汽车组合仪表性能检测设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种汽车组合仪表性能检测设备，涉及汽车仪表性能检测设备领域，包括由计算机系统控制的组合仪表安装台架，安装台架主要由台体、图像捕获机构、夹具部分及相应的电线束单元组成；台体采用铝合金型材的矩形框架结构,台体中间通过设置一个水平的工作台面而将台体分成上下两个腔体，所述图像捕获机构和夹具部分设置在上腔体内。本发明通过对汽车转速表、车速表、燃油、水温表，气压表的驱动，利用摄像头移动到特定子表的位置获取仪表图片，计算出仪表指针的指示值，并与设计值或标准值比较，判定是否合格，自动保存结果。经过验证，本发明适应范围广，操作方便，测试精度高，检测可靠，可扩展性强等特点，可以避免人工观测的不确定性。
【专利说明】汽车组合仪表性能检测设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车仪表性能检测设备领域，具体涉及一种汽车组合仪表性能检测设备。
【背景技术】
[0002]汽车组合仪表性能检测系统应具有装夹方便，操作方便，数据准确等特点。但如何检测汽车仪表的运行状态，如何判断仪表是否满足设计要求，是仪表生产厂商，汽车厂和检测中心的迫切需求。当前，国内汽车组合仪表的检测设备，通用性差，体积大，而且主要是通过人工观测的方法来判读仪表指针的指示值，重复性差，精确度不高，容易受到个人主观因素的干扰，具有很大的局限性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种汽车组合仪表性能检测设备。
[0004]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种汽车组合仪表性能检测设备，其特征在于:包括由计算机系统控制的组合仪表安装台架，安装台架主要由台体、图像捕获机构、夹具部分及相应的电线束单元组成；
[0006]台体采用铝合金型材的矩形框架结构，台体中间通过设置一个水平的工作台面而将台体分成上下两个腔体，上下两个腔体侧面均设置有开合门，所述图像捕获机构和夹具部分设置在上腔体内，其中图像捕获机构设置在上腔体的内顶部，夹具部分设置在上腔体的内底部；
[0007]所述图像捕获机构包括三维运动平台，三维运动平台上端通过固定板安装在上腔体的内顶部，三维运动平台下端安装一只摄相机，利用三维运动平台控制摄相机的位置；
[0008]所述夹具部分共包括三组重复单元，每组均为一个独立的装夹机构，装夹机构包括固定在工作台面上的固定底板、固定在固定底板上端的可调支撑板、安装在可调支撑板上的仪表安装角度调节板、通过转轴与仪表安装角度调节板转动连接的仪表装夹底板，所述仪表装夹底板一端设置有固定端调节块，所述仪表装夹底板另一端设置装夹螺钉，装夹螺钉前端设置有尼龙垫，所述转轴一端安装有指针，所述仪表安装角度调节板上制有与指针配合使用的刻度线。装夹机构具有角度调节(O?90° )和指示装置(分辨率1° )，以保证仪表安装角度。
[0009]所述三维运动平台包括X向电动平移台、Y向电动平移台，所述X向电动平移台设置在Y向电动平移台下方，所述X向电动平移台下端连接Z向电动伸缩架，Z向电动伸缩架下端固定设置有摄像角度调节板，摄像角度调节板连接摄像机安装架，摄像机安装架上安装摄像机。
[0010]调焦镜头，可方便实现各大小不同的仪表的检测，利用三维运动平台控制相机的位置，来实现对整个组合仪表图像的捕获，并通过视频采集卡传送计算机作相应的分析和处理。
[0011]所述摄像角度调节板上设置有弧形调节孔和弧形分部的刻度线，所述摄像机安装架的中间位置设置有指示箭头。
[0012]组合仪表盘固定在装夹机构上，通过装夹螺钉旋紧，装夹螺钉前端设置的尼龙垫与组合仪表盘直接接触，可以起到保护组合仪表盘的作用。
[0013]一种摄像机角度调节装置，固定在三维运动平台上的摄像角度调节板，摄像角度调节板下端连接摄像机安装架，摄像机安装架上安装摄像机，所述摄像角度调节板上设置有弧形调节孔和弧形分部的刻度线，所述摄像机安装架的中间位置设置有指示箭头，所述摄像角度调节板与摄像机安装架之间通过两个螺栓连接，其中一个螺栓穿过弧形调节孔。调节摄像角度时，松开穿过弧形调节孔的螺栓，摄像机安装架即可围绕另一个螺栓转动调节。
[0014]本申请由计算机控制系统和组合仪表安装台架组成实现综合性能试验和耐久性试验两种功能；计算机系统和控制检测板卡实现检测台的各种试验动作和检测，输出试验?艮告。
[0015]计算机控制系统[0016]包括工业控制计算机，程控电源，开关量输出卡，储气罐，模拟量采集卡，气压传感器，波形发生卡，程控电阻板。程控电源可以根据仪表的设置自动加载试验电压；开关量输出卡主要控制仪表的点火，照明，气压阀和各指示灯信号的通断；储气罐，输出气压到仪表的气压表；模拟量采集卡和气压传感器共同配合，可获取当前储气罐的气压，可以构成气压表输入气压的反馈；波形发生卡可以发送两路波形信号分别驱动仪表的车速和转速表指针的动作，波形的类型、幅值和占空比可以调整；程控电阻板，与计算机通过串口通讯，控制板上多个继电器的动作，可以精确模拟油量表、水温表的信号源，输出电阻驱动燃油和水温表。
[0017]电线束单元，提供的电线束可以适合多数组合仪表的连接安装，个别种类的组合仪表定制。
[0018]本发明的软件包括耐久软件和性能软件两部分:
[0019]耐久软件，
[0020]耐久软件可以同时实现三个工位多个仪表的耐久寿命试验，具体的�？橛胁饭芾恚问柚茫潜砬湍途檬匝槟？�。产品管理�？椋梢蕴砑由境馐缘囊潜聿沸秃�。参数设置�？椋柚贸邓俦砗妥俦淼穆龀謇嘈�(正弦波或方波)，占空比，幅值，最大速度或转速时的脉冲频率，起始比率，终止比率，停顿时间，燃油和水温表的起始电阻范围和停顿时间，气压表的起始终止气压和停顿时间。仪表驱动�？椋饕菔匝橐蠓⑺托藕湃靡潜碓硕街付ㄎ恢�。耐久试验�？椋舳觳庀叱炭刂聘鞲霰淼哪途枚�。
[0021]性能软件，
[0022]软件开发运行平台为vs2010+opencv2.4,可运行在windowsxp/7/8系统下。性能软件包括产品管理，产品参数设置，仪表驱动，运动控制�？椋枷癫杉痛砟？椋峁涑瞿？樽槌�。其中产品管理和仪表驱动�？榈墓δ芎湍途萌砑谎�。产品参数设置，主要设置仪表单个子表的图像区域，驱动方式，轮廓及指针的图像区域和内外半径，二值化的参数，彩色指针的色度，饱和度和亮度范围。运动控制�？椋刂葡嗷诘娜硕教ǖ纳舷伦笥仪昂笤硕沟猛计闹行暮鸵觳獾淖颖碇行闹睾�。
[0023]图像采集�？椋饕萆瓒ǖ南嗷钠毓馐奔洌珹DC级别，白平衡，伽马校正，系统增益等值控制相机实时或单帧采集仪表图像并显示在软件的主界面上，同时在图像中心显示一个圆心和”+”号，供调节相机位置用；在图像处理时，根据仪表的特点，将仪表读数的求解过程，分为以下四个步骤:
[0024]I)获取仪表的刻度轮廓。在由矩形的轮廓区域和轮廓内外半径构成的圆环中，按照二值化阈值获得刻度轮廓，并保存轮廓参数。若有的轮廓没有取到，则可以在手动点该刻度轮廓的相应区域得到轮廓位置后保存。
[0025]2)设置刻度轮廓对应的具体刻度值，从而可以已知轮廓反求对应的刻度值。对现有刻度轮廓拟合成一个椭圆，然后对每对相邻的轮廓直接补充5个点，提高轮廓精度。
[0026]3)获取仪表的指针。在由矩形的轮廓区域和指针内外半径构成的圆环中，按照二值化阈值先获取指针轮廓。
[0027]4)计算指针的指示值。在已知指针轮廓的基础上，有两种求指针值的方法。
[0028]a)然后对该指针轮廓进行细化，并用Hough算法求拟合直线L，计算L与相近的刻度轮廓组成的线段K的交点，按照内分线段的关系，计算该点的指示值。
[0029]b)计算指针轮廓的尖端点，由该点向相近的刻度轮廓组成的线段K作垂线，得到交点A，同样按照内分线段关系，计算该点的指示值。
[0030]在仪表指针拟合直线的效果良好时，就使用a)方法计算指示值；否则，使用算法b)。
[0031]结果输出�？椋饕ǖ汲霰ū砗痛蛴∈�。
[0032]3.本发明检测台的验证试验
[0033]为检验检测台的性能，我们采集150幅车速表图片对检测台和人工检测值进行比较，得出的自动读取数和人工目测值的平均相对误差为1.1%,符合仪表检测精度的要求；设置好参数，以车速表为例，做仪表单个子表的性能试验需要时间，在自动情况下每个刻度需要5秒。这个时间包含从发送脉冲驱动仪表，等待仪表到位后，再处理的总时间，而实际上，图像处理的时间只为0.1秒，而且还可以进一步优化。程控电阻的精度在0.5欧，脉冲波形卡的精度为1HZ，并可以通过软件校准算法来修正。
[0034]本发明的有益效果为:
[0035]本发明提供一种汽车组合仪表性能检测设备，通过对汽车转速表、车速表、燃油、水温表，气压表的驱动，利用摄像头移动到特定子表的位置获取仪表图片，计算出仪表指针的指示值，并与设计值或标准值比较，判定是否合格，自动保存结果。经过验证，本发明适应范围广，操作方便，测试精度高，检测可靠，可扩展性强等特点，可以避免人工观测的不确定性。
[0036]可以高精度地模拟各种脉冲和电阻，气压信号，驱动仪表动作，采用的机器视觉技术分析仪表指示值，可以克服人为因素干扰，重复性好，稳定可靠；该设备符合国标和行业标准的要求，在客户现场运行良好，具有较好的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明的主视示意图；[0038]图2为本发明的侧视示意图；
[0039]图3为装夹机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利的保护范围。
[0041]如图1-3所示，一种汽车组合仪表性能检测设备，包括由计算机系统控制的组合仪表安装台架，安装台架主要由台体1、图像捕获机构2、夹具部分3及相应的电线束单元组成；
[0042]台体I采用铝合金型材的矩形框架结构，台体I中间通过设置一个水平的工作台面4而将台体分成上下两个腔体，上腔体6和下腔体5侧面均设置有对开门，图像捕获机构2和夹具部分3设置在上腔体6内，其中图像捕获机构2设置在上腔体6的内顶部，夹具部分3设置在上腔体6的内底部；
[0043]图像捕获机构2包括三维运动平台22，三维运动平台22上端通过固定板21安装在上腔体6的内顶部，三维运动平台22下端安装一只摄相机23，利用三维运动平台22控制摄相机23的位置；
[0044]夹具部分3共包括三组重复单元，每组均为一个独立的装夹机构，装夹机构包括固定在工作台面4上的固定底板31、固定在固定底板31上端的可调支撑板30、安装在可调支撑板30上的仪表安装角度调节板38、通过转轴37与仪表安装角度调节板38转动连接的仪表装夹底板35，仪表装夹底板35 —端设置有固定端调节块36，仪表装夹底板35另一端设置装夹螺钉33，装夹螺钉33前端设置有尼龙垫34，转轴37 —端安装有指针32，仪表安装角度调节板38上制有与指针32配合使用的刻度线39。
[0045]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种汽车组合仪表性能检测设备，其特征在于:包括由计算机系统控制的组合仪表安装台架，安装台架主要由台体、图像捕获机构、夹具部分及相应的电线束单元组成； 台体采用铝合金型材的矩形框架结构，台体中间通过设置一个水平的工作台面而将台体分成上下两个腔体，上下两个腔体侧面均设置有开合门，所述图像捕获机构和夹具部分设置在上腔体内，其中图像捕获机构设置在上腔体的内顶部，夹具部分设置在上腔体的内底部； 所述图像捕获机构包括三维运动平台，三维运动平台上端通过固定板安装在上腔体的内顶部，三维运动平台下端安装一只摄相机，利用三维运动平台控制摄相机的位置； 所述夹具部分共包括三组重复单元，每组均为一个独立的装夹机构，装夹机构包括固定在工作台面上的固定底板、固定在固定底板上端的可调支撑板、安装在可调支撑板上的仪表安装角度调节板、通过转轴与仪表安装角度调节板转动连接的仪表装夹底板，所述仪表装夹底板一端设置有固定端调节块，所述仪表装夹底板另一端设置装夹螺钉，装夹螺钉前端设置有尼龙垫，所述转轴一端安装有指针，所述仪表安装角度调节板上制有与指针配合使用的刻度线。
【文档编号】G01D18/00GK103913191SQ201410111197
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】王正前, 刘万春, 张朝培 申请人:合肥安达数控技术有限责任公司
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