Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство для его осуществления

Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электрог измерительной технике. Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован в устройстве , содержащем передающую телевизионную камеру 3, поверяемый прибор 1, блок (к) 5 обработки и управления , Б 6 формирования калиброванных сигналов, Б 4 программно-управляемого сканирования, оптическую систему 2. Устанавливают связь между углом поворота стрелочного указателя (У) и считываемым У, сканируют изображение индикаторной части прибора по минимальному количеству столбцов для заданного значения погрешности, запоминают изображение, соответствующее нулевому показанию прибора, задают дискретно возрастающий сигнал и запоминают второе изображение, соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно из другого, производят сравнение числовых значений элементов полученных массивов с порговым уровнем, находят две точки, определяюш 1е положение средней линии У, определяют коэффициенты уравнения двух прямых, проходяпшх через точки, вычитают их, находят по разности угол поворота У, по которому определяют показание стрелочного прибора, и вычисляют погрешность измерения. Способ точен и высокопроизводителен. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С Фи9.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 35 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ цК A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЗИАД!;„ ;;.; (21) 4137153/24 21 (22) 21.10.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 1! (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.M.Êèðîâà (72) И.Г.Свинолупов, В.П.Войтко, Е1.M.Gòåïàíåíêî и Д.Л.Удут (53) 621. 317. 7 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1112330, кл. G 01 R 35/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф 846213, кл. G 01 R 35/00, 1978. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРКИ

СТРЕЛОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57} Изобретение относится к электро-. иэмерительной технике. Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован в устройстве, содержащем передающую телевизионную камеру 3, поверяемый прибор 1, блок (Б) 5 обработки и управления, Б 6 формирования калиброванных

Л0, 1383242 А 1 сигналов, Б 4 программно-управляемого сканирования„ оптическую систему 2.

Устанавливают связь между углом поворота стрелочного указателя (У) и считываемым У сканируют иэображение индикаторной части прибора по минимальному количеству столбцов для заданного значения погрешности, запоминают изображение, соответствующее нулевому показанию прибора, задают дискретно возрастающий сигнал и запоминают второе изображение ° соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно из другого, производят сравнение числовых значений элементов полученных массивов с порговым уровнем, находят две точки, определяющие положение средней линии У, определяют коэффициенты уравнения двух прямых, L проходящих через точки, вычитают их, находят по разности угол поворота У, по которому определяют показание стрелочного прибора, и вы:исляют погрешность измерения, Способ точен и высокопроизводителен. 2 с. и 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

1383742

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматической погер- ки стрелочных измерительных приборов (Сип).

Цель изобретения †повышение точности и производительности поверки.

Способ автоматической поверки предусматривает получение уранне Ip шкалы или аналитической связи между углом понорота ((})) стрелочного индикатора и показаниями по шкале (Л).

Эта связь может быть в общем случае представлена полиномом второй степе- 15 ни где а,, а < 9 а — коэффициенты полинома.

В том случае, если значения коэффициентон в выражении (1) заранее известны и при этом погрешность аппроксимации значительно меньше класса 25 точности поверяемого прибора, первый этап не выполняется. Пусть Р(х9у) непрерывное изображение индикаторной части прибора, тогда дискретное изображение, полученное в результате сканиронания по неполному растру, можно представить

1 3

F(.,J)= (F(x,ó)) (Q Q P(x-i4x, у-,)Ау) 9 (2) 35 где второй сомножитель является дискретизируищей функцией, состоящей из (Х9Х) одинаковых импульсов Р(х,у), которые образуют решетку с.нагом (ьх9 Г)у). Обозначим дискретное изоб40 ражение, соответствуищее нулевому показании прибора, как I" (i,j ).F ().,J) запоминается. При поступлении на вход прибора эталонного воздействия указатель отклоняется и после окончания переходного процесса производят н соответствии с выражением (2) преобразование соответствующего изображе< ния 9 которое обозначим как 1" (х 9 ) .

Запоминают I" (i 9 ) ), После этого про- 50 изводят вычитание

R(1.,>) = Р (з.,д) — Г (х,д) (3)

Причем в процессе вычитания произ51 водят формирование двух массивов, один из которых содержит изображение указателя („1), соответствующего нулевому показании9 другой — текущему

r (i Л) °

Формирование происходит по следующему правилу: (f (i,J), f (i,J)} = 7<<(<,J), (4) где (,Д ) — (9 (9Д ) — 1 (Х9Д )

R(i,Ë) n9 R(i,Д) — (,Д) оператор, который 9 учитывая знак разности, производит формирование массивов; (x,41= g (r (,))}, (xÄx,7 = ({< (i.J)}, (5) где

I п1)и < (39J) «П9

О при <". (з.,д) < II — пороговая функция;

f (i,J ) — значение элементов массивов;

П и П вЂ” пороги.

Ф

Значения П „ П определяются путем анализа гистограмм распределения числовых значений элементов массивов

f (i, g) и f+(i,j). Эта гистограмма будет иметь днумодальний характер.

Значение П будет соответствовать

"впадине" между двумя "пиками". Необходимость выбора двух порогов обусловлена тем, что н общем случае числовые значения массивов f" (1,j) и

i +(i9j ) отличаются.

Затем координаты массивов (Х<,Y<) и jXq У 3 обрабатывают по методу наименьших квадратов, определяют угол поворота указателя (лелуш)<гим образом:

R(i,g)- модуль разности, выполненный . выражении (3).

Таким образом, в массиве i (i,Ä) будет находиться изображение только указателя в нулевом положении, при этом другая информация (надписи, риски и т.д.) исчезает за счет нычи

Ф тания. Аналогично массив t (i,j) хранит только изображение, соответ-, ствующее текущему (после отклонения) положении указателя. После этого каж- дый элемент Г (i,j) и f. (i,j) сравнивают с порогом П и формируит дна массива ЕооррННВТ (2< У

138324?

- y.,Y<

1я о<. <

Х2 (Х,)29 (6) ХгУг — AY@

t,r, oL = — 2- -----=а Х «(Х ).

2 где Х,, У< — значения координат, оп-. деляющих исходное положение указателя;

Х, Y — значения координат, on- 10 ределяющих текущее (в результате перемещения) положение указателя.

Угол поворота указателя у рассчитывается как 15

y = arct,p; м., — arctic ь (7) Значение этого угла поворота подставляется в выражение (1) и определяется значение измеряемой величины 20

А. После этого, зная значение эталонного сигнала A, который подается на .поверяемый прибор, вычисляют погрещность измерения (8) 5=A- A

Блок 4 программно-управляемого сканирования (фиг.2) содержит последовательно соединенные усилитель 7, преобразователь 8 напряжение — код, блок 9 сопряжения, блок 10 управления, блок 11 памяти и формирователь

12 окна считывания, выход которого подключен к второму входу преобразователя 8 напряжение — код, второй выход блока 10 управления подключен к входу блока 11 памяти, второй вход которого является выходом блока 4, вход усилителя 7 является входом, а

55

На фиг.1 приведена блок-схема уст- ройства для осуществления способа; на фиг.2 — функциональная схема блока программно-управляемого сканиро- 30 вания.

Устройство для осуществления спо соба содержит последовательно соединенные поверяемый прибор 1, оптическую систему 2, передающую телевизион- 35 ную камеру 3, блок 4 программно-управляемого сканирования, блок 5 управ тения и обработки и блок б формирования калиброванных сигналов, выход которого подключен к входу по- 40 веряемого прибора l. При этом второй выход блока 5 управления и обработки подключен к управляемому входу блока

4 программно-управляемого сканирования. 45 выход блока 9 сопряжения является вторым выходом блока 4 программноуправляемого сканирования.

Устройстао работает следующим образом.

Изображение индикаторной части поверяемого прибора 1 через оптическую систему 2 проецируется на фоточувствительную поверхность телевизионной камеры 3. С помощью блока 4 программно-управляемого сканирования изображение сканируется по минимальному для заданной точности количеству столбцов (строк), квантуется во времени и по уровню и записывается в блок 5 обработки и управления, причем число вводимых столбцов (строк) и щаг между ними определяются перед началом поверки, исходя из требуемой точности, и задаются программно в блок 4. После этого с выхода блока 6 формирования калиброванных сигналов, который управляется блоком 5, на поверяемый прибор 1 подается сигнал.

Соответствующее новому показанию прибора изображение вновь записывается в память блока 5, который производит поэлементное вычитание двух изоб" ражений. В процессе поэлементного вычитания формируются два массива по следующему правилу: если знак разности между соответствующими элементами двух изображений меньще нуля, то модуль этой разности расписывает-, ся в первый массив, при положительном знаке вычитания значение модуля разности заносится во второй массив.

Получают два массива, которые определяют нулевое и текущее положения указателя, после чего производят сравнение каждого элемента этих массивов с пороговым уровнем. Пороговый уровень определяют путем анализа гистограммы распределения числовых значений элементов, т.е. модулей разности.

Если результат сравнения элементов указанных массивов с пороговым уровнем положителен, то координаты этих элементов запоминаются в блоке

5 обработки и управления. При этом образуются два массива координат точек, которые определяют исходное и текущее (в результате перемещения) положения средней линии указателя поверяемого прибора 1, как две прямые линии. Эта информация обрабатывается

138324? блоком 5, при этом угол наклона каждой прямой, соответстнувщей средней линии указателя, рассчитывается по методу наименьших квадратических отклонений или н соответствии с Аормулой (6). Значение угла понорота вы,числяется блоком 5 по Аормуле (7)

Значение этого угла представляется в ранее определенное уравнение шкалы, которое связывает о и значение измеряемой величины А, считываемое по указателю. Таким образом, блок 5, используя уравнения (3) — (8), определяет погрешность измерения, которая 15 хранится в памяти блока 5 или выводится на регистрирующее устройство (на фиг.1 не показано) в виде протокола поверки.

Блок 4 работает следующим образом.

Перед началом поверки в блок 11 памяти из блока 5 записываются значения, определяющие размер и положение вво-. димого Арагмента изображения, а 25 также количество ннодимых столбцов и шаг между ними. После подачи соотнечствувщей команды с блока 5 начинает работу блок 10 управления, котоpIII синхронизирует работу формирователя 12 окна считывания. При этом происходит выбор из блока 11 памяти ранее записанных значений и запись их н счетчики формирователя 1? окна считывания, который определяет окно

35 ска.ниронания и выдает соответствующие этому окну импульсы управления на преобразователь 8, Преобразователь 8 Аормирует цифровой код яркости, каждой тОчки расТра сканиронания и с 4р помощьв блока 9 сопряжения передает их в блок 5, где происходит обработка по изложенному методу. Усилитель

7 усиливает и нормирует входной сигнал по уронив 45

Предлагаемое устройство позволит по сранненив с известным повысить производительность поверки путем исключения подготовительных операций перед поверкой каждого прибора, повы- 5О сить точность и помехоустойчивость за счет обработки нескольких линий телевизионного растра и применения статистических методов обработки, расширить область применения, имея возможность поверки любых стрелочных приборов без занесения на шкалу вспомогательной инАормации.

Формула и з О 6 р е т е н и я

1. Способ автоматической понерки стрелочных измерительных приборов, основанный на обработке изображения индикаторной части измерительного прибора, заключающийся в определении угла поворота стрелочного индикатора измерительного прибора и сравнения его с заданными значениями углов, на которых располагаются оцифрованные отметки, и определении погрешности при подаче на поверяемый прибор сигнала от источника эталонных сигналов, о т л и ч а в щ и й— с я тем, что, с целью повышения производительности и точности, устанавливают связь между углом поворота стрелочного указателя и считываемым указателем, сканируют изображение индикаторной части прибора по минимальному количеству столбцов (строк) для заданного значения погрешности, запоминают изображение, соответствующее нулевому показанию прибора, задают дискретно возрастающий (убывающий) сигнал и запоминают второе изображение, соответствующее новому показании прибора, вычитают одно иэображение из другого„ выделяя массивы с отрицательными и положительными результатами вычитания, производят сравнение числовых значений элементов этих массивов с пороговым уровнем, получают при этом два массива координат точек, определявщих положение средней линии указателя, определяют коэффициенты уравнения, двух прямых, проходящих через эти точки с минимальным среднеквадратиче ским отклонением, вычисляют разность коэффициентов и соответствующий этой разности угол поворота указателя, по которому определяют показание стрелочного прибора и вычисляют погрешность измерения.

2 ° Способ по п 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают связь между углом поворота стрелочного указателя и считываемым показанием, определяют углы поворота стрелочного указателя, при совмещении указателя с оциАрованными отметками запоминают их и определяют коэффициенты полинома второй степени, связывающего угол поворота и показание.

1383242 рования подключен к второму выход блока обработки и управления.

Составитель А.Заборня

Редактор С.Пека >ь Техред М.Дидык Корректор Г.Ренетник

Заказ 1?91/42

Тираж ?72 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственнно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

3. Устройство для автоматической поверки стрелочных измерительных приборов, содержащее. передающую телевизионную камеру, оптически соединен- 5 ную с поверяемым прибором, блок обработки и управления, выход которого подключен к блоку формирования калиброванного сигнала, соединенного с клеммами для подключения поверяемого 1О прибора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыюения производительности, точности, распирения функциональных возможностей, в него введен блок программно-управляемого сканирования, вход которого подключен к выходу телевизионной передающей камеры, а выход — к блоку обработки и управления, а управляющий вход блока программно-управляемого скани- 20

4. Устройство по п.3, о т и и ч аю щ е е с я тем, что блок программно-управляемого сканирования содержит последовательно соединенные уси- литель, преобразователь напряжение— код, блок сопряжения, блок управления, блок памяти и формирователь окна считывания, выход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение — код, а второй вход — с вторым выходом блока управления, при этом вход усилителя является первым входом, вход блока памяти — управляющим входом, а выход блока сопряжения является выходом блока программно-управляемого сканирования.