基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，涉及汽車儀表性能檢測設備領域，包括由計算機系統控制的組合儀表安裝臺架，安裝臺架主要由臺體、圖像捕獲機構、夾具部分及相應的電線束單元組成；臺體采用鋁合金型材的矩形框架結構，臺體中間通過設置一個水平的工作臺面而將臺體分成上下兩個腔體，所述圖像捕獲機構和夾具部分設置在上腔體內。本發明通過對汽車轉速表、車速表、燃油、水溫表，氣壓表的驅動，利用攝像頭移動到特定子表的位置獲取儀表圖片，計算出儀表指針的指示值，并與設計值或標準值比較，判定是否合格，自動保存結果。經過驗證，本發明適應范圍廣，操作方便，測試精度高，檢測可靠，可擴展性強等特點，可以避免人工觀測的不確定性。
【專利說明】基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車儀表性能檢測設備領域，具體涉及一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺。
【背景技術】
[0002]汽車組合儀表性能檢測系統應具有裝夾方便，操作方便，數據準確等特點。但如何檢測汽車儀表的運行狀態，如何判斷儀表是否滿足設計要求，是儀表生產廠商，汽車廠和檢測中心的迫切需求。當前，國內汽車組合儀表的檢測設備，通用性差，體積大，而且主要是通過人工觀測的方法來判讀儀表指針的指示值，重復性差，精確度不高，容易受到個人主觀因素的干擾，具有很大的局限性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺。
[0004]本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現:
[0005]一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，其特征在于:包括由計算機系統控制的組合儀表安裝臺架，安裝臺架主要由臺體、圖像捕獲機構、夾具部分及相應的電線束單元組成；
[0006]臺體采用鋁合金型材的矩形框架結構，臺體中間通過設置一個水平的工作臺面而將臺體分成上下兩個腔體，上下兩個腔體側面均設置有開合門，所述圖像捕獲機構和夾具部分設置在上腔體內，其中圖像捕獲機構設置在上腔體的內頂部，夾具部分設置在上腔體的內底部；
[0007]所述圖像捕獲機構包括三維運動平臺，三維運動平臺上端通過固定板安裝在上腔體的內頂部，三維運動平臺下端安裝一只攝相機，利用三維運動平臺控制攝相機的位置；
[0008]所述夾具部分共包括三組重復單元，每組均為一個獨立的裝夾機構，裝夾機構包括固定在工作臺面上的固定底板、固定在固定底板上端的可調支撐板、安裝在可調支撐板上的儀表安裝角度調節板、通過轉軸與儀表安裝角度調節板轉動連接的儀表裝夾底板，所述儀表裝夾底板一端設置有固定端調節塊，所述儀表裝夾底板另一端設置裝夾螺釘，裝夾螺釘前端設置有尼龍墊，所述轉軸一端安裝有指針，所述儀表安裝角度調節板上制有與指針配合使用的刻度線。裝夾機構具有角度調節(O?90° )和指示裝置(分辨率1° )，以保證儀表安裝角度。
[0009]所述三維運動平臺包括X向電動平移臺、Y向電動平移臺，所述X向電動平移臺設置在Y向電動平移臺下方，所述X向電動平移臺下端連接Z向電動伸縮架，Z向電動伸縮架下端固定設置有攝像角度調節板，攝像角度調節板連接攝像機安裝架，攝像機安裝架上安裝攝像機。
[0010]調焦鏡頭，可方便實現各大小不同的儀表的檢測，利用三維運動平臺控制相機的位置，來實現對整個組合儀表圖像的捕獲，并通過視頻采集卡傳送計算機作相應的分析和處理。
[0011]所述攝像角度調節板上設置有弧形調節孔和弧形分部的刻度線，所述攝像機安裝架的中間位置設置有指示箭頭。
[0012]組合儀表盤固定在裝夾機構上，通過裝夾螺釘旋緊，裝夾螺釘前端設置的尼龍墊與組合儀表盤直接接觸，可以起到保護組合儀表盤的作用。
[0013]一種攝像機角度調節裝置，固定在三維運動平臺上的攝像角度調節板，攝像角度調節板下端連接攝像機安裝架，攝像機安裝架上安裝攝像機，所述攝像角度調節板上設置有弧形調節孔和弧形分部的刻度線，所述攝像機安裝架的中間位置設置有指示箭頭，所述攝像角度調節板與攝像機安裝架之間通過兩個螺栓連接，其中一個螺栓穿過弧形調節孔。調節攝像角度時，松開穿過弧形調節孔的螺栓，攝像機安裝架即可圍繞另一個螺栓轉動調節。
[0014]本申請由計算機控制系統和組合儀表安裝臺架組成實現綜合性能試驗和耐久性試驗兩種功能；計算機系統和控制檢測板卡實現檢測臺的各種試驗動作和檢測，輸出試驗?艮告。
[0015]計算機控制系統
[0016]包括工業控制計算機，程控電源，開關量輸出卡，儲氣罐，模擬量采集卡，氣壓傳感器，波形發生卡，程控電阻板。程控電源可以根據儀表的設置自動加載試驗電壓；開關量輸出卡主要控制儀表的點火，照明，氣壓閥和各指示燈信號的通斷；儲氣罐，輸出氣壓到儀表的氣壓表；模擬量采集卡和氣壓傳感器共同配合，可獲取當前儲氣罐的氣壓，可以構成氣壓表輸入氣壓的反饋；波形發生卡可以發送兩路波形信號分別驅動儀表的車速和轉速表指針的動作，波形的類型、幅值和占空比可以調整；程控電阻板，與計算機通過串口通訊，控制板上多個繼電器的動作，可以精確模擬油量表、水溫表的信號源，輸出電阻驅動燃油和水溫表。
[0017]電線束單元，提供的電線束可以適合多數組合儀表的連接安裝，個別種類的組合儀表定制。
[0018]本發明的軟件包括耐久軟件和性能軟件兩部分:
[0019]耐久軟件，
[0020]耐久軟件可以同時實現三個工位多個儀表的耐久壽命試驗，具體的模塊有產品管理，參數設置，儀表驅動和耐久試驗模塊。產品管理模塊，可以添加刪除要測試的儀表產品型號。參數設置模塊，設置車速表和轉速表的脈沖類型(正弦波或方波)，占空比，幅值，最大速度或轉速時的脈沖頻率，起始比率，終止比率，停頓時間，燃油和水溫表的起始電阻范圍和停頓時間，氣壓表的起始終止氣壓和停頓時間。儀表驅動模塊，主要根據試驗要求發送信號讓儀表運動到指定位置。耐久試驗模塊，啟動檢測線程控制各個表的耐久動作。
[0021]性能軟件，
[0022]軟件開發運行平臺為vs2010+opencv2.4,可運行在windows xp/7/8系統下。性能軟件包括產品管理，產品參數設置，儀表驅動，運動控制模塊，圖像采集和處理模塊，結果輸出模塊組成。其中產品管理和儀表驅動模塊的功能和耐久軟件一樣。產品參數設置，主要設置儀表單個子表的圖像區域，驅動方式，輪廓及指針的圖像區域和內外半徑，二值化的參數，彩色指針的色度，飽和度和亮度范圍。運動控制模塊，控制相機所在的三維運動平臺的上下左右前后運動使得圖片的中心和要檢測的子表中心重合。
[0023]圖像采集模塊，主要根據設定的相機的曝光時間，ADC級別，白平衡，伽馬校正，系統增益等值控制相機實時或單幀采集儀表圖像并顯示在軟件的主界面上，同時在圖像中心顯示一個圓心和”+”號，供調節相機位置用；在圖像處理時，根據儀表的特點，將儀表讀數的求解過程，分為以下四個步驟:
[0024]I)獲取儀表的刻度輪廓。在由矩形的輪廓區域和輪廓內外半徑構成的圓環中，按照二值化閾值獲得刻度輪廓，并保存輪廓參數。若有的輪廓沒有取到，則可以在手動點該刻度輪廓的相應區域得到輪廓位置后保存。
[0025]2)設置刻度輪廓對應的具體刻度值，從而可以已知輪廓反求對應的刻度值。對現有刻度輪廓擬合成一個橢圓，然后對每對相鄰的輪廓直接補充5個點，提高輪廓精度。
[0026]3)獲取儀表的指針。在由矩形的輪廓區域和指針內外半徑構成的圓環中，按照二值化閾值先獲取指針輪廓。
[0027]4)計算指針的指示值。在已知指針輪廓的基礎上，有兩種求指針值的方法。
[0028]a)然后對該指針輪廓進行細化，并用Hough算法求擬合直線L，計算L與相近的刻度輪廓組成的線段K的交點，按照內分線段的關系，計算該點的指示值。
[0029]b)計算指針輪廓的尖端點，由該點向相近的刻度輪廓組成的線段K作垂線，得到交點A，同樣按照內分線段關系，計算該點的指示值。
[0030]在儀表指針擬合直線的效果良好時，就使用a)方法計算指示值；否則，使用算法b)。
[0031]結果輸出模塊，主要包括導出報表和打印數據。
[0032]3.本發明檢測臺的驗證試驗
[0033]為檢驗檢測臺的性能，我們采集150幅車速表圖片對檢測臺和人工檢測值進行比較，得出的自動讀取數和人工目測值的平均相對誤差為1.1%,符合儀表檢測精度的要求；設置好參數，以車速表為例，做儀表單個子表的性能試驗需要時間，在自動情況下每個刻度需要5秒。這個時間包含從發送脈沖驅動儀表，等待儀表到位后，再處理的總時間，而實際上，圖像處理的時間只為0.1秒，而且還可以進一步優化。程控電阻的精度在0.5歐，脈沖波形卡的精度為1HZ，并可以通過軟件校準算法來修正。
[0034]本發明的有益效果為:
[0035]本發明提供一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，通過對汽車轉速表、車速表、燃油、水溫表，氣壓表的驅動，利用攝像頭移動到特定子表的位置獲取儀表圖片，計算出儀表指針的指示值，并與設計值或標準值比較，判定是否合格，自動保存結果。經過驗證，本發明適應范圍廣，操作方便，測試精度高，檢測可靠，可擴展性強等特點，可以避免人工觀測的不確定性。
[0036]可以高精度地模擬各種脈沖和電阻，氣壓信號，驅動儀表動作，采用的機器視覺技術分析儀表指示值，可以克服人為因素干擾，重復性好，穩定可靠；該設備符合國標和行業標準的要求，在客戶現場運行良好，具有較好的推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】[0037]圖1為本發明的主視示意圖；
[0038]圖2為本發明的側視示意圖；
[0039]圖3為裝夾機構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明，但下述實施例僅僅為本發明的優選實施例，并非全部?；趯嵤┓绞街械膶嵤├绢I域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本專利的保護范圍。
[0041]如圖1-3所示，一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，包括由計算機系統控制的組合儀表安裝臺架，安裝臺架主要由臺體1、圖像捕獲機構2、夾具部分3及相應的電線束單元組成；
[0042]臺體I采用鋁合金型材的矩形框架結構，臺體I中間通過設置一個水平的工作臺面4而將臺體分成上下兩個腔體，上腔體6和下腔體5側面均設置有對開門，圖像捕獲機構2和夾具部分3設置在上腔體6內，其中圖像捕獲機構2設置在上腔體6的內頂部，夾具部分3設置在上腔體6的內底部；
[0043]圖像捕獲機構2包括三維運動平臺22，三維運動平臺22上端通過固定板21安裝在上腔體6的內頂部，三維運動平臺22下端安裝一只攝相機23，利用三維運動平臺22控制攝相機23的位置；
[0044]夾具部分3共包括三組重復單元，每組均為一個獨立的裝夾機構，裝夾機構包括固定在工作臺面4上的固定底板31、固定在固定底板31上端的可調支撐板30、安裝在可調支撐板30上的儀表安裝角度調節板38、通過轉軸37與儀表安裝角度調節板38轉動連接的儀表裝夾底板35，儀表裝夾底板35 —端設置有固定端調節塊36，儀表裝夾底板35另一端設置裝夾螺釘33，裝夾螺釘33前端設置有尼龍墊34，轉軸37 —端安裝有指針32，儀表安裝角度調節板38上制有與指針32配合使用的刻度線39。
[0045]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發明的優選例，并不用來限制本發明，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，其特征在于:包括由計算機系統控制的組合儀表安裝臺架，安裝臺架主要由臺體、圖像捕獲機構、夾具部分及相應的電線束單元組成； 臺體采用鋁合金型材的矩形框架結構，臺體中間通過設置一個水平的工作臺面而將臺體分成上下兩個腔體，上下兩個腔體側面均設置有開合門，所述圖像捕獲機構和夾具部分設置在上腔體內，其中圖像捕獲機構設置在上腔體的內頂部，夾具部分設置在上腔體的內底部； 所述圖像捕獲機構包括三維運動平臺，三維運動平臺上端通過固定板安裝在上腔體的內頂部，三維運動平臺下端安裝一只攝相機，利用三維運動平臺控制攝相機的位置；所述三維運動平臺包括X向電動平移臺、Y向電動平移臺，所述X向電動平移臺設置在Y向電動平移臺下方，所述X向電動平移臺下端連接Z向電動伸縮架，Z向電動伸縮架下端固定設置有攝像角度調節板，攝像角度調節板連接攝像機安裝架，攝像機安裝架上安裝攝像機； 所述夾具部分共包括三組重復單元，每組均為一個獨立的裝夾機構，裝夾機構包括固定在工作臺面上的固定底板、固定在固定底板上端的可調支撐板、安裝在可調支撐板上的儀表安裝角度調節板、通過轉軸與儀表安裝角度調節板轉動連接的儀表裝夾底板，所述儀表裝夾底板一端設置有固定端調節塊，所述儀表裝夾底板另一端設置裝夾螺釘，裝夾螺釘前端設置有尼龍墊，所述轉軸一端安裝有指針，所述儀表安裝角度調節板上制有與指針配合使用的刻度線。
2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的汽車組合儀表耐久性能檢測臺，其特征在于:所述攝像角度調節板上設置有弧形調節孔和弧形分部的刻度線，所述攝像機安裝架的中間位置設置有指示箭頭。
【文檔編號】G01D18/00GK103913190SQ201410110980
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】王正前, 劉萬春, 張朝培 申請人:合肥安達數控技術有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
