тли ч аю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, устанавливают св зь между углом поворота стрелочного указател  и считываемым показанием, определ ют углы поворота стрелочного указател , при совмещении указател  с оцифрованными отметками запоминают их и определ ют коэффициенты полинома второй степени, св зывающего угол поворота и показание.

713

3« Устройство дл  автоматической поверки стрелочных измерительных приборов, содержащее передающую телевизионную камеру, оптически соединен- ную с повер емым прибором, блок обработки и управлени , выход которого подключен к блоку формировани  калиброванного сигнала, соединенного с . клеммами дл  подключени  повер емого прибора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности , точности, расиирени  функциональных возможностей, в него введен блок программно-управл емого - сканировани , вход которого подключен к выходу телевизионной передающей камеры, а выход - к блоку обработки и управлени , а управл ющий вход блока программно-управл емого скани-

, К5л.5

ровани  подключен к второму выходу блока обработки и управлени ,

4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что блок программно-управл емого сканировани  содержит последовательно соединенные уси- литель, преобразователь напр жение - код, блок сопр жени , блок управлени  , блок пам ти и формирователь окн считывани , выход которого соединен с вторым входом преобразовател  напр жение - код, а второй вход - с вторым выходом блока управлени , при этом вход усилител   вл етс  первым входом, вход блока пам ти - управл ющим входом, а выход блока сопр жени   вл етс  выходом блока программно-управл емого сканировани .