專利名稱：基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的汽車儀表性能檢測系統(tǒng)及其檢測方法，尤其涉及 一種基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術(shù)：
汽車儀表包括轉(zhuǎn)速表、車速表、油壓表、水溫表，有的還包括氣壓表、電壓表和電流 表，這些儀表多為指針式儀表，這些儀表在生產(chǎn)和使用過程中都需要定期進(jìn)行檢定，以判 斷其精確度是否滿足國標(biāo)或者行業(yè)規(guī)定的參數(shù)耍求。目前，國內(nèi)對汽車儀表的檢定工作主 要是采用人工觀測儀表盤指針讀數(shù)，來判斷產(chǎn)品的合格與否，這種判別方法受人的主觀因 素如人的觀測角度、觀測距離及疲勞強(qiáng)度等影響。誤差很大，可靠性不高。而且檢定效率 低，勞動強(qiáng)度大。

發(fā)明內(nèi)容
木發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng) 及其檢測方法。本發(fā)明檢測系統(tǒng)是采用基亍計算機(jī)和攝像機(jī)的機(jī)器視覺檢測技術(shù)，建立指 針式儀表的自動判讀系統(tǒng)，實現(xiàn)儀表圖像的采集、分析、處理及識別，可以自動的判讀儀 表盤的指針讀數(shù)，并給出指針的指示誤差。使用本發(fā)明檢測系統(tǒng)進(jìn)行儀表檢定解決了目前 人工判讀方法的不足，克服了人工檢測所造成的各種誤差，大大提高了儀表檢定的精度和 效率。
為了解決.h述技術(shù)問題，本發(fā)明基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)予以實現(xiàn)的技術(shù)
方案是該檢測系統(tǒng)包括光源、檢測箱休和與PC機(jī)^制系統(tǒng)連接附目機(jī)，所述檢測箱休 上部設(shè)1L有相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)包括固定在所述檢測箱體頂部的X 向滑軌和Y向滑軌，每個滑軌的端部均設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，每個滑軌上均設(shè)置有齒形傳動
帶，每個齒形傳動帶分別由步進(jìn)屯機(jī)驅(qū)動，其中一個滑軌上設(shè)置有一升降吊架，所述升降
吊架上連接有照叨光源安裝支架；所述檢測箱體下方設(shè)置有儀表夾具，所述儀表夾具包括 固定在檢測箱體底部的X向?qū)к壓蚘向?qū)к?，所述X向?qū)к壓蚘向?qū)к壣戏謩e設(shè)置有兩 個夾緊式滑塊部件，所述每個夾緊式滑塊部件的t方均設(shè)置有支撐部位；還包括與所述 PC術(shù)L控制系統(tǒng)連接的模擬信號發(fā)生器，所述模擬信號發(fā)生器包括頻率電路和電阻電路， 用以接收PC機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，從而產(chǎn)生儀表檢測所需要的頻率和電阻信號；所述 PC機(jī)控制系統(tǒng)包括分別與PC機(jī)連接的輸入模塊、位胃調(diào)試模塊、儀表衣盤識別模塊、 通W設(shè)置模塊、相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊和輸出模塊；所述位置調(diào)試模塊通過發(fā)送串口命令使得
5位于相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)中升降吊架上 的相機(jī)移動；所述通訊設(shè)置模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通訊設(shè)置；所述相機(jī)中包括圖 像顯示模塊和圖像處理模塊；所述圖像顯示模塊接收PC機(jī)控制系統(tǒng)的命令，將拍攝的圖 像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通訊方式上傳至PC機(jī)控制系統(tǒng)，所述PC機(jī)的輸出模塊顯示該圖像； 所述圖像處理模塊對拍攝到的圖像進(jìn)行濾波、定位、測量、比較和幾何量的計算，從而得 出被測儀表的檢定結(jié)果。本發(fā)明基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的檢測方法包括以下歩驟(1)裝夾被測 儀表——首先，將被測儀表放入儀表夾具中，根據(jù)儀表的大小將支撐部位調(diào)整到合適位置 后將夾緊鎖緊螺栓鎖緊；(2)調(diào)整相機(jī)攝像頭的位置~PC機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動相機(jī)升降 吊架的步進(jìn)電機(jī)之間通過兩路RS232進(jìn)行通訊，所述位置調(diào)試模塊控制兩個步進(jìn)電機(jī)， 并使之帶動分別與其嚙合的同步齒形傳送帶,從而驅(qū)動攝像頭的升降吊架使相機(jī)攝像頭沿 著X向和/或Y向滑軌運行，在XOY平面內(nèi)調(diào)整相機(jī)攝像頭的位置；(3)調(diào)整照明光源 的位覽——通過調(diào)整照明光源安裝支架中的由多個鉸接的杼件構(gòu)成的萬向裝置，將光源調(diào) 整到合適的位置；(4)通過所述通lrt設(shè)置模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通訊設(shè)智；(5) 利用相機(jī)拍攝被測儀表表盤圖像，并將圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)迎訊方式上傳到PC機(jī)控制系 統(tǒng)，所述PC機(jī)的輸出模塊顯示該圖像；PC機(jī)控制系統(tǒng)中的儀表識別模塊通過與表盤數(shù) 據(jù)庫中的表盤數(shù)據(jù)進(jìn)行比對處理，確定該表盤的類型；相機(jī)目*示捕捉模塊根據(jù)被測儀表的 類型不同，提供相應(yīng)的檢測軟件。(6)通過輸入模塊輸入被測儀表的廠家參數(shù)；(7)所述 圖像處理模塊處理拍攝到的圖像數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、定位、測量、比較和幾何 量的計算，從而得出被測儀表表針檢測的結(jié)果；在上述(4)一(7)步驟中，所述輸出模 塊通過屏幕顯示操作界面、顯示或打印檢定綣果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)具有以下有益效果(1) 用機(jī)器視覺代替人眼對儀表進(jìn)行檢測，避免了由于人的觀測角度、觀測距離及 疲勞影響等造成的誤差，提高了檢測的可靠性。(2) 基于計算機(jī)視覺的技術(shù)，提商了檢測的精度和效率。(3) 提高了檢測過程的柔性和自動化程度。(4) 基于計算機(jī)友好人機(jī)界面，操作簡單，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)和性能曲線的存儲。(5) 兼容性好，能檢測不同類型、大小的指針式儀表。


圖1-1是本發(fā)明基于it"算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框閣;閣1-2是圖1中所示PC機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成方框圖；閣2-1是檢測箱體結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2-2是閣2-1所示檢測箱體的側(cè)視圖；圖2-3是圖2-1所示檢測箱體的俯視圖；程圖；圖4-1是采用圖1所示檢測系統(tǒng)檢測轉(zhuǎn)速表的界面示意圖；圖4-2是圖4-1中所示檢測操作界面放大圖；圖5-1是采用圖1所示檢測系統(tǒng)檢測燃油表的界面示意圖；圖5-2是圖4-1中所示檢測操作界面放大圖；圖6-1是采用圖1所示檢測系統(tǒng)進(jìn)行位置調(diào)試的界面示意圖圖6-2是采用圖6-1所示檢測操作界面放大圖；圖7是釆用圖1所示檢測系統(tǒng)檢測以頻率為信號源的儀表的流程圖； 圖8是采用圖1所示檢測系統(tǒng)檢測以電阻為信號源的儀表的流程圖。 本發(fā)明檢測系統(tǒng)中主要部件和細(xì)節(jié)附圖標(biāo)記的說明100檢測箱體，200光源，300相機(jī)攝像頭，400被測儀表，500PC機(jī)控制系統(tǒng)，600 模擬信號發(fā)生器，700CAN通訊接口， 501輸入模塊，502位置調(diào)試模塊，503儀表表盤 識別模塊，504通訊設(shè)置模塊，505相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊，506輸出模塊，507數(shù)據(jù)庫，801 圖像顯示校塊，802閣像處理模塊。圖2-l、閣2-2和圖2-3所示的檢測箱體中涉及到的附圖標(biāo)記說明2.夾具式滑塊部件， 3.夾具支架，4.支撐部位，5.支搾腳，6.X向?qū)к墸?' Y向?qū)к墸?.攝像頭升降吊架，8.Y 向滑軌，9、 9'.齒形傳動帶，10、 12.步進(jìn)電機(jī)，ll.X向滑軌。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn) 一歩詳細(xì)地描述。圖1-1示出了本發(fā)明基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，包括設(shè)置在檢測箱體100 內(nèi)的光源、與PC機(jī)控制系統(tǒng)500分別連接的相機(jī)300、模擬信號發(fā)生器600;所述PC機(jī) 控制系統(tǒng)500通過CAN通訊接口 700與所述相機(jī)300和模擬信號發(fā)生器600連接。如圖1-2所示，所述PC機(jī)控制系統(tǒng)包括分別與PC機(jī)連接的輸入模塊501 、位暨調(diào)試 模塊502、儀表表盤識別模塊503、通訊設(shè)置模塊504、相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊505、輸出模塊 506及數(shù)據(jù)庫507;相機(jī)中包括與Ji述PC機(jī)連接的圖像顯示校塊801和圖像處理模塊802。如圖2-l、圖2-2和閣2-3所示，本發(fā)明檢測系統(tǒng)中將被檢測儀表置于一檢測箱體中， 在所述檢測箱體100上部設(shè)置有相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)包括固定在所 述檢測箱體100頂部的X向滑軌11和Y向滑軌1，每個滑軌均設(shè)置有一步進(jìn)電機(jī)10，每 個滑軌上均設(shè)置有齒形傳動帶9，毎個齒形傳動帶9分別由步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動，其中一個 滑軌上(如圖2-2所示在Y向滑軌l上)設(shè)置有一升降吊架7，在升降吊架7的底部設(shè)置 有用丁-安裝相機(jī)攝像頭14的安裝座；所述檢測箱休100下方設(shè)置有儀表夾具，所5^儀表 夾具包括固定在檢測箱體100底部的X向?qū)к?1和Y向?qū)к?2，所述X向?qū)к?1和Y 向?qū)к?2上分別設(shè)置有兩個分離布置的夾緊式滑塊部件2，所述每個夾緊式滑塊部件2 的上方均設(shè)'S有支搾部位4;所述升降吊架7 J:連接有照明光源安裝支架；所述檢測箱體100的下方四角均設(shè)置有支撐腳5;所述儀表夾具中的夾緊式滑塊部件2均包括夾緊鎖緊 嫘栓；所述每個夾緊式滑塊部件2與支撐部位4之間設(shè)置有支撐架3;所述照明光源安裝 支架由多個鉸接的桿件8構(gòu)成;所述照明光源安裝支架上至少包括設(shè)置有兩個分別位于升 降吊架7周邊的光源安裝頭，用以安裝光源200。所述光源200為高性能照明光源，最好 有兩個光源， 一個為紅色光源，另一個為綠色光源。在實際檢測中，根據(jù)被檢測儀表不同 顏色的刻度盤來選擇所用到的光源。例如如果刻度盤的背景顏色是黑白色或其它非紅色 的，就需要開啟紅色光源照明；如果刻度盤的背景顏色是偏紅色的，就需要開啟綠色光源 來照明。
與所述PC機(jī)控制系統(tǒng)500連接的模擬信號發(fā)生器600包括頻率電路和電阻電路，用 以接收PC機(jī)控制系統(tǒng)500發(fā)出的指令，從而產(chǎn)生儀表檢測所需要的頻率和電阻信號；所 述相機(jī)300通?？梢圆捎胏ognex品牌或banner品牌的工業(yè)相機(jī)或具有與其類似功能的工 業(yè)相機(jī)，上述品牌的相機(jī)300中包括與PC機(jī)連接的圖像顯示模塊801和圖像處理模塊 802，所述圖像顯示模塊801接收PC機(jī)控制系統(tǒng)的命令，將拍攝的圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng) 通訊方式上傳至PC機(jī)控制系統(tǒng)500， PC機(jī)的輸出模塊(即該PC機(jī)的顯示界面)顯示 該圖像；所述位置調(diào)試模塊502通過發(fā)送串口命令使得所述的兩個步進(jìn)電機(jī)10運動，從 而帶動上述升降吊架7 i:的相機(jī)300移動；所述通IH設(shè)置模塊504為用戶提供實現(xiàn)以太網(wǎng) 通訊和串口通訊的設(shè)省，，所述以太網(wǎng)通訊釆用TCP通訊模式，所述串口通訊設(shè)胃的參數(shù) 為波特率9600、 8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗、l位停止位、無數(shù)據(jù)流控制位；相機(jī)中與PC 機(jī)連接的圖像處理模塊802對拍攝到的圖像進(jìn)行濾波、定位、測量、比較和幾何量的計算， 從而得出被測儀表的檢定結(jié)果。
如圖3所示,利用上述基于計箅機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)進(jìn)行儀表檢測的檢測方法 包括以下步驟
(1) 裝夾被測儀表13——旨先，將被測儀表13放入儀表夾具中，根據(jù)儀表13的大 小將支搾部位4調(diào)整到合適位置后將夾緊鎖緊螺栓鎖緊；
(2) 調(diào)整相機(jī)300攝像頭14的位ll~~PC機(jī)控制系統(tǒng)500與驅(qū)動相機(jī)升降吊架7 的兩個步進(jìn)電機(jī)10之間通過兩路RS232進(jìn)行通訊，所逸位置調(diào)試模塊504控制兩個步進(jìn) 電機(jī)IO，并使之帶動分別與其嚙合的同步齒形傳送帶9，從而驅(qū)動招像頭14的升降吊架 7使相機(jī)攝像頭14沿著X向和/或Y向滑軌8和11運行，在XOY平面內(nèi)調(diào)整相機(jī)攝像 頭14的位置；
(3) 凋整照明光源200的位置——肖'先根據(jù)被檢測儀表刻度盤的背景色，選擇光源 顏色，如果刻度盤的背景顏色是黑白色或其它非紅色的，就需要開啟紅色光源照明；如果 刻度盤的背景顏色是偏紅色的，就需要開啟綠色光源來照明。然后，通過調(diào)整照明光源安 裝支架中的由多個鉸接的桿件構(gòu)成的萬向裝置，將光源200調(diào)整到合適的位￡;
(4) 通過所述通訊設(shè)置模塊504實現(xiàn)以太網(wǎng)通 設(shè)置和串口通訊設(shè)置；(5) 利用相機(jī)拍攝被測儀表13表盤圖像，并將圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通訊方式上傳到 PC機(jī)控制系統(tǒng)，PC機(jī)的顯示界面顯示該圖像，PC機(jī)控制系統(tǒng)500中的儀表識別模塊503 將接收到的圖像數(shù)據(jù)與表盤數(shù)據(jù)庫507中的表盤數(shù)據(jù)進(jìn)行比對處理，數(shù)據(jù)庫507中存儲有 符合國家基本標(biāo)準(zhǔn)的車用指針式儀表數(shù)據(jù)，所述車用指針式儀表包括車速表、轉(zhuǎn)速表、燃 油表、水溫表、機(jī)油壓力表、空壓表和電壓表等，經(jīng)過比對，確定該刻度盤的類型；通過 PC機(jī)控制系統(tǒng)500中的目標(biāo)捕捉模塊505根據(jù)被測儀表的類型不同，提供相應(yīng)的檢測軟 件；
(6) 通過輸入模塊(例如鍵盤、相關(guān)的端口或接口等)輸入所選定儀表的出廠參
數(shù)；
(7) 所述圖像處理模塊802處理相機(jī)拍攝到的圖像數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、 定位、測量、比較和幾何量的計算；從而得出被測儀表表針檢測的結(jié)果；
在上述(4) — (7)步驟屮，所述輸出模塊通過屏幕顯示操作界面、顯示或打印檢定 結(jié)果。
實施例
R甜，COGNEX或BANNER品牌的相機(jī)所具有的相機(jī)圖像處理工具均玎將捕捉到的閣像 進(jìn)行處理，從而得到相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，例如作為檢測儀表刻度盤基礎(chǔ)、反映刻度盤指針 幾何關(guān)系的數(shù)據(jù)，本發(fā)明檢測系統(tǒng)利用上述功能將相機(jī)捕捉到的被檢測儀表刻度盤的圖像 數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)控制系統(tǒng)500， PC機(jī)控制系統(tǒng)500的相關(guān)功能模塊接收相機(jī)300傳送過 來的汽乍儀表盤圖像數(shù)據(jù)，對這些圖像數(shù)據(jù)做出相關(guān)的分析、處理和識別，即接收圖像 數(shù)據(jù)、儀表類型的識別、通訊設(shè)胥、位置調(diào)試、閣像處理和圖像顯示等一系列過程，最終 實現(xiàn)對汽車儀衣的各個表盤進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。其屮，所述"閣像處理"過程上要是處理相機(jī) 捫攝到的圖像數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的濾波、定位、測量、比較和一些幾何量的il算。 所述"通訊設(shè)胥"過程主要是以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通VH設(shè)置，以太網(wǎng)通訊采用TCP通訊 模式，串U通訊設(shè)置參數(shù)為波特率9600、 8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗、l位停止位、無數(shù)
據(jù)流控制位。所述"位S調(diào)試"過程主要足通過發(fā)送串n命令使得電機(jī)運動，從而帶動吊
架t的相機(jī)移動，最終獲得位置合適的儀表圖像。所述"閣像顯示"可以集成有COGNEX 相機(jī)里的工具軟件，可以將拍攝的圖像顯示出來并做進(jìn)一歩的分析處理。
為了便于檢測者的操作，木發(fā)明檢測系統(tǒng)設(shè)計有良好的人機(jī)對話的圖像界面，通常該 界而共分為左右兩個部分，左半部分為儀表檢測區(qū)，其右側(cè)為儀表顯示區(qū)。儀表檢測R包 括有車速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表、機(jī)油壓力表、電壓表、空壓表、位置調(diào)試和退出 Jr項選擇按鈕。根據(jù)各種，輛儀表刻度盤的特點及信號源的不lnj，檢測"—乍速表"和"轉(zhuǎn) 速表"時檢測輸入?yún)?shù)為頻率信號。本實施例中"轉(zhuǎn)速表"參數(shù)輸入和檢測結(jié)果顯示如 閣4-l和圖4-2所示，包括廠家參數(shù)區(qū)的頻率、車/轉(zhuǎn)速輸入和^時檢測區(qū)的實際頻率、檢 測誤差和檢測結(jié)果的顯示。檢測"燃油表"、"水溫表"、"機(jī)油壓力表"、"電壓表"、"空壓 表1"和"空壓表2"的輸入?yún)?shù)皆為電阻信號，例如檢測"燃油表"的參數(shù)輸入和檢
9測結(jié)果顯示如圖5-l和圖5-2所示，包括參數(shù)輸入?yún)^(qū)的電阻選項、工作狀態(tài)、參數(shù)發(fā)送、 電阻校準(zhǔn)、校準(zhǔn)電阻的顯示和檢測區(qū)的起點誤差、中點誤差、終點誤差的顯示。為了方便 儀表裝夾中的位置調(diào)試，圖6-l和圖6-2示出了 "位置調(diào)試"界面，包括了切換儀表圖像 實時顯示按鍵，電機(jī)運動方向控制按鈕，可以實現(xiàn)圖像的位置調(diào)試。同理，可以設(shè)計出檢 測"水溫表"、"機(jī)油壓力表"、"空壓表1"、"空壓表2"和"電壓表"等的內(nèi)容和完成的 功能。如圖1-1所示，本發(fā)明檢測系統(tǒng)中的PC機(jī)500和模擬信號發(fā)生器600之間通過RS232 進(jìn)行通訊，PC機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送控制命令給模擬信號發(fā)生器600，使其產(chǎn)生需要的頻率信 號或是電阻信號；而模擬信號發(fā)生器600校準(zhǔn)后的電阻阻值也要通過RS232傳送回PC機(jī) 控制系統(tǒng)。光源照明對拍攝的圖像效果影響比較大，因此，對于光源200可以選擇一個綠 色光源和一個紅色光源，根據(jù)被檢測儀表的刻度盤顏色來決定開啟哪個光源。具體到光源 的形式，最好選擇條形光源，將這兩個條形光源按裝在相機(jī)升降吊架的兩側(cè)，這樣做可以 避免拍攝到的閣像有反光或者有聚光現(xiàn)象。PC機(jī)500與相機(jī)300之間通過以太網(wǎng)口通W， PC機(jī)500發(fā)出控制命令給相機(jī)300，相機(jī)300將處理的圖像數(shù)據(jù)傳回給PC機(jī)控制系統(tǒng)。 PC機(jī)500和相機(jī)升降吊架7的驅(qū)動歩進(jìn)電機(jī)10之間通過兩路RS232進(jìn)行通訊，PC機(jī)發(fā) 出命令，可以驅(qū)動攝像頭升降吊架7在二維平面內(nèi)X、 Y方向上運行。下而分別描述檢測儀農(nóng)指針某一刻度點、以頻率為信號源的儀表刻度盤、以電阻作為 信號源的儀衣刻度盤的檢測方法。對儀衣指針某—刻度點的檢測過程如下1) 對拍攝到圖像上的一個標(biāo)志進(jìn)行定位，其它在圖像上的標(biāo)識分析都以此為坐標(biāo)參 照物，這樣在圖像變化移^^時可以保證被檢測點的坐標(biāo)穩(wěn)定性。2) 尋找圓心和軸心。儀表指針在表盤上圍繞一個圓心旋轉(zhuǎn)，因此要找到這個岡心， 從而更方便的計掉出指針和其它刻度的火角。3) :ff列刻度順序。將儀表盤上各個刻度用按順序分別做出標(biāo)識，并求出各刻度的中 點坐標(biāo)。4) 測試各個刻度和o刻度角度ei。連接岡心和各個刻度中點坐標(biāo)，分別計算出各刻度線和o刻度線之間的夾角，并將這些數(shù)值按照對應(yīng)關(guān)系做成數(shù)據(jù)農(nóng)，記為ei。5) 測試指針和零刻度的夾角。用測角度工具測量指針中線和舉刻度中線的夾角。kl 為9。6) 輸入一定的參數(shù)x，指針擺動到一定位覽穩(wěn)定下來后，對比ei和e，判斷它們之間的誤差，然后繼續(xù)調(diào)整輸入?yún)?shù)x為y,最終使得|6-叫/傷<0.001。這時通過輸入端x和 y來計算儀表在這一刻度的指示誤差。誤差即為(y-x)/x。7) 結(jié)束中-個刻度點的檢測。如閣7所示，車逨和轉(zhuǎn)速檢測的流程閣，由于車速和轉(zhuǎn)速需要提供的信S-源是頻率，其檢測流程都是按照圖7進(jìn)行。檢測過程如下
1) 輸入?yún)?shù)，包括輸入頻率及對應(yīng)的車速或是轉(zhuǎn)速、以及需要檢測點的序列總數(shù)。
2) 點擊"開始檢測"鍵，
3) 程序通過RS232發(fā)出命令給模擬信號發(fā)生器，輸出對應(yīng)參數(shù)的頻率脈沖給被檢測 儀表，
4) 被檢測儀表的車速或是轉(zhuǎn)速端接受到信號后等待3s，目的是讓表針轉(zhuǎn)動停止后平 穩(wěn)下來，
5) 采集儀表盤圖像，計算儀表指針指示誤差。指示誤差記為前述中的(e-0i)/8i
如果誤差絕對值大于20%且誤差大于0，則將頻率數(shù)減l，轉(zhuǎn)到3)繼續(xù)進(jìn)行； 如果誤差絕對值大于20%且誤差小于0，則將頻率數(shù)加l，轉(zhuǎn)到3)繼續(xù)進(jìn)行； 如果誤差絕對值介于0.1%和20%且誤差大于0，則將頻率數(shù)減0.1，轉(zhuǎn)到3)繼續(xù) 進(jìn)行；
如果誤差絕對值介于0.1%和20%且誤差小于0，則將頻率數(shù)加O.l，轉(zhuǎn)到3)繼續(xù) 進(jìn)行；
如果誤差絕對值小f 0.1%，則轉(zhuǎn)到6)進(jìn)行。
6) 顯示檢測誤差結(jié)果及對應(yīng)'義:際頻率。檢測誤差從輸入端計算，記為前述中的 (y誦x)/x。
7) 判斷檢測點序列號是否等于總檢測點數(shù)，
如果不是，則將檢測點序列號加l，顯示出在檢測的序列號，并轉(zhuǎn)到3)進(jìn)行。 如果是，則轉(zhuǎn)到8)進(jìn)行。
8) 將檢測點序列號淸零，并輸出數(shù)值為0的頻率信號
9) 結(jié)朿自動檢測。
如圖8所示，為"燃油表"、"水溫表"、"機(jī)油壓力表"、"電壓表"、"氣壓表"檢測的 流程閣，由于它們需要提供的信號源是電阻，故其檢測流程都是按照圖8進(jìn)行。檢測過程 如下
1) 丌始檢測，輸入被測儀農(nóng)起點、屮點、終點對應(yīng)的電阻阻值。
2) 依此校準(zhǔn)起點、中點、終點的ili阻阻值
3) 退出校準(zhǔn)，等待檢測。
4) 點擊"開始檢測"，
5) 輸出相應(yīng)阻值
6) 等待3s，然后檢測指針誤差，并顯示誤差
7) 判斷檢測點序列號是否等丁-3，
不是，則將檢測點序列4加1，顯示在檢測的序列號，轉(zhuǎn)到5)進(jìn)行 是，則將檢測點序列數(shù)潔零，退出檢測狀態(tài)
8) 結(jié)束檢測。下面以"轉(zhuǎn)速表"和"燃油表"的檢測為例來詳細(xì)描述本發(fā)明汽車儀表性能檢測系統(tǒng) 的檢測過程。1."轉(zhuǎn)速表"檢測過程(1) 安裝被檢測儀表調(diào)整儀表夾具的夾緊支架和螺栓，將被測儀表放入，調(diào)整好 位置并將螺栓鎖緊。把模擬信號發(fā)生器的車速和電源輸出端分別接到儀表的車速和電源輸 入端，打開電源的三個開關(guān)被檢測儀表的定位供電、控制系統(tǒng)供電、照明及攝像(視覺 系統(tǒng))供電。(2) 調(diào)試轉(zhuǎn)速表的圖像位置運行PC機(jī)控制系統(tǒng)，點擊界面左側(cè)的"位置調(diào)試" 按鈕，進(jìn)入"位置調(diào)整"界面，如圖6-l和圖6-2所示，單擊"切換圖像顯示"按鈕，這 時，右側(cè)就實時的顯示出被測儀表的圖像如圖6-2中的右側(cè)區(qū)域所示。檢測者觀察轉(zhuǎn)速表 表盤是否在閣像顯示區(qū)，如果不在，可以點擊"向上"、"向下"、"向左"、或是"向右" 按鈕，發(fā)出相應(yīng)命令，使得相機(jī)攝像頭運動，從而可獲得合適的轉(zhuǎn)速表拍攝圖像。(3) 檢測點Ji7r:側(cè)的"轉(zhuǎn)速表"選項，如圖4-1和圖4-2所示，在"廠家提供參 數(shù)一欄"輸入被檢測的轉(zhuǎn)速及對應(yīng)的頻率數(shù)伹，輸入總測試點數(shù)。在"實吋檢測"一欄點 擊"開始檢測"，軟件按照程序流程會依次檢測出各個點對應(yīng)的"實際頻率"、"檢測誤差"、"檢測結(jié)果"，并且界面會實時顯示出"IH在檢測序列號"，"檢測結(jié)朿"燈會亮起來，檢 測結(jié)朿后，小燈會滅掉。A體的檢測流程如閣7所示。 2."燃油表"檢測過程(1) 安裝被檢測儀表調(diào)整儀表夾具的夾緊支架和螺栓，將被測儀表放入，調(diào)整好 位S并將螺栓鎖緊。把模擬信號發(fā)生器的車速和電源輸出端分別接到儀表的車速和電源輸 入端，打開電源的三個開關(guān)被檢測儀表的定位供電、控制系統(tǒng)供電、照明及攝像(視覺 系統(tǒng))供電。(2) 調(diào)試燃油表的閣像位置與上述調(diào)試轉(zhuǎn)速表的閣像位置同理，在此不再贅述。(3) 檢測點擊左側(cè)的"燃油農(nóng)"選項，如閣5-1和圖5-2所示，在"參數(shù)輸入" 一欄輸入"起點"、"中點"、"終點"對應(yīng)的電阻卩fl值，選抒"電阻選項"雖的"起點"， 工作狀態(tài)選擇"校準(zhǔn)"，選擇"參數(shù)發(fā)送"，在"校準(zhǔn)電阻"側(cè)的起點對應(yīng)框下有實際電阻^n值的顯示。調(diào)節(jié)機(jī)械控制而板ii燃油表起點校準(zhǔn)按鈕，使得頭'際電阻阻值的大小等于"參數(shù)輸入"起點對應(yīng)的電阻阻值。按照這個歩驟依次選擇"電阻選項"甲.的"中點"和"終 點"選項，依次將"校準(zhǔn)電阻"選項屮.對應(yīng)的"中點"和"終點"電阻阻值和輸入?yún)?shù)嫂 等。點擊"工作狀態(tài)"里的"退出"，再點擊"參數(shù)發(fā)送"。點擊"工作狀態(tài)"雖的"運行"， 再點擊"參數(shù)發(fā)送"。點擊檢測區(qū)里"開始檢測"按鈕，其檢測流程如圖7所示，最終界面中會顯示出"起點檢測弧長誤楚"、"中點檢測弧長誤差"和"終點檢測弧長誤差"檢測 結(jié)果，并實時顯示"正在檢測序列號"。檢測結(jié)束后，會將"正在檢測序列號"清零。 其它兒個表的檢測過程都會和"轉(zhuǎn)速表"或是"燃油表"的檢測過程類似。12本發(fā)明中所提及到的被檢測儀表，指各類符合國家基本標(biāo)準(zhǔn)的車用指針式儀表，,本發(fā) 明檢測系統(tǒng)具有通用性,其模擬信號發(fā)生器輸出的頻率和電阻信號均符合國家對車用儀表
的檢測標(biāo)準(zhǔn)，PC機(jī)控制系統(tǒng)通過儀表表盤識別模塊503能夠識別各種儀表刻度盤，圖像 處理模塊802可以進(jìn)行各種儀表刻度盤的表針檢測，通過前面對3個具體實施例的描述， 可以清楚的表明本發(fā)明檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果可以滿足儀表檢測機(jī)構(gòu)的檢測要求。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員在本實發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可 以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，包括光源、檢測箱體和與PC機(jī)控制系統(tǒng)連接的相機(jī)，其特征在于所述檢測箱體上部設(shè)置有相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)包括固定在所述檢測箱體頂部的X向滑軌和Y向滑軌，每個滑軌的端部均設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，每個滑軌上均設(shè)置有齒形傳動帶，每個齒形傳動帶分別由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其中一個滑軌上設(shè)置有一升降吊架，所述升降吊架上連接有照明光源安裝支架；所述檢測箱體下方設(shè)置有儀表夾具，所述儀表夾具包括固定在檢測箱體底部的X向?qū)к壓蚘向?qū)к?，所述X向?qū)к壓蚘向?qū)к壣戏謩e設(shè)置有兩個夾緊式滑塊部件，所述每個夾緊式滑塊部件的上方均設(shè)置有支撐部位；還包括與所述PC機(jī)控制系統(tǒng)連接的模擬信號發(fā)生器，所述模擬信號發(fā)生器包括頻率電路和電阻電路，用以接收PC機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，從而產(chǎn)生儀表檢測所需要的頻率和電阻信號；所述PC機(jī)控制系統(tǒng)包括分別與PC機(jī)連接的輸入模塊、位置調(diào)試模塊、儀表表盤識別模塊、通訊設(shè)置模塊、相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊和輸出模塊；所述位置調(diào)試模塊通過發(fā)送串口命令使得相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)中的兩個步進(jìn)電機(jī)運動，從而帶動位于相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)中升降吊架上的相機(jī)移動；所述相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊根據(jù)具體檢測要求對不同的被測儀表盤提供相應(yīng)的檢測軟件；所述通訊設(shè)置模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通訊設(shè)置；所述相機(jī)中包括圖像顯示模塊和圖像處理模塊；所述圖像顯示模塊接收PC機(jī)控制系統(tǒng)的命令，將拍攝的圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通訊方式上傳至PC機(jī)控制系統(tǒng)，所述PC機(jī)的輸出模塊顯示該圖像；所述圖像處理模塊對拍攝到的圖像進(jìn)行濾波、定位、測量、比較和幾何量的計算，從而得出被測儀表的檢定結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 檢測箱體的下方四角均設(shè)置有支撐腳:所述儀表夾具中的夾緊式滑塊部件均包括夾緊鎖緊 螺栓；所述每個夾緊式滑塊部件與支撐部位之間設(shè)^有支撐架；所述照明光源安裝支架由 多個鉸接的桿件構(gòu)成;所述照明光源安裝支架上至少包括設(shè)置有兩個分別位于升降吊架周 邊的光源安裝頭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于計算機(jī)的汽乍儀表視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 光源為兩個髙性能照明光源，其中一個為紅色光源，另一個為綠色光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 PC機(jī)控制系統(tǒng)通過CAN通訊接口與所述相機(jī)和模擬信號發(fā)生器連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 以太網(wǎng)通訊釆用TCP通訊模式，所述串口通訊設(shè)置的參數(shù)為波特率9600、 8位數(shù)據(jù)位、 無奇偶校驗、1位停止位、無數(shù)據(jù)流控制位。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 相機(jī)釆用COGNEX品牌或BANNER品牌的工業(yè)相機(jī)。
7. —種根據(jù)權(quán)利嬰求l所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的檢測方法，其 特征在于該檢測方法包括以下歩驟(1) 裝夾被測儀表——首先，將被測儀表放入儀表夾具中，根據(jù)儀表的大小將支撐 部位調(diào)整到合適位置后將夾緊鎖緊螺栓鎖緊；(2) 調(diào)整相機(jī)攝像頭的位置——PC機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動相機(jī)升降吊架的步進(jìn)電機(jī)之間 通過兩路RS232進(jìn)行通訊，所述位置調(diào)試模塊控制兩個步進(jìn)電機(jī)，并使之帶動分別與其嚙 合的同歩齒形傳送帶，從而驅(qū)動攝像頭的升降吊架使相機(jī)攝像頭沿著X向和/或Y向滑軌 運行，在XOY平面內(nèi)調(diào)整相機(jī)攝像頭的位置；(3) 調(diào)整照明光源的位置——通過調(diào)整照明光源安裝支架中的由多個鉸接的桿件構(gòu) 成的萬向裝置，將光源調(diào)整到合適的位置；(4) 通過所述通訊設(shè)置模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通訊設(shè)置；(5) 利用相機(jī)拍攝被測儀表表盤圖像，并將圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通訊方式上傳到PC 機(jī)控制系統(tǒng)，所述PC機(jī)的輸出模塊顯示該圖像；PC機(jī)控制系統(tǒng)中的儀表識別模塊通過與 表盤數(shù)據(jù)庫中的表盤數(shù)據(jù)進(jìn)行比對處理，確定該表盤的類型；枏機(jī)曰標(biāo)捕捉模塊根據(jù)被測 儀表的類型不同，提供相應(yīng)的檢測軟件；(6) 通過輸入模塊輸入被測儀表的廠家參數(shù)；(7) 所述閣像處理模塊處理拍攝到的圖像數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、定位、測 量、比較和兒何量的計算，從而得出被測儀表表針檢測的結(jié)果；在il述(4) _ (7)步驟中，所述輸出模塊通過屏幕顯示操作界面、顯示或打印檢定 結(jié)果。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于所述表盤數(shù)據(jù)庫中包括符合國家基本標(biāo)準(zhǔn)的車用指針式儀表數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于所述車用指針式儀表包括車速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表、機(jī)油壓力表、空壓表和電壓表。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征 在于所述步驟(7)中對儀表表針的檢測包括A.儀表表針某一刻度點的檢測過程如卜、A-l.對拍攝到圖像上的一個標(biāo)志進(jìn)行定位，其它在圖像上的標(biāo)識分析都以此為 坐豐示參照物，這樣在圖像變化移動時可以保證被檢測點的坐標(biāo)穩(wěn)定性；A-2.尋找圓心和軸心儀表指針在表盤上圍繞一個圓心旋轉(zhuǎn)，因此耍找到這個 圓心，從而更方便的計算出指針和其它刻度的夾角；A-3.排列刻度順序?qū)x表盤上各個刻度用按順序分別做出標(biāo)識，并求出各刻 度的中點坐標(biāo)；A-4.測試各個刻度和0刻度角度0i。連接圓心和各個刻度中點坐標(biāo)，分別計算 出各刻度線和0刻度線之間的夾角，并將這些數(shù)值按照對應(yīng)關(guān)系做成數(shù)據(jù)表，記為 0 i;A-5.測試指針和零刻度的夾角用測角度工具測量指針中線和零刻度中線的夾角，記為e。A-6.輸入一定的參數(shù)x，指針擺動到一定位置穩(wěn)定下來后，對比0 i和e,判 斷它們之間的誤差，然后繼續(xù)調(diào)整輸入?yún)?shù)x為y，最終使得l 0-6i|/0i<O.OOl。 這時通過輸入端x和y來計算儀表在這一刻度的指示誤差。誤差即為(y-x)/x;至此 結(jié)束該單個刻度點的檢測；B. 以頻率為信號源的車速或轉(zhuǎn)速的檢測，檢測過程如下B-l.輸入?yún)?shù)，包括輸入頻率及對應(yīng)的車速或轉(zhuǎn)速、以及需要檢測點的序列總數(shù)；B-2. PC機(jī)控制系統(tǒng)通過RS232發(fā)出命令給模擬信號發(fā)生器，輸出對應(yīng)參數(shù)的頻率脈沖給被檢測儀表；B-3.被測儀表的車速或轉(zhuǎn)速端接收到信號后等待3s，以使表針轉(zhuǎn)動停止后平穩(wěn)； B-4.采集儀表盤圖像，計算儀表指針指示誤差，指示誤差記為上述歩驟A-6中的(9-0如果誤差絕對值大于2096且誤差大于0，則將頻率數(shù)減l，返回歩驟B-2; 如果誤差絕對位大于20%且誤差小于0，則將頻率數(shù)加l,返回歩驟B-2; 如果誤差絕對值介于0.1%和20%且誤差大于0,則將頻率數(shù)減0.1 ，返回歩驟B-2; 如架誤差絕對伹介于0. 1%和20%且誤差小于0,則將頻率數(shù)加0.1,返回歩驟B-2; 如果誤差絕對值小于0.1%，順序執(zhí)行下一步驟；B-5.顯示檢測誤差結(jié)果及對應(yīng)的實際頻率將上述誤差絕對值從輸入端計算， 記為上述步驟A-6中的(y-x) /x;B-6.判斷檢測點序列號是否等于總檢測點數(shù)，如果不是，則將檢測點序列號加i,顯示出在檢測的序列號，并返回步驟B-2; 如果是，則順序執(zhí)行下一步驟；B-7.將檢測點序列號清零，并輸出數(shù)位為0的頻率信號；至此結(jié)朿該檢測點的 檢測；C. 以電阻作為信號源的儀表的檢測，該類儀表包括燃油表、水溫表、機(jī)油壓力表、 電壓表和氣壓表；其檢測過程如下C-l.輸入被測儀表起點、中點和終點對應(yīng)的電阻阻值； C-2.依此校準(zhǔn)起點、中點和終點的電阻阻值 C-3.退出校準(zhǔn)，等待檢測； C-4.輸出相應(yīng)阻值C-5.等待3s，然后檢測指針誤差，并顯示誤差 C-6.判斷檢測點序列號是否等于3，若滿足條件，則將檢測點序列號加l,顯示在檢測的序列號，返回步驟C-4; 否則，將檢測點序列數(shù)清零，退出檢測狀'態(tài)，至此結(jié)朿該檢測點的檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于計算機(jī)的汽車儀表視覺檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括光源、檢測箱體和與PC機(jī)控制系統(tǒng)連接的相機(jī)，與所述PC機(jī)控制系統(tǒng)連接的模擬信號發(fā)生器，所述模擬信號發(fā)生器包括頻率電路和電阻電路，用以接收PC機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，從而產(chǎn)生儀表檢測所需要的頻率和電阻信號；所述PC機(jī)控制系統(tǒng)包括分別與PC機(jī)連接的輸入模塊、位置調(diào)試模塊、儀表表盤識別模塊、通訊設(shè)置模塊、相機(jī)目標(biāo)捕捉模塊和輸出模塊；所述位置調(diào)試模塊通過發(fā)送串口命令使得相機(jī)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)中的兩個步進(jìn)電機(jī)運動；所述通訊設(shè)置模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊設(shè)置和串口通訊設(shè)置；所述相機(jī)中包括圖像顯示模塊和圖像處理模塊。本發(fā)明中同時還公開了上述檢測系統(tǒng)的檢測方法。
文檔編號G01D18/00GK101672663SQ20091007049
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者劉全周, 張宏偉, 輝 戎, 李艷文, 旭 王, 龔進(jìn)峰 申請人:中國汽車技術(shù)研究中心