智能電能表外觀標識一致性檢測裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能電能表外觀標識一致性檢測裝置及其方法，涉及智能電能表外觀標識檢測技術(shù)。本裝置是：PC機和控制器通過信號線接口相連接；控制器輸出端分別連接X軸伺服、Y軸伺服、Z軸伺服和進給伺服的輸入端；相機、點光源、面光源和激光測距模塊共同連接在杠桿上，通過X軸伺服、Y軸伺服和Z軸伺服控制杠桿的運動，對準表位；A表座、B表座、C表座、相機和光源共同連接在推進板上；推進板和進給伺服相連接。本發(fā)明實現(xiàn)了智能電能表外觀標識一致性檢測的自動化，提高了檢測效率；提高了準確度和可靠性；提高了檢測的實用性和靈活性。
【專利說明】智能電能表外觀標識一致性檢測裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能電能表外觀標識檢測技術(shù)，尤其涉及一種基于雙四軸聯(lián)動控制的智能電能表外觀標識一致性檢測裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電能表的推廣應(yīng)用，智能電能表的質(zhì)量一致性問題日益受到關(guān)注。質(zhì)量一致性就是要求招標樣表和現(xiàn)場運行表的質(zhì)量狀況一致，包括硬件質(zhì)量、軟件質(zhì)量和外觀標識。外觀標識主要體現(xiàn)在外觀尺寸、銘牌標識和液晶屏顯示，外觀標識一致性檢測是電能表質(zhì)量一致性檢測的重要組成部分。
[0003]當前智能電能表外觀標識一致性的主要檢測方法是人工目測，使用尺子和放大鏡輔助檢測被檢表的外觀標識是否與招標樣品一致。隨著智能電能表生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，使智能表外觀標識朝著標準化、合理化、高精度的方向發(fā)展，加上智能電能表的需求大幅度增加，相應(yīng)提出了快速批量檢測的要求。
[0004]現(xiàn)有的人工檢測方法存在諸多缺點，如:人工檢測存在人為誤判；檢測手段的單一性造成了檢測可靠性和效率低；人工檢測不便于計算機的統(tǒng)一管理等。
[0005]因此，提高智能電能表外觀標識一致性檢測的智能化和有效性，提高檢測速度和準確性，減少誤檢是亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的就在于提高智能電能表外觀標識一致性檢測的智能化和準確性，提供一種基于雙四軸聯(lián)動控制的智能電能表外觀標識一致性檢測裝置及其方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
通過雙四軸聯(lián)動控制的圖像攝取實現(xiàn)對電能表正面、側(cè)面和多角度的清晰掃描；應(yīng)用精確的激光測距技術(shù)測量電能表外觀尺寸，測量準確度達到0.1mm范圍之內(nèi)；應(yīng)用快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)檢測電能表銘牌標識一致性和液晶屏顯示；這種外觀標識一致性檢測裝置及其方法能夠準確穩(wěn)定地檢測出智能電能表外觀標識的一致性，并且誤檢率低。
[0008]一、智能電能表外觀標識一致性檢測裝置(簡稱裝置)
本裝置包括被測對象:表位上的電能表，表位包含三相三線電能表表位、三相四線電能表表位、單相電能表表位和單三相電能表表位；
設(shè)置有:PC機、控制器、第I運動單元、第2運動單元、第I照相單元、第2照相單元和激光測距模塊；
第I動單元由X軸伺服、Y軸伺服和Z軸伺服組成；
第2運動單元由進給伺服、推進板、A表座、B表座和C表座組成；
第I照相單元由第I相機、點光源和面光源組成；
第2照相單元由第2相機和光源組成； 其連接關(guān)系是:
PC機和控制器通過信號線接口相連接；
控制器輸出端分別連接X軸伺服、Y軸伺服、Z軸伺服和進給伺服的輸入端；
相機、點光源、面光源和激光測距模塊共同連接在杠桿上，通過X軸伺服、Y軸伺服和Z軸伺服控制杠桿的運動，對準表位；
A表座、B表座、C表座、相機和光源共同連接在推進板上；推進板和進給伺服相連接。
[0009]本裝置的工作原理是:
本裝置通過PC機中的檢測軟件操作控制器對伺服電機的運動進行控制，從而控制攝像機對待測電能表進行拍照；用戶請求視頻智能分析任務(wù)時，此請求發(fā)送到智能管理服務(wù)器，智能管理服務(wù)器記錄下智能分析服務(wù)器狀態(tài)，并將待檢測攝像頭列表均衡分配到空閑的智能分析服務(wù)器，智能分析服務(wù)器輪巡設(shè)備，從攝像頭獲取實時視頻并解碼，得到RGB (red, green, blue，紅綠蘭顏色表示法)數(shù)據(jù)，然后對RGB數(shù)據(jù)進行分析，并將檢測結(jié)果上報到智能管理服務(wù)器，智能管理服務(wù)器將結(jié)果保存下來；PC機通過進給伺服控制表座和待測電能表的最終連接，建立PC機中的檢測軟件與電能表的通信信道，使檢測軟件能夠讀取電能表的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，進行分析并輸出信息；PC機通過信號線和激光測距模塊連接，當激光測距模塊到達待檢電能表固定位置時，發(fā)出激光信號，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離并返回給PC機，輸出測量信息。
[0010]二、方法
本發(fā)明提供PC機檢測軟件采用的是基于雙四軸聯(lián)動的智能電能表外觀標識一致性檢測方法，包括下列步驟:
①模板選取；
②電能表自動固定和壓接；
③基于雙四軸聯(lián)動控制的圖像攝取；
④外觀尺寸一致性檢測；
⑤銘牌標識一致性檢測；
⑥液晶屏顯示檢測；
⑦結(jié)果保存；
⑧結(jié)束。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:
本裝置通過PC機中的檢測軟件操作控制器對伺服電機的運動進行控制，從而控制攝像機對待測電能表進行拍照；用戶請求視頻智能分析任務(wù)時，此請求發(fā)送到智能管理服務(wù)器，智能管理服務(wù)器記錄下智能分析服務(wù)器狀態(tài)，并將待檢測攝像頭列表均衡分配到空閑的智能分析服務(wù)器，智能分析服務(wù)器輪巡設(shè)備，從攝像頭獲取實時視頻并解碼，得到RGB (red, green, blue，紅綠蘭顏色表示法)數(shù)據(jù)，然后對RGB數(shù)據(jù)進行分析，并將檢測結(jié)果上報到智能管理服務(wù)器，智能管理服務(wù)器將結(jié)果保存下來；PC機通過進給伺服控制表座和待測電能表的最終連接，建立PC機中的檢測軟件與電能表的通信信道，使檢測軟件能夠讀取電能表的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，進行分析并輸出信息；PC機通過信號線和激光測距模塊連接，當激光測距模塊到達待檢電能表固定位置時，發(fā)出激光信號，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離并返回給PC機，輸出測量信息。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果:
①實現(xiàn)了單三相智能電能表混合全自動壓接，單三相智能電能表可同時檢測，不需人工操作，實現(xiàn)了智能電能表外觀標識一致性檢測的自動化，提高了檢測效率；
②利用雙四軸聯(lián)動控制的圖像攝取、激光測距技術(shù)的外觀尺寸測量、快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)，提高了智能電能表外觀標識一致性檢測的準確度和可靠性；
③外觀標識一致性檢測項目可自行配置，無需修改源程序，提高了檢測的實用性和靈活性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是PC機檢測軟件的基本流程圖。
[0014]其中:
10—PC 機；
20—控制器；
30一第I運動單兀
31—X軸伺服；32 — Y軸伺服；33 — Z軸伺服；
40—第2運動單兀；
41 一進給伺服；42—推進板；43—A表座；44一B表座；45 —C表座；
50—第I照相單元；
51 一第I相機；52—點光源；53—面光源；
60—第2照相單元；
61 一第2相機；62—光源；
70—表位；
71—三相三線電能表表位；72—三相四線電能表表位；
73—單相電能表表位；74—單、三相電能表表位；
80—激光測距模塊。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明 一、裝置
1、總體
如圖1，本裝置包括被測對象:表位70上的電能表，表位70包含三相三線電能表表位71、三相四線電能表表位72、單相電能表表位73和單三相電能表表位74 ；
設(shè)置有:PC機10、控制器20、第I運動單元30、第2運動單元40、第I照相單元50、第2照相單元60、表位70和激光測距模塊80 ；
第I運動單元30由X軸伺服31、Y軸伺服32和Z軸伺服33組成；
第2運動單元40由進給伺服41、推進板42、A表座43、B表座44和C表座45組成；第I照相單元50由第I相機51、點光源52和面光源53組成；
第2照相單元60由第2相機61和光源62組成；
其連接關(guān)系是:
PC機10和控制器20通過信號線接口相連接；
控制器20輸出端分別連接X軸伺服31、Y軸伺服32、Z軸伺服33和進給伺服41的輸入端;
相機51、點光源52、面光源53和激光測距模塊80共同連接在杠桿上，通過X軸伺服31、Y軸伺服32和Z軸伺服33控制杠桿的運動，對準表位70 ；
A表座43、B表座44、C表座45、相機61和光源62共同連接在推進板42上；推進板42和進給伺服41相連接。
[0016]2、功能塊 I) PC 機 10
PC機10是一種常用個人計算機，其硬件配置為主流配置。
[0017]PC機檢測軟件見后文介紹。
[0018]2)控制器 20
控制器20采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心，控制器可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計的驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對控制器20的沖擊。
[0019]控制器20的基本技術(shù)指標如下:
①顯示器
*種類:STNLCD ;
*顏色:單色；
*分辨率:240* 128 ；
*背光壽命:常溫25度下壽命約五萬小時；
*顯示范圍。
[0020]②內(nèi)存、接口 *1M byte ；
*串口通訊；
*擴展卡:程序復(fù)制卡。
[0021]③工作電壓、電池 *DC +24V (-10%+20%)；
*3V 鋰電池 CR2032*l/battery life:5year0
[0022]④溫度
*操作溫度:0度到50度； *儲存溫度:-20度到60度。
[0023]⑤震動、沖擊
*震動:IEC61131-2, IEC68-2-6 (TEST Fe) 5Hz<= f<8.4Hz 連續(xù):位移 3.5mm ；
*沖擊:IEC61131-2, IEC68-2-6 (TEST Ea)最大幅度 15g, 11 毫秒。[0024]⑥輻射測試
*rf頻率范圍30-230MHz電場強度dBuV/m。
[0025]⑦靜電測量接觸放電4kv ;
⑧高頻測試電力線Ikv。
[0026]3)第I運動單元30
第I運動單元30由X軸伺服31、Y軸伺服32和Z軸伺服33組成；
第I運動單元30以伺服驅(qū)動器為核心，能夠準確地截取運動軸的瞬間位置坐標，快速移動到預(yù)設(shè)位置，瞬時輸出脈波，提高運動效率。
[0027]4)第2運動單元40
第2運動單元40有標準上市產(chǎn)品；由進給伺服41、推進板42、A表座43、B表座44和C表座45組成；A表座43、B表座44和C表座45連接在推進板42上，推進板42連接在進給伺服上。
[0028]5)第I照相單元50
第I照相單元50有標準上市產(chǎn)品；由第I相機51、點光源52和面光源53組成。
[0029]6)第2照相單元60
第2照相單元60有標準上市產(chǎn)品；由第2相機61和光源62組成。
[0030]7)表位 70
表位70包括三相三線電能表表位71、三相四線電能表表位72、單相電能表表位73和單三相電能表表位74。
[0031]8)激光測距模塊80
激光測距模塊80有標準上市產(chǎn)品；在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離。
[0032]二、方法
本發(fā)明提供PC機檢測軟件采用的是基于雙四軸聯(lián)動的智能電能表外觀標識一致性檢測方法，如圖2，包括下列步驟:
開始O ;
①模板選取I
根據(jù)被測電能表的型號規(guī)格，選取標準的電能表外觀尺寸和圖像標識模板為檢測標
準；
②電能表自動固定和壓接2
將待測電能表放入載物臺，用定位部件讓其保持水平并固定，在通電的情況下，控制器驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)向前壓接待測電能表到合適的位置；
③基于雙四軸聯(lián)動控制的圖像攝取3
雙四軸聯(lián)動控制子系統(tǒng)，一個四軸控制相機和表座運行，另一個四軸控制光源運行，工業(yè)攝像機、電能表和光源在雙四軸聯(lián)動控制子系統(tǒng)的控制下，用工業(yè)攝像機攝取待測電能表的外觀標識圖像；
④外觀尺寸一致性檢測4
應(yīng)用激光測距技術(shù)，測量待測電能表的長、寬、高外觀尺寸，檢測待測表的外觀尺寸與標準要求的尺寸誤差，對弧度、凹槽深度和表尾之間空徑距離以及空徑大小的測量準確度達到0.1mm范圍之內(nèi)；
⑤銘牌標識一致性檢測5
應(yīng)用快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)，檢測待測電能表銘牌標識的字符文字大小和字體、條形碼和二維碼是否符合標準要求，對通用的條形碼和二維碼，通過軟件算法識別出廠家信息；
⑥液晶屏顯示檢測6
應(yīng)用快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)，檢測液晶屏顯示缺陷和顯示內(nèi)容誤差，液晶屏顯示缺陷檢測方面主要檢測屏幕不顯示和屏幕顯示錯誤，液晶屏顯示內(nèi)容誤差檢測方面，英文字符和數(shù)字符識別率接近百分之百，同時能識別中文；
⑦結(jié)果保存7
將檢測的詳細過程和結(jié)論保存到數(shù)據(jù)庫，便于查詢管理；
⑧結(jié)束8。
【權(quán)利要求】
1.一種智能電能表外觀標識一致性檢測裝置，包括被測對象:表位(70)上的電能表，表位(70 )包含三相三線電能表表位(71)、三相四線電能表表位(72 )、單相電能表表位(73 )和單三相電能表表位(74)； 其特征在于: 設(shè)置有PC機(10)、控制器(20)、第I運動單元(30)、第2運動單元(40)、第I照相單元(50)、第2照相單元(60)和激光測距模塊(80)； 第I運動單元(30)由X軸伺服(31)、Y軸伺服(32)和Z軸伺服(33)組成； 第2運動單元(40)由進給伺服(41)、推進板(42)、A表座(43)、B表座(44)和C表座(45)組成； 第I照相單元(50)由第I相機(51)、點光源(52)和面光源(53)組成； 第2照相單元(60)由第2相機(61)和光源(62)組成； 其連接關(guān)系是: PC機(10)和控制器(2 0)通過信號線接口相連接； 控制器(20)輸出端分別連接X軸伺服(31)、Y軸伺服(32)、Z軸伺服(33)和進給伺服(41)的輸入端； 相機(51)、點光源(52)、面光源(53)和激光測距模塊(80)共同連接在杠桿上，通過X軸伺服(31)、Y軸伺服(32)和Z軸伺服(33)控制杠桿的運動，對準表位(70)； A表座(43)、B表座(44)、C表座(45)、相機(61)和光源(62)共同連接在推進板(42)上；推進板(42 )和進給伺服(41)相連接。
2.利用權(quán)利要求1所述裝置進行智能電能表外觀標識一致性檢測方法，其特征在于包括下列步驟: 開始(O); ①模板選取(I) 根據(jù)被測電能表的型號規(guī)格，選取標準的電能表外觀尺寸和圖像標識模板為檢測標準； ②電能表自動固定和壓接(2) 將待測電能表放入載物臺，用定位部件讓其保持水平并固定，在通電的情況下，控制器驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)向前壓接待測電能表到合適的位置； ③基于雙四軸聯(lián)動控制的圖像攝取(3) 雙四軸聯(lián)動控制子系統(tǒng)，一個四軸控制相機和表座運行，另一個四軸控制光源運行，工業(yè)攝像機、電能表和光源在雙四軸聯(lián)動控制子系統(tǒng)的控制下，用工業(yè)攝像機攝取待測電能表的外觀標識圖像； ④外觀尺寸一致性檢測(4) 應(yīng)用激光測距技術(shù)，測量待測電能表的長、寬、高外觀尺寸，檢測待測表的外觀尺寸與標準要求的尺寸誤差，對弧度、凹槽深度和表尾之間空徑距離以及空徑大小的測量準確度達到0.1mm范圍之內(nèi)； ⑤銘牌標識一致性檢測(5) 應(yīng)用快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)，檢測待測電能表銘牌標識的字符文字大小和字體、條形碼和二維碼是否符合標準要求，對通用的條形碼和二維碼，通過軟件算法識別出廠家信息； ⑥液晶屏顯示檢測(6) 應(yīng)用快速圖像模板匹配算法的文字識別技術(shù)，檢測液晶屏顯示缺陷和顯示內(nèi)容誤差，液晶屏顯示缺陷檢測方面主要檢測屏幕不顯示和屏幕顯示錯誤，液晶屏顯示內(nèi)容誤差檢測方面，英文字符和數(shù)字符識別率接近百分之百，同時能識別中文； ⑦結(jié)果保存(7) 將檢測的詳細過程和結(jié)論保存到數(shù)據(jù)庫，便于查詢管理； ⑧結(jié)束(8)。
【文檔編號】G01R35/04GK103926554SQ201410190616
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】鄧桂平, 方毅, 劉建華, 陳俊, 丁黎, 李莉, 張芹, 李帆, 夏水斌, 申莉, 郭玥, 郭雨 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學研究院