CN102778250B - 一种仪表指针指示误差测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运用计算机图像处理和识别技术检测汽车仪表指针指示误差的方法及运用该方法的装置。本发明通过采用高清摄像装置采集汽车仪表指针实际指示位置的仪表实际图像，再通过计算机图像处理软件生成仪表指针的实际偏转角度，然后再根据该实际偏转角度数据计算出对应的实际速度值及实际误差值。通过使用本发明的检测方法及检测装置，避免了人眼检测带来的人为误差和视觉误差；通过使用计算机图像处理技术，大大增强了识别结果的可靠性；通过采用计算机自动处理，既可以降低采购贵价仪器的成本，且由于计算机的普遍运用，可大大提高检测的效率。

Description

一种仪表指针指示误差测量方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车仪表检测技术领域，尤其涉及一种运用计算机图像处理和识别技术检测汽车仪表指针指示误差的方法及运用该方法的装置。

背景技术

汽车仪表对于驾驶员的行驶安全非常重要，一旦仪表损坏或者指针指示不准便会对驾驶员的驾驶判断造成误导，因此会造成驾驶员的危险驾驶、甚至会影响驾乘人员的人身安全。根据《汽车用车速表》（GB10582-2008）规定，汽车仪表的指示车速不能低于实际车速，其指示车速与实际车速之间应符合下列关系式：0≤指示车速-实际车速≤0.1*实际车速+4km/h。因此，汽车仪表在出厂前，需对其指示速度值进行检测，在仪表检测方面主要依靠人工观测、粗略估计的方法，通常这种方法主观性强，而且不能够保证检测精度，易造成人为误差和视觉误差、效率低下等缺点；目前，市场上有些成套的误差测量***，其所配置的仪器繁多，且价格昂贵，当测试人员检验多台仪表时，该配套的误差测量***只能同时控制测量一台待测仪表，从而导致使用率降低，且检测效率低下，不利于生产发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运用计算机图像处理和识别技术检测汽车仪表指针指示误差的方法及运用该方法的装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种仪表指针指示误差测量方法，仪表指针在正确调零的状态下，接收通过计算机输入的多个主要标准速度值信号，并执行如下步骤：在仪表指针被调节到机械零位的状态下，通过计算机向仪表输入多个主要标准速度值信号，并执行如下步骤：步骤S10，分别采集仪表在调零状态下的、以及接收多个主要标准速度值信号时指针的指示位置的仪表实际图像；步骤S20，将所述仪表实际图像处理为灰度图像；步骤S30，检测所述灰度图像中仪表的初始直线和当前指针的偏转直线；步骤S40，计算每幅灰度图像中的偏转直线相对于初始直线的偏转角度数据；步骤S50，根据所述偏转角度数据计算每幅灰度图像中仪表指示的实际速度值；步骤S60，通过对比所述实际速度值与所述标准速度值，计算得出实际误差值，并判断实际误差值是否处在仪表指针指示误差值允许范围内，如果是，则输出通过测试的信息，反之则输出报警信息；步骤S70，生成测试报告。

在优选的实施例中，所述步骤S10中采用可与计算机进行通讯连接的、且用于实时采集仪表指针指示图像的高清摄像装置，所述高清摄像装置上配置有采用平行光路设计的物方远心镜头；所述步骤S10具体为：利用物方远心镜头采集仪表指针在调零状态下的仪表实际图像；接着分别采集指针指向多个主要标准速度值刻度时的仪表实际图像；保证物方远心镜头和被检测仪表指针原点的相对位置不变，且使物方远心镜头的摄像范围完全覆盖所述被检测仪表。

在优选的实施例中，所述计算机内安装可用于对图像进行识别与分析处理的AutoCAD工具软件。

在优选的实施例中，所述步骤S30具体为：将灰度图像导入所述AutoCAD工具软件中；在AutoCAD工具软件中标示出仪表指针原点P0相对应的坐标点、以及指针分别指向多个主要标准速度值刻度时指针终点P1相对应的坐标点，所述仪表指针原点P0只标示一次，其后均采用相同的指针原点作为偏转指针的原点；标示出仪表调零状态时指针指示位置所在的初始直线，该初始直线只需生成一次，其后均采用相同的初始直线以确定指针的偏转区域；继续分别标示出指针在仪表接收主要标准速度值信号时指针指示位置所在的偏转直线。

一种使用仪表指针指示误差测量方法的仪表指针指示误差测量装置，它包括仪表定位组件、用于采集仪表指针指示图像的高清摄像装置、以及与仪表定位组件电连接的用于对指针指示图像进行识别与分析处理的计算机，所述仪表定位组件包括：用于稳固放置所述待测仪表的、且大致呈长方体的底座；直立于所述底座上方并能够使高清摄像装置的镜头朝向底座的高清摄像装置支架；设置于所述高清摄像装置顶部的***处、且能够使光源方向朝向底座的三角激光束装置；以及设置于所述底座上表面且能够使光源方向平行于底座上表面的水平参考激光束装置。

在优选的实施例中，所述高清摄像装置上配置有采用平行光路设计的物方远心镜头。

在优选的实施例中，所述高清摄像装置支架包括一大致呈圆柱体且直立于所述底座上方的定位套筒、一端套设在所述定位套筒内的且大致呈“┐”状的调节套筒、一端套设在所述调节套筒另一端的伸缩杆，所述高清摄像装置设置于所述伸缩杆的另一端。

在优选的实施例中，所述底座的上表面形成有分别平行于所述底座上表面的长边与宽边的横向导轨槽与纵向导轨槽、且所述横向导轨槽与纵向导轨槽交叉于所述底座上表面的中心处，所述高清摄像装置支架的定位套筒设置于所述纵向导轨槽的一端。

在优选的实施例中，所述横向导轨槽内设置有可分别向中心处滑动的水平固定夹，所述纵向导轨槽内设置有可分别向中心处滑动的纵向固定夹，所述水平固定块与所述纵向固定块之间形成可供待检仪表稳固放置的定位区。

在优选的实施例中，所述高清摄像装置支架的定位套筒与调节套筒上分别设置有可调节支架高度、高清摄像装置横向伸缩长度的紧固件，所述水平参考激光束装置上设置有可调节激光束高度与照射角度的紧固件；所述紧固件可采用以下中的一种：螺母与螺帽配合使用、螺母与螺栓配合使用。

本发明的有益效果在于：本发明通过采用物方远心镜头采集汽车仪表在被调节到机械零位的状态及接收标准速度值信号时指针实际指示位置的仪表实际图像，再通过计算机图像处理软件分析标示仪表指针的实际偏转角度，然后再根据偏转角度数据计算实际速度值及实际误差值，并对比判断该实际误差值是否处在仪表指针指示误差值允许范围内。通过使用本发明，避免了人眼检测带来的人为误差和视觉误差；通过使用计算机图像处理技术，大大增强了识别结果的可靠性；通过采用计算机图像处理软件分析测量，既可以降低采购贵价仪器的成本，且由于计算机的普遍运用，可大大提高检测的效率。

附图说明

图1为一发明中所提供的关于仪表指针指示误差测量方法的流程图。

图2为一发明中所提供的仪表指针偏转角度生成示意图。

图3为一发明中所提供的关于仪表指针指示误差测量装置的立体架构图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。

一种仪表指针指示误差测量方法，其通过检验多个主要标准速度值时的指针位置以判断指针的指示误差。测试前，将高清摄像装置的物方远心镜头与被检测仪表相对设置，并保证在仪表检测的过程中，物方远心镜头和被检测仪表指针原点的相对位置不变，且使物方远心镜头的摄像范围完全覆盖被检测仪表。

请参见图1，首先，仪表指针需要做正确的调零以使指针指示在仪表的零刻度块，并以此位置作为后续检验的初始位置，然后通过计算机对仪表输入的多个主要标准速度值信号，并执行如下步骤：

步骤S10，通过物方远心镜头分别采集仪表在调零状态下的、以及接收多个主要标准速度值信号时指针的指示位置的仪表实际图像；

步骤S20，计算机接收步骤S10中的仪表实际图像、并将其预处理为灰度图像；

步骤S30，将步骤S20中仪表灰度图像导入计算机图像处理软件中，并通过图像处理软件分析测量并标示直线L0和指针原点P0，由于在测试的过程中需保证物方远心镜头和被检测仪表指针原点的相对位置不变，所以该初始直线L0和指针原点P0只需生成一次，其后均采用相同的初始直线以确定指针的偏转区域，指针原点P0继续分别标示出指针在仪表接收主要标准速度值信号时指示位置所在的偏转直线L1；

步骤S40，在AutoCAD工具软件中计算并生成偏转直线L1相对于初始直线L0的实际偏转角度数据θ；

步骤S50，在本实施例中，可将步骤S40中的偏转角度数据θ录入计算机Excel表格中，通过宏定义自动计算公式将该偏转角度数据对应的实际速度值计算出来；

步骤S60，通过对比步骤S60中的实际速度值与所述标准速度值，计算得出实际误差值，并判断实际误差值是否处在仪表指针指示误差值允许范围内，如果是，则输出通过测试的信息，反之则输出报警信息以提示测试人员需重新对仪表进行调试；

步骤S70，测试完成后，生成测试报告。

为了将多个主要标准速度值信号时指针指示位置的仪表实际图像集成在一个界面中，在步骤S20中，在计算机***内安装可用于对图像进行识别与分析处理的AutoCAD工具软件，计算机接收步骤S10中的仪表实际图像，然后导入所述AutoCAD工具软件中，通过预处理生成多幅仪表灰度图像，并将该多幅以仪表的指针原点为基准进行叠加重合，从而使多个不同速度值信号下指针的指示位置显示在同一个仪表中。

优选的，本方法中采用了可与计算机进行通讯连接的、且用于实时采集仪表指针指示图像的高清摄像装置，该高清摄像装置上配置有一个采用平行光路设计的物方远心镜头，只有平行于光轴的光线才能更好的入射被检测仪表的微小细节处，从而使图像不会出现阴影，而且由于其能够使采集到的图像亮度更加均匀、图像的边缘更加清晰，从而更好的消除了视觉误差。

通过以上测量方法，可在计算机中建立指针指向主要速度刻度时偏转角度值θ的数据库，利用Excel中的宏定义自动计算公式分别得到待测仪表指针指向的实际速度刻度，并得出误差值，然后与误差值允许范围进行对比，在优选的实施例中，误差值的允许范围为如下公式：0≤指示车速-实际车速≤0.1*实际车速+4km/h，因此，当误差值在此范围内时，则认为指针调试正确；若超出此范围，则提示出错信号，以告之检验人员需对仪表指针重新调试。

在对待测仪表进行误差测量时，需提前设置测量装置，一种仪表指针指示误差测量装置，它包括用于对仪表80进行平稳固定的仪表定位组件、用于采集仪表指针指示图像的高清摄像装置10、以及与仪表定位组件实现电连接的用于对指针指示图像进行识别与分析处理的计算机20，在其他实施例中，还可以增加与仪表80连接的负载装置（图未视）。

请参见图3，优选的，仪表定位组件包括：用于稳固放置所述待测仪表的、且大致呈长方体的底座30、直立于底座30上方并能够使高清摄像装置10的镜头朝向底座30的高清摄像装置支架40、设置于所述高清摄像装置10顶部的***处、且能够使光源方向朝向底座30的三角激光束装置50、以及设置于底座30上表面且能够使光源方向平行于底座30上表面的水平参考激光束装置60。其中，仪表80被平稳放置在底板30的上表面处，高清摄像装置10的摄影范围完全覆盖仪表80，三角激光束装置50的射光范围完全覆盖高清摄像装置10及仪表80，水平参考激光束装置60的射光范围朝向仪表80。

优选的，高清摄像装置10上配置有一个采用平行光路设计的物方远心镜头，只有平行于光轴的光线才能更好的入射被检测仪表的微小细节处，从而使图像不会出现阴影，而且由于物方远心镜头能够使采集到的图像亮度更加均匀、图像的边缘更加清晰，从而更好的消除了视觉误差。

高清摄像装置支架40包括一大致呈圆柱体且直立于底座30上方的定位套筒41、一端套设在定位套筒内的且大致呈“┐”状的调节套筒42、一端套设在调节套筒42另一端的伸缩杆43，伸缩杆43的另一端连接高清摄像装置10和三角激光束装置50。

在底座30的上表面形成有分别平行于所述底座上表面的长边与宽边的横向导轨槽31与纵向导轨槽32、且所述横向导轨槽31与纵向导轨槽32垂直交叉于底座30上表面的中心处，其中，高清摄像装置支架42的定位套筒立于纵向导轨槽32的一端。

进一步的，横向导轨槽31内设置有两个可分别向中心处滑动的水平固定夹33，纵向导轨槽32内设置有两个可分别向中心处滑动的纵向固定夹34，水平固定块33与纵向固定块34之间形成可供待检仪表80稳固放置的且可改变范围的定位区70。

高清摄像装置支架40的定位套筒41与调节套筒42上分别设置有可调节支架高度和高清摄像装置横向伸缩长度的紧固件90，水平参考激光束装置60上设置有可调节激光束高度与照射角度的紧固件90，该紧固件90可采用以下中的一种：螺母与螺帽配合使用、螺母与螺栓配合使用。

在实际测量时，首先将仪表80放置在定位区70内，再通过调节水平固定块33与纵向固定块34，以使仪表80被平稳固定在底座30上方的中心处，然后通过调节高清摄像装置支架40，使高清摄像装置10的物方远心镜头正对仪表80的中心处、且使物方远心镜头的摄影范围完全覆盖仪表80，再通过调节三角激光束装置50和水平参考激光束装置60使仪表80受光均匀，然后通过计算机20或仪表负载输入速度信号至仪表80，高清摄像装置10开始采集指针指示位置的仪表实际图像并上传至计算机20中，然后计算机20对图像进行识别和处理、并生成仪表指针的实际偏转角度，然后再根据该实际偏转角度数据计算出对应的实际速度值及实际误差值，最后再对照误差允许范围进行判断并生成测试报告。

综上，通过使用本发明的检测方法及检测装置，避免了人眼检测带来的人为误差和视觉误差；通过使用计算机图像处理技术，大大增强了识别结果的可靠性；通过采用计算机图像处理软件分析测量，既可以降低采购贵价仪器的成本，且由于计算机的普遍运用，可大大提高检测的效率。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种仪表指针指示误差测量方法，其特征在于，在仪表指针被调节到机械零位的状态下，通过计算机向仪表输入多个主要标准速度值信号，所述计算机内安装可用于对图像进行识别与分析处理的AutoCAD工具软件，并执行如下步骤：

步骤S10，分别采集仪表在调零状态下的、以及接收多个主要标准速度值信号时指针的指示位置的仪表实际图像；

步骤S20，将所述仪表实际图像处理为灰度图像；

步骤S30，检测所述灰度图像中仪表的初始直线和当前指针的偏转直线；

步骤S40，计算每幅灰度图像中的偏转直线相对于初始直线的偏转角度数据；

步骤S50，根据所述偏转角度数据计算每幅灰度图像中仪表指示的实际速度值；

步骤S60，通过对比所述实际速度值与所述标准速度值，计算得出实际误差值，并判断实际误差值是否处在仪表指针指示误差值允许范围内，如果是，则输出通过测试的信息，反之则输出报警信息；

步骤S70，生成测试报告;

所述步骤S30具体为：将灰度图像导入所述AutoCAD工具软件中；在AutoCAD工具软件中标示出仪表指针原点P0相对应的坐标点、以及指针分别指向多个主要标准速度值刻度时指针终点P1相对应的坐标点，所述仪表指针原点P0只标示一次，其后均采用相同的指针原点作为偏转指针的原点；标示出仪表调零状态时指针指示位置所在的初始直线，该初始直线只需生成一次，其后均采用相同的初始直线以确定指针的偏转区域；继续分别标示出指针在仪表接收主要标准速度值信号时指针指示位置所在的偏转直线。

2.根据权利要求1所述的仪表指针指示误差测量方法，其特征在于，所述步骤S10中采用可与计算机进行通讯连接的、且用于实时采集仪表指针指示图像的高清摄像装置，所述高清摄像装置上配置有采用平行光路设计的物方远心镜头；所述步骤S10具体为：利用物方远心镜头采集仪表指针在调零状态下的仪表实际图像；接着分别采集指针指向多个主要标准速度值刻度时的仪表实际图像；保证物方远心镜头和被检测仪表指针原点的相对位置不变，且使物方远心镜头的摄像范围完全覆盖所述被检测仪表。

3.一种使用如权利要求1所述仪表指针指示误差测量方法的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，它包括仪表定位组件、用于采集仪表指针指示图像的高清摄像装置、以及与仪表定位组件电连接的用于对指针指示图像进行识别与分析处理的计算机，所述仪表定位组件包括：

用于稳固放置待测仪表的、且大致呈长方体的底座；

直立于所述底座上方并能够使高清摄像装置的镜头朝向底座的高清摄像装置支架；

设置于所述高清摄像装置顶部的***处、且能够使光源方向朝向底座的三角激光束装置；以及

设置于所述底座上表面且能够使光源方向平行于底座上表面的水平参考激光束装置。

4.根据权利要求3所述的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，所述高清摄像装置上配置有采用平行光路设计的物方远心镜头。

5.根据权利要求3所述的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，所述高清摄像装置支架包括一大致呈圆柱体且直立于所述底座上方的定位套筒、一端套设在所述定位套筒内的且大致呈“┐”状的调节套筒、一端套设在所述调节套筒另一端的伸缩杆，所述高清摄像装置设置于所述伸缩杆的另一端。

6.根据权利要求3所述的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，所述底座的上表面形成有分别平行于所述底座上表面的长边与宽边的横向导轨槽与纵向导轨槽、且所述横向导轨槽与纵向导轨槽交叉于所述底座上表面的中心处，所述高清摄像装置支架的定位套筒设置于所述纵向导轨槽的一端。

7.根据权利要求6所述的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，所述横向导轨槽内设置有可分别向中心处滑动的水平固定夹，所述纵向导轨槽内设置有可分别向中心处滑动的纵向固定夹，所述水平固定块与所述纵向固定块之间形成可供待检仪表稳固放置的定位区。

8.根据权利要求6所述的仪表指针指示误差测量装置，其特征在于，所述高清摄像装置支架的定位套筒与调节套筒上分别设置有可调节支架高度、高清摄像装置横向伸缩长度的紧固件，所述水平参考激光束装置上设置有可调节激光束高度与照射角度的紧固件；所述紧固件可采用以下中的一种：螺母与螺帽配合使用、螺母与螺栓配合使用。