基于機(jī)器視覺的數(shù)顯電測量儀表質(zhì)量群檢系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，尤其是一種基于機(jī)器視覺的數(shù)顯電測量儀表質(zhì)量群檢 系統(tǒng)，屬于儀表智能檢測的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)顯電測量儀表是指采用數(shù)字讀數(shù)形式輸出顯示的電量測量儀表，其在工業(yè)生 產(chǎn)、日常生活中有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)顯示裝置的不同，數(shù)顯電測量儀表可分為數(shù)碼管和液晶 屏式兩大類。根據(jù)測量電的相數(shù)不同，一般分為單相與三相。根據(jù)測量信號(hào)的不同，其可分 為電壓表、電流表、功率表與頻率表等。這些儀表在生產(chǎn)完成后，需要對它們進(jìn)行出廠檢驗(yàn)， 以判斷其外觀是否破損、顯示裝置是否正常、其精確度（基本誤差）是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)或者 行業(yè)規(guī)定的要求。其中，基本誤差檢驗(yàn)耗時(shí)較長，一般需要在量程范圍內(nèi)取近似等分的5個(gè) 點(diǎn)進(jìn)行測試?；菊`差測試時(shí)，將所取點(diǎn)值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測試源信號(hào)輸入儀表，與儀表測得并 顯示輸出的值進(jìn)行比較，根據(jù)測量值與標(biāo)準(zhǔn)測試信號(hào)真值的偏差來判斷儀表是否滿足精度 要求。
[0003] 目前，國內(nèi)對數(shù)顯電測量儀表的出廠檢測工作主要有數(shù)字通訊法、人工法與機(jī)器 視覺法。對于帶有數(shù)據(jù)通訊接口的高端數(shù)顯儀表，其基本誤差檢測一般采用數(shù)字通信法，其 外觀與顯示檢測采用人工法或者機(jī)器視覺法。對于無數(shù)據(jù)通訊接口的低附加值儀表，基本 誤差、外觀與顯示裝置檢測則都采用人工法或機(jī)器視覺法。人工法采用人工加標(biāo)準(zhǔn)測試信 號(hào)，然后觀測儀表表面顯示讀數(shù)，同時(shí)查看外觀與顯示裝置，來判斷產(chǎn)品是否合格。這種判 別方法受人的主觀因素，如人的觀測角度、距離及疲勞強(qiáng)度等影響，可靠性不高，檢測效率 低，勞動(dòng)強(qiáng)度大?，F(xiàn)有機(jī)器視覺法或是設(shè)計(jì)昂貴的專用生產(chǎn)線全自動(dòng)批量檢測儀表，具有投 入大，不適宜于多型號(hào)、小批量的中小企業(yè)生產(chǎn)模式。或是在出廠檢驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)針對單表檢 測的半自動(dòng)化機(jī)器視覺系統(tǒng)，儀表需要手工安裝到視覺檢測工裝上，每次只檢測單只儀表， 效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于機(jī)器視覺的數(shù)顯電測 量儀表質(zhì)量群檢系統(tǒng)，其適宜于中小型儀表生產(chǎn)企業(yè)的低附加值數(shù)顯產(chǎn)品的出廠檢測，具 有智能化程度好、檢測效率高，適應(yīng)范圍廣，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述基于機(jī)器視覺的數(shù)顯電測量儀表質(zhì)量群檢系 統(tǒng)，包括工業(yè)計(jì)算機(jī)，所述工業(yè)計(jì)算機(jī)與用于掃描待測數(shù)顯電測量儀表上條碼信息的條碼 掃描儀、用于獲取待測數(shù)顯電測量儀表圖像信息的工業(yè)相機(jī)以及用于向待測數(shù)顯電測量儀 表加載測試信號(hào)的程控標(biāo)準(zhǔn)源連接，工業(yè)相機(jī)與待測數(shù)顯電測量儀表一一對應(yīng)，程控標(biāo)準(zhǔn) 源通過分配繼電器與若干待測數(shù)顯電測量儀表連接，所有的待測數(shù)顯電測量儀表通過分配 繼電器的觸點(diǎn)與儀表供電電源連接，分配繼電器還與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，工業(yè)計(jì)算機(jī)能控制 分配繼電器內(nèi)相應(yīng)觸點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)，以控制待測數(shù)顯電測量儀表與程控標(biāo)準(zhǔn)源以及儀表供 電電源的連接狀態(tài)；
[0006] 條碼掃描儀掃描待測數(shù)顯電測量儀表的條碼信息并將掃描的條碼信息傳輸至工 業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)，在收到待測數(shù)顯電測量儀表的條碼信息后，工業(yè)計(jì)算機(jī)通過與所述進(jìn)行條碼 掃描的待測數(shù)顯電測量儀表對應(yīng)的工業(yè)相機(jī)獲取待測數(shù)顯電測量儀表未供電的外觀圖像 以及供電后的上電全顯圖像，且工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)條碼信息提取預(yù)先存儲(chǔ)在工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)并 與所述條碼信息匹配的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電測量儀表外觀圖像模板以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電測量儀表上電 全顯圖像模板，工業(yè)計(jì)算機(jī)采用模板匹配法將待測數(shù)顯電測量儀表的外觀圖像、上電全顯 圖像分別與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電測量儀表外觀圖像模板、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電測量儀表上電全顯圖像模板進(jìn) 行比較匹配，以確定并輸出所述待測數(shù)顯電測量儀表的外觀質(zhì)量以及顯示質(zhì)量；
[0007] 工業(yè)計(jì)算機(jī)能控制分配繼電器以及程控標(biāo)準(zhǔn)源向所述進(jìn)行條碼掃描后的待測數(shù) 顯電測量儀表加載所需的基本誤差測試信號(hào)，并通過對應(yīng)的工業(yè)相機(jī)獲取所述待測數(shù)顯電 測量儀表在加載基本誤差測試信號(hào)后的基本誤差測試圖像，工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)獲取的基本誤 差測試圖像確定與基本誤差測試信號(hào)相對應(yīng)的儀表讀數(shù)，工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)確定的儀表讀數(shù) 確定所述待測數(shù)顯電測量儀表在基本誤差測試時(shí)的基本誤差，并根據(jù)所述基本誤差判定所 述待測數(shù)顯電測量儀表的精度。
[0008] 所述程控標(biāo)準(zhǔn)源、分配繼電器通過232/485轉(zhuǎn)換器與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，工業(yè)相機(jī) 通過PCI Express xl6總線接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接。
[0009] 所述待測數(shù)顯電測量儀表包括電流表、電壓表、功率表、無功功率表、功率因數(shù)表 或頻率表，所述待測數(shù)顯電測量儀表的顯示形式包括液晶顯示或數(shù)碼管顯示。
[0010] 工業(yè)計(jì)算機(jī)通過工業(yè)相機(jī)獲取待測數(shù)顯電測量儀表未上電的外觀圖像后，將待測 數(shù)顯電測量儀表未上電的外觀圖像進(jìn)行切割分離，以得到待測字符區(qū)域、待測圖標(biāo)區(qū)域以 及待測標(biāo)簽區(qū)域；
[0011] 工業(yè)計(jì)算機(jī)將得到的待測字符區(qū)域、待測圖標(biāo)區(qū)域以及待測標(biāo)簽區(qū)域與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯 電測量儀表外觀區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域模板直接進(jìn)行匹配對比，且工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行匹配對比的 方法為：
[0013] 其中，d為相似性度量函數(shù)的匹配度量值，S為M*N大小的待測區(qū)域圖像，T為同樣 大小的模板圖像，（i，j)為圖像上像素點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0014] 工業(yè)計(jì)算機(jī)通過分配繼電器以及儀表供電電源統(tǒng)一為所有的待測數(shù)顯電測量儀 表供電，待測數(shù)顯電測量儀表由儀表供電電源供電后，待測數(shù)顯電測量儀表進(jìn)行上電自 檢；
[0015] 工業(yè)計(jì)算機(jī)通過工業(yè)相機(jī)獲取對應(yīng)待測數(shù)顯電測量儀表的上電自檢視頻，并在工 業(yè)相機(jī)獲取的上電自檢視頻中得到所述待測數(shù)顯電測量儀表的上電全顯圖像；工業(yè)計(jì)算機(jī) 獲取到上電全顯圖像后，使用模版匹配的方法判斷所述待測數(shù)顯電測量儀表的顯示裝置的 顯示質(zhì)量。
[0016] 所述工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)條碼掃描儀傳輸?shù)臈l碼信息自適應(yīng)判斷與所述條碼信息相 對應(yīng)的待測數(shù)顯電測量儀表的儀表類型；根據(jù)判斷待測數(shù)顯電測量儀表的類型，工業(yè)計(jì)算 機(jī)控制分配繼電器以及程控標(biāo)準(zhǔn)源向所述進(jìn)行條碼掃描的待測數(shù)顯電測量儀表加載所需 的基本誤差測試信號(hào)。
[0017]工業(yè)計(jì)算機(jī)對待測數(shù)顯電測量儀表加載基本誤差測試信號(hào)進(jìn)行基本誤差測試時(shí)， 在等待當(dāng)前基本誤差測試信號(hào)對應(yīng)的待測數(shù)顯電測量儀表的輸出顯示穩(wěn)定期間，工業(yè)計(jì)算 機(jī)利用GPU加速對上一基本誤差測試信號(hào)對應(yīng)的基本誤差測試圖像進(jìn)行并行處理，以確定 基本誤差測試圖像對應(yīng)的儀表讀數(shù)。
[0018]工業(yè)計(jì)算機(jī)利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別基本誤差測試圖像對應(yīng)的儀表讀數(shù)，并計(jì)算所 述基本誤差測試信號(hào)下儀表讀數(shù)的引用誤差，所述引用誤差為：
[0020] 其中，xn為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯電測量儀表的標(biāo)準(zhǔn)示數(shù)值，X。為待測數(shù)顯電測量儀表在基本 誤差測試信號(hào)下的儀表讀數(shù)， X_-xmin為待測數(shù)顯電測量儀表的儀表量程；
[0021] 在對待測量數(shù)顯電測量儀表加載完基本誤差測試信號(hào)，工業(yè)計(jì)算機(jī)取引用誤差的 最大值為基本誤差R ;若基本誤差R