汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，涉及汽車(chē)儀表性能檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，包括由鋁合金型材構(gòu)成的矩形臺(tái)體、圖像捕獲機(jī)構(gòu)、夾具部分及相應(yīng)的電線(xiàn)束單元組成，所述圖像捕獲機(jī)構(gòu)、夾具部分設(shè)置在矩形臺(tái)體內(nèi)；圖像捕獲機(jī)構(gòu)包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上端通過(guò)固定板安裝在矩形臺(tái)體的內(nèi)頂部，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下端安裝一只攝像機(jī)，利用三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制攝像機(jī)的位置。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)速表、車(chē)速表、燃油、水溫表，氣壓表的驅(qū)動(dòng)，利用攝像頭移動(dòng)到特定子表的位置獲取儀表圖片，計(jì)算出儀表指針的指示值，并與設(shè)計(jì)值或標(biāo)準(zhǔn)值比較，判定是否合格，自動(dòng)保存結(jié)果。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本實(shí)用新型適應(yīng)范圍廣，操作方便，測(cè)試精度高，檢測(cè)可靠，可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以避免人工觀測(cè)的不確定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及汽車(chē)儀表性能檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē) 組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)。 汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)組合儀表性能檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有裝夾方便，操作方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn)。但如 何檢測(cè)汽車(chē)儀表的運(yùn)行狀態(tài)，如何判斷儀表是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，是儀表生產(chǎn)廠商，汽車(chē)廠和 檢測(cè)中心的迫切需求。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)組合儀表的檢測(cè)設(shè)備，通用性差，體積大，而且主要是 通過(guò)人工觀測(cè)的方法來(lái)判讀儀表指針的指示值，重復(fù)性差，精確度不高，容易受到個(gè)人主觀 因素的干擾，具有很大的局限性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)組 合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)。
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)，其特征在于：包括由計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)控制的組合儀表安裝臺(tái)架，安裝臺(tái)架主要由臺(tái)體、圖像捕獲機(jī)構(gòu)、夾具部分及相應(yīng)的電 線(xiàn)束單元組成；
[0006] 臺(tái)體采用鋁合金型材的矩形框架結(jié)構(gòu)，臺(tái)體中間通過(guò)設(shè)置一個(gè)水平的工作臺(tái)面 而將臺(tái)體分成上下兩個(gè)腔體，上下兩個(gè)腔體側(cè)面均設(shè)置有開(kāi)合門(mén)，所述圖像捕獲機(jī)構(gòu)和夾 具部分設(shè)置在上腔體內(nèi)，其中圖像捕獲機(jī)構(gòu)設(shè)置在上腔體的內(nèi)頂部，夾具部分設(shè)置在上腔 體的內(nèi)底部；
[0007] 所述圖像捕獲機(jī)構(gòu)包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上端通過(guò)固定板安裝在上腔 體的內(nèi)頂部，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下端安裝一只攝像機(jī)，利用三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制攝像機(jī)的位置；
[0008] 所述夾具部分共包括三組重復(fù)單元，每組均為一個(gè)獨(dú)立的裝夾機(jī)構(gòu)，裝夾機(jī)構(gòu)包 括固定在工作臺(tái)面上的固定底板、固定在固定底板上端的可調(diào)支撐板、安裝在可調(diào)支撐板 上的儀表安裝角度調(diào)節(jié)板、通過(guò)轉(zhuǎn)軸與儀表安裝角度調(diào)節(jié)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接的儀表裝夾底板，所 述儀表裝夾底板一端設(shè)置有固定端調(diào)節(jié)塊，所述儀表裝夾底板另一端設(shè)置裝夾螺釘，裝夾 螺釘前端設(shè)置有尼龍墊，所述轉(zhuǎn)軸一端安裝有指針，所述儀表安裝角度調(diào)節(jié)板上制有與指 針配合使用的刻度線(xiàn)。裝夾機(jī)構(gòu)具有角度調(diào)節(jié)（0?90° )和指示裝置（分辨率Γ )，以 保證儀表安裝角度。
[0009] 所述三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括X向電動(dòng)平移臺(tái)、Y向電動(dòng)平移臺(tái)，所述X向電動(dòng)平移臺(tái)設(shè) 置在Y向電動(dòng)平移臺(tái)下方，所述X向電動(dòng)平移臺(tái)下端連接Z向電動(dòng)伸縮架，Z向電動(dòng)伸縮架 下端固定設(shè)置有攝像角度調(diào)節(jié)板，攝像角度調(diào)節(jié)板連接攝像機(jī)安裝架，攝像機(jī)安裝架上安 裝攝像機(jī)。
[0010] 調(diào)焦鏡頭，可方便實(shí)現(xiàn)各大小不同的儀表的檢測(cè)，利用三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制相機(jī)的 位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)組合儀表圖像的捕獲，并通過(guò)視頻采集卡傳送計(jì)算機(jī)作相應(yīng)的分析和 處理。
[0011] 所述攝像角度調(diào)節(jié)板上設(shè)置有弧形調(diào)節(jié)孔和弧形分部的刻度線(xiàn)，所述攝像機(jī)安裝 架的中間位置設(shè)置有指示箭頭。
[0012] 組合儀表盤(pán)固定在裝夾機(jī)構(gòu)上，通過(guò)裝夾螺釘旋緊，裝夾螺釘前端設(shè)置的尼龍墊 與組合儀表盤(pán)直接接觸，可以起到保護(hù)組合儀表盤(pán)的作用。
[0013] 一種攝像機(jī)角度調(diào)節(jié)裝置，固定在三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的攝像角度調(diào)節(jié)板，攝像角度 調(diào)節(jié)板下端連接攝像機(jī)安裝架，攝像機(jī)安裝架上安裝攝像機(jī)，所述攝像角度調(diào)節(jié)板上設(shè)置 有弧形調(diào)節(jié)孔和弧形分部的刻度線(xiàn)，所述攝像機(jī)安裝架的中間位置設(shè)置有指示箭頭，所述 攝像角度調(diào)節(jié)板與攝像機(jī)安裝架之間通過(guò)兩個(gè)螺栓連接，其中一個(gè)螺栓穿過(guò)弧形調(diào)節(jié)孔。 調(diào)節(jié)攝像角度時(shí)，松開(kāi)穿過(guò)弧形調(diào)節(jié)孔的螺栓，攝像機(jī)安裝架即可圍繞另一個(gè)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào) 節(jié)。
[0014] 本申請(qǐng)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和組合儀表安裝臺(tái)架組成實(shí)現(xiàn)綜合性能試驗(yàn)和耐久性 試驗(yàn)兩種功能；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制檢測(cè)板卡實(shí)現(xiàn)檢測(cè)臺(tái)的各種試驗(yàn)動(dòng)作和檢測(cè)，輸出試驗(yàn) 報(bào)告。
[0015] 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
[0016] 包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，程控電源，開(kāi)關(guān)量輸出卡，儲(chǔ)氣罐，模擬量采集卡，氣壓傳感 器，波形發(fā)生卡，程控電阻板。程控電源可以根據(jù)儀表的設(shè)置自動(dòng)加載試驗(yàn)電壓；開(kāi)關(guān)量輸 出卡主要控制儀表的點(diǎn)火，照明，氣壓閥和各指示燈信號(hào)的通斷；儲(chǔ)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(dāng)前儲(chǔ)氣罐的氣壓，可以構(gòu)成氣壓 表輸入氣壓的反饋；波形發(fā)生卡可以發(fā)送兩路波形信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)儀表的車(chē)速和轉(zhuǎn)速表指針 的動(dòng)作，波形的類(lèi)型、幅值和占空比可以調(diào)整；程控電阻板，與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口通訊，控制板 上多個(gè)繼電器的動(dòng)作，可以精確模擬油量表、水溫表的信號(hào)源，輸出電阻驅(qū)動(dòng)燃油和水溫 表。
[0017] 電線(xiàn)束單元，提供的電線(xiàn)束可以適合多數(shù)組合儀表的連接安裝，個(gè)別種類(lèi)的組合 儀表定制。
[0018] 本實(shí)用新型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(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)工位多個(gè)儀表的耐久壽命試驗(yàn)，具體的模塊有產(chǎn)品管 理，參數(shù)設(shè)置，儀表驅(qū)動(dòng)和耐久試驗(yàn)?zāi)K。產(chǎn)品管理模塊，可以添加刪除要測(cè)試的儀表產(chǎn)品 型號(hào)。參數(shù)設(shè)置模塊，設(shè)置車(chē)速表和轉(zhuǎn)速表的脈沖類(lèi)型（正弦波或方波），占空比，幅值，最 大速度或轉(zhuǎn)速時(shí)的脈沖頻率，起始比率，終止比率，停頓時(shí)間，燃油和水溫表的起始電阻范 圍和停頓時(shí)間，氣壓表的起始終止氣壓和停頓時(shí)間。儀表驅(qū)動(dòng)模塊，主要根據(jù)試驗(yàn)要求發(fā)送 信號(hào)讓儀表運(yùn)動(dòng)到指定位置。耐久試驗(yàn)?zāi)K，啟動(dòng)檢測(cè)線(xiàn)程控制各個(gè)表的耐久動(dòng)作。
[0021] 性能軟件，
[0022] 軟件開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)為vs2010+opencv2. 4,可運(yùn)行在windowsxp/7/8系統(tǒng)下。性能 軟件包括產(chǎn)品管理，產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置，儀表驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制模塊，圖像采集和處理模塊，結(jié)果 輸出模塊組成。其中產(chǎn)品管理和儀表驅(qū)動(dòng)模塊的功能和耐久軟件一樣。產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置，主 要設(shè)置儀表單個(gè)子表的圖像區(qū)域，驅(qū)動(dòng)方式，輪廓及指針的圖像區(qū)域和內(nèi)外半徑，二值化的 參數(shù)，彩色指針的色度，飽和度和亮度范圍。運(yùn)動(dòng)控制模塊，控制相機(jī)所在的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 的上下左右前后運(yùn)動(dòng)使得圖片的中心和要檢測(cè)的子表中心重合。
[0023] 圖像采集模塊，主要根據(jù)設(shè)定的相機(jī)的曝光時(shí)間，ADC級(jí)別，白平衡，伽馬校正，系 統(tǒng)增益等值控制相機(jī)實(shí)時(shí)或單幀采集儀表圖像并顯示在軟件的主界面上，同時(shí)在圖像中心 顯示一個(gè)圓心和"+"號(hào)，供調(diào)節(jié)相機(jī)位置用；在圖像處理時(shí)，根據(jù)儀表的特點(diǎn)，將儀表讀數(shù)的 求解過(guò)程，分為以下四個(gè)步驟：
[0024] 1)獲取儀表的刻度輪廓。在由矩形的輪廓區(qū)域和輪廓內(nèi)外半徑構(gòu)成的圓環(huán)中，按 照二值化閾值獲得刻度輪廓，并保存輪廓參數(shù)。若有的輪廓沒(méi)有取到，則可以在手動(dòng)點(diǎn)該刻 度輪廓的相應(yīng)區(qū)域得到輪廓位置后保存。
[0025] 2)設(shè)置刻度輪廓對(duì)應(yīng)的具體刻度值，從而可以已知輪廓反求對(duì)應(yīng)的刻度值。對(duì)現(xiàn) 有刻度輪廓擬合成一個(gè)橢圓，然后對(duì)每對(duì)相鄰的輪廓直接補(bǔ)充5個(gè)點(diǎn)，提高輪廓精度。
[0026] 3)獲取儀表的指針。在由矩形的輪廓區(qū)域和指針內(nèi)外半徑構(gòu)成的圓環(huán)中，按照二 值化閾值先獲取指針輪廓。
[0027] 4)計(jì)算指針的指示值。在已知指針輪廓的基礎(chǔ)上，有兩種求指針值的方法。
[0028] a)然后對(duì)該指針輪廓進(jìn)行細(xì)化，并用Hough算法求擬合直線(xiàn)L，計(jì)算L與相近的刻 度輪廓組成的線(xiàn)段K的交點(diǎn)，按照內(nèi)分線(xiàn)段的關(guān)系，計(jì)算該點(diǎn)的指示值。
[0029] b)計(jì)算指針輪廓的尖端點(diǎn)，由該點(diǎn)向相近的刻度輪廓組成的線(xiàn)段K作垂線(xiàn)，得到 交點(diǎn)A，同樣按照內(nèi)分線(xiàn)段關(guān)系，計(jì)算該點(diǎn)的指示值。
[0030] 在儀表指針擬合直線(xiàn)的效果良好時(shí)，就使用a)方法計(jì)算指示值；否則，使用算法 b)。
[0031] 結(jié)果輸出模塊，主要包括導(dǎo)出報(bào)表和打印數(shù)據(jù)。
[0032] 3.本實(shí)用新型檢測(cè)臺(tái)的驗(yàn)證試驗(yàn)
[0033] 為檢驗(yàn)檢測(cè)臺(tái)的性能，我們采集150幅車(chē)速表圖片對(duì)檢測(cè)臺(tái)和人工檢測(cè)值進(jìn)行比 較，得出的自動(dòng)讀取數(shù)和人工目測(cè)值的平均相對(duì)誤差為1. 1%，符合儀表檢測(cè)精度的要求； 設(shè)置好參數(shù)，以車(chē)速表為例，做儀表單個(gè)子表的性能試驗(yàn)需要時(shí)間，在自動(dòng)情況下每個(gè)刻度 需要5秒。這個(gè)時(shí)間包含從發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)儀表，等待儀表到位后，再處理的總時(shí)間，而實(shí)際 上，圖像處理的時(shí)間只為〇. 1秒，而且還可以進(jìn)一步優(yōu)化。程控電阻的精度在〇. 5歐，脈沖 波形卡的精度為1HZ，并可以通過(guò)軟件校準(zhǔn)算法來(lái)修正。
[0034] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0035] 本實(shí)用新型提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)，通過(guò)對(duì)汽車(chē) 轉(zhuǎn)速表、車(chē)速表、燃油、水溫表，氣壓表的驅(qū)動(dòng)，利用攝像頭移動(dòng)到特定子表的位置獲取儀表 圖片，計(jì)算出儀表指針的指示值，并與設(shè)計(jì)值或標(biāo)準(zhǔn)值比較，判定是否合格，自動(dòng)保存結(jié)果。 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本實(shí)用新型適應(yīng)范圍廣，操作方便，測(cè)試精度高，檢測(cè)可靠，可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)， 可以避免人工觀測(cè)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(hào)，驅(qū)動(dòng)儀表動(dòng)作，采用的機(jī)器視覺(jué)技 術(shù)分析儀表指示值，可以克服人為因素干擾，重復(fù)性好，穩(wěn)定可靠；該設(shè)備符合國(guó)標(biāo)和行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)的要求，在客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好，具有較好的推廣價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為本實(shí)用新型的主視示意圖；
[0038] 圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型，但下述實(shí)施例僅僅為本實(shí)用新型的優(yōu) 選實(shí)施例，并非全部?；趯?shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的 前提下所獲得其它實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。
[0040] 如圖1、2所示，一種汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括由鋁合 金型材構(gòu)成的矩形臺(tái)體1、圖像捕獲機(jī)構(gòu)2、夾具部分3及相應(yīng)的電線(xiàn)束單元組成，圖像捕獲 機(jī)構(gòu)2、夾具部分3設(shè)置在矩形臺(tái)體1內(nèi)；
[0041] 圖像捕獲機(jī)構(gòu)2包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22,三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22上端通過(guò)固定板21安裝 在上腔體6的內(nèi)頂部，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22下端安裝一只攝像機(jī)23,利用三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22控 制攝像機(jī)23的位置；三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)22包括X向電動(dòng)平移臺(tái)222、Y向電動(dòng)平移臺(tái)221，X向 電動(dòng)平移臺(tái)222設(shè)置在Y向電動(dòng)平移臺(tái)221下方，X向電動(dòng)平移臺(tái)222下端連接Z向電動(dòng) 伸縮架223, Z向電動(dòng)伸縮架223下端固定設(shè)置有攝像角度調(diào)節(jié)板224,攝像角度調(diào)節(jié)板224 連接攝像機(jī)安裝架225,攝像機(jī)安裝架225上安裝攝像機(jī)23。
[〇〇42] 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選例，并不用來(lái)限制本實(shí)用新型，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍 的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用 新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：包括由鋁合金型 材構(gòu)成的矩形臺(tái)體、圖像捕獲機(jī)構(gòu)、夾具部分及相應(yīng)的電線(xiàn)束單元組成，所述圖像捕獲機(jī) 構(gòu)、夾具部分設(shè)置在矩形臺(tái)體內(nèi)； 所述圖像捕獲機(jī)構(gòu)包括三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上端通過(guò)固定板安裝在矩形臺(tái)體 的內(nèi)頂部，三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下端安裝一只攝像機(jī)，利用三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制攝像機(jī)的位置；所述 三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括X向電動(dòng)平移臺(tái)、Y向電動(dòng)平移臺(tái)，所述X向電動(dòng)平移臺(tái)設(shè)置在Y向電動(dòng) 平移臺(tái)下方，所述X向電動(dòng)平移臺(tái)下端連接Z向電動(dòng)伸縮架，Z向電動(dòng)伸縮架下端固定設(shè)置 有攝像角度調(diào)節(jié)板，攝像角度調(diào)節(jié)板連接攝像機(jī)安裝架，攝像機(jī)安裝架上安裝攝像機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)組合儀表耐久性能檢測(cè)臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在 于：所述攝像角度調(diào)節(jié)板上設(shè)置有弧形調(diào)節(jié)孔和弧形分部的刻度線(xiàn)，所述攝像機(jī)安裝架的 中間位置設(shè)置有指示箭頭。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK203881362SQ201420134410
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】王正前, 劉萬(wàn)春, 張朝培 申請(qǐng)人:合肥安達(dá)數(shù)控技術(shù)有限責(zé)任公司