一种单轴速率转台角速度检定装置及方法与流程

1.本发明涉及惯性器件测试技术领域，尤其涉及一种单轴速率转台角速度检定装置及方法。


背景技术：

2.目前检定方法主要有两种：1、以计数器连接控制箱读取转台内部光电码盘输出的数字信号，并记录不同速率下和周期值，分别以如下公式(1)、公式(2)计算速率精度及平稳性。该检定方式为“内测法”，即读取转台内部光电码盘输出的数字信号，未直接测量实现转台功能的转盘的速率，为间接测量，误差较大。2、在转台转盘上端架设外置光电编码器，光电编码器在转台被测轴转动时产生1vpp差分信号，标准脉冲信号处理电路将1vpp差分信号转换成标准单端ttl电平信号，便携式检定仪对标准单端ttl电平信号进行计数，再分别以如下公式(1)、公式(2)计算速率精度及平稳性。该检定方式中光电编码器需安装在转台转盘上，根据不同转盘设计需设计相应的安装工装，装置通用性低；同时安装码盘需保证码盘和转盘转轴的同轴度，工装设计和安装均会引入较大误差。
3.以上两种检定方式中，均需通过控制箱手动、逐个输入速率点进行检定；且输出数据依赖人工读取计数器数据并手动记录，且因为转台需多点速率进行检定，检定时间长，人工记录占用大量人力资源及时间成本；检定装置无法完成实时数据处理、判断以及报表的生成等专用要求。
4.速率精度v
ω
按公式(1)计算：
[0005][0006]
速率平稳性σ
ω
按公式(2)计算：
[0007][0008]
其中：为计数器或者码盘周期测量值均值；
[0009]
tg为给定速率下转台被测轴转过定角间隔所用时间的理论值；
[0010]
n为测量次数；
[0011]
ti为计数器或者码盘周期测量值。


技术实现要素：

[0012]
本发明实施例提供一种单轴速率转台角速度检定装置及方法，以解决目前转台角速率检定中存在人工依赖且检定通用性不强的问题，以实现满足通用性需求的自动化检定测量。
[0013]
一方面，本发明实施例提供一种单轴速率转台角速度检定装置，包括驱动单轴速率转台运动的转台控制器，还包括数字终端和计算机端；
[0014]
所述数字终端，用于获取单轴速率转台的转盘刻线图像目标；
[0015]
所述计算机端，用于设置转速值以控制所述转台控制器并基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度的检定结果。
[0016]
优选地，所述计算机端包括测量系统和控制模块；所述控制模块采用上位机实现串口连接所述转台控制器；所述控制模块通过所述测量系统的转速值设置指令实现所述转台控制器对所述转台角速度的控制。
[0017]
优选地，所述测量系统包括图像采集模块、数据存储模块、指令数据模块、数据处理模块和生成报表模块；
[0018]
所述图像采集模块，用于对所述转盘刻线图像目标进行图像采集得到数字信号；
[0019]
所述数据存储模块，用于将所述数字信号进行有效存储得到存储数据；
[0020]
所述指令数据模块，用于基于所述存储数据输出转速值设置的指令数据；
[0021]
所述数据处理模块，用于基于所述存储数据和所述指令数据进行计算分析得到检定数据；
[0022]
所述生成报表模块，用于对所述检定数据进行合格性判断生成原始记录和检定证书。
[0023]
优选地，所述数字终端为数字工业相机。
[0024]
优选地，所述数字工业相机设置于单轴速率转台的转盘外端且相机镜头架设同心准直分划板，使得相机镜头和单轴速率转台切面平行。
[0025]
另一方面，本发明实施例提供一种单速率转台角速度检定方法，包括：
[0026]
通过数字终端获取单轴速率转台的转盘刻线图像目标；其中，所述单轴速率转台的运动通过转台控制器驱动；
[0027]
通过计算机端设置转速值以控制所述转台控制器并基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度的检定结果。
[0028]
优选地，所述通过计算机端设置转速值以控制所述转台控制器包括：
[0029]
采用上位机实现控制模块串口连接所述转台控制器；
[0030]
其中，所述控制模块通过测量系统的转速值设置指令实现所述转台控制器对所述转台角速度的控制。
[0031]
优选地，所述基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度检定结果包括：
[0032]
对所述转盘刻线图像目标进行图像采集得到数字信号；
[0033]
将所述数字信号进行有效存储得到存储数据；
[0034]
基于所述存储数据输出转速值设置的指令数据；
[0035]
基于所述存储数据和所述指令数据进行计算分析得到检定数据；
[0036]
对所述检定数据进行合格性判断生成原始记录和检定证书。
[0037]
优选地，将所述数字终端设定为数字工业相机。
[0038]
优选地，将所述数字工业相机设置于单轴速率转台的转盘外端且相机镜头架设同心准直分划板，以使得相机镜头和单轴速率转台切面平行。
[0039]
本发明的技术关键点：
[0040]
1、首次在单轴速率转台检定中采用图像识别技术，通过数字工业相机摄取转盘刻线图像目标并转换成数字信号，实现了单轴速率转台检定装置的通用性检定需求。
[0041]
2、通过自动化测量系统设计成闭环自动化检定系统，实现计算机自动转速控制、
数据记录与处理、合格性自动判断等功能。
[0042]
本发明技术方案的有益效果：
[0043]
本发明有效解决了目前转台角速率检定中存在人工依赖且检定通用性不强的问题，实现了满足通用性需求的自动化检定测量。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1是本发明提供的一种单速率转台角速度检定装置的结构示意图；
[0046]
图2是本发明提供的单速率转台的结构图；
[0047]
图3是本发明提供的计算机端框图；
[0048]
图4是本发明提供的测量系统框图；
[0049]
图5是本发明提供的一种单速率转台角速度检定方法的流程示意图。
具体实施方式
[0050]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
下面结合图1-图5描述本发明提供的一种单速率转台角速度检定装置及方法。
[0052]
本发明实施例提供了一种单速率转台角速度检定装置。图1为本发明实施例提供的单速率转台角速度检定装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括驱动单轴速率转台101运动的转台控制器102，还包括数字终端103和计算机端104；
[0053]
所述数字终端103，用于获取单轴速率转台101的转盘刻线图像目标；
[0054]
所述计算机端104，用于设置转速值以控制所述转台控制器102并基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度的检定结果。
[0055]
与现有技术相比，本发明实施例提供的装置，在单轴速率转台检定中采用图像识别技术，通过数字工业相机摄取转盘刻线图像目标并转换成数字信号，并通过自动测量系统设计成闭环自动化检定系统，实现计算机自动转速控制、数据记录与处理、合格性自动判断等功能。
[0056]
具体地，检定装置基于图像识别技术，通过在转盘外端设置数字工业相机，摄取图像目标并转换成数字信号，基于图像识别与处理算法提取转盘刻线图像的目标特征，根据自动判别的结果输出数据。图像识别技术的应用方式为：(1)图像对瞄：相机镜头端架设同心准直分划板，保证镜头和转台切面的平行关系。(2)图像分类：转台平台由长短相间的刻线均匀等分，通过识别刻线长度即可将图像分类。(3)目标识别：图像单一，可调用opencv的匹配函数，获得匹配结果。同时，设计自动化测量系统，开发自动控制和数据处理程序，实现计算机自动转速控制、数据记录与处理、合格性自动判断等功能。具体实现过程为：计算机
端软件
→
驱动控制模块下角速度指令带转台控制器
→
转台控制器驱动转台转动
→
数字工业相机实时采集转盘刻线图像信息
→
计算机端实现图像采集与处理
→
经图像处理后，图像信号转换为数字信号
→
数据存储
→
提取采集储存的有效数据和指令数据进行处理分析
→
进行合格性判断及生成报表。
[0057]
需要说明的是，如图2所示单轴速率转台的结构图，单轴速率转台是惯性器件测试系统的关键设备之一，为惯性器件的测试提供精确的速率基准。单轴速率转台是由机械台体和电气控制系统构成的速率转台，其中机械台体由电机、光电编码器、滑环等组成，电控部分由嵌入式计算机、功放系统以及配套的计算机软件组成，电气控制系统采用编码器作为角位置和角速率反馈单元，构成双闭环控制系统。转台的转盘带有刻线，为保证转台速率精度和速率平稳性，需要对其进行周期检定，并需满足计量传递以及溯源的要求。
[0058]
基于上述任一实施例，如图3所示，所述计算机端301包括测量系统302和控制模块303；所述控制模块303采用上位机实现串口连接所述转台控制器；所述控制模块303通过所述测量系统302的转速值设置指令实现所述转台控制器对所述转台角速度的控制。
[0059]
具体地，控制模块实现是通过上位机软件设计，以串口连接转台控制器，将指令数据模块设置的角速度值下指令给控制器，进而实现控制器对转台角速度的设置。
[0060]
基于上述任一实施例，如图4所示，所述测量系统401包括图像采集模块402、数据存储模块403、指令数据模块404、数据处理模块405和生成报表模块406；
[0061]
所述图像采集模块402，用于对所述转盘刻线图像目标进行图像采集得到数字信号；
[0062]
具体地，图像采集模块实现对相机图像高速采集与存储，经单片机图像压缩与计算机机串行通信，实现图像数据的传输，在计算机端实现图像处理和显示。硬件包括pc图像采集卡和pc图像处理卡，图象采集卡是控制相机拍照，完成相机输出的图像信号的实时数据采集，图像处理卡在图像采集卡的基础上，增加了图像分析、处理等功能。
[0063]
所述数据存储模块403，用于将所述数字信号进行有效存储得到存储数据；也就是说，数据存储模块实现对数字信号的存储功能。
[0064]
所述指令数据模块404，用于基于所述存储数据输出转速值设置的指令数据；也就是说，通过指令数据模块设置的角速度值下指令给控制模块/器，进而实现控制模块/器对转台角速度的设置。
[0065]
所述数据处理模块405，用于基于所述存储数据和所述指令数据进行计算分析得到检定数据；即，将存储的数据依据上述公式(1)(2)进行计算，并将实际转台角速度与指令设置模块输出的指令数据进行分析。
[0066]
所述生成报表模块406，用于对所述检定数据进行合格性判断生成原始记录和检定证书。
[0067]
基于上述任一实施例，结合图1所示，所述数字终端为数字工业相机。
[0068]
具体地，通过在转盘外端设置数字工业相机，摄取转盘刻线图像目标并转换成数字信号，以实现图像识别技术。
[0069]
基于上述任一实施例，结合图1所示，所述数字工业相机设置于单轴速率转台的转盘外端且相机镜头架设同心准直分划板，使得相机镜头和单轴速率转台切面平行。
[0070]
需要说明的是，图像识别技术的应用方式的基础步骤为图像对瞄，需要在相机镜
头端架设同心准直分划板，保证镜头和转台切面的平行关系。
[0071]
下面对本发明提供的一种单速率转台角速度检定方法进行描述，下文描述的与上文描述的一种单速率转台角速度检定装置可相互对应参照。
[0072]
图5为本发明实施例提供的单速率转台角速度检定方法的流程示意图，如图5所示，该方法包括以下步骤：
[0073]
s501，通过数字终端获取单轴速率转台的转盘刻线图像目标；其中，所述单轴速率转台的运动通过转台控制器驱动；
[0074]
s502，通过计算机端设置转速值以控制所述转台控制器并基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度的检定结果。
[0075]
与现有技术相比，本发明实施例提供的方法，在单轴速率转台检定中采用图像识别技术，通过数字工业相机摄取转盘刻线图像目标并转换成数字信号，并通过自动化测量系统设计成闭环自动化检定系统，实现计算机自动转速控制、数据记录与处理、合格性自动判断等功能。
[0076]
基于上述任一实施例，所述通过计算机端设置转速值以控制所述转台控制器包括：
[0077]
采用上位机实现控制模块串口连接所述转台控制器；
[0078]
其中，所述控制模块通过测量系统的转速值设置指令实现所述转台控制器对所述转台角速度的控制。
[0079]
基于上述任一实施例，所述基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度检定结果包括：
[0080]
对所述转盘刻线图像目标进行图像采集得到数字信号；
[0081]
将所述数字信号进行有效存储得到存储数据；
[0082]
基于所述存储数据输出转速值设置的指令数据；
[0083]
基于所述存储数据和所述指令数据进行计算分析得到检定数据；
[0084]
对所述检定数据进行合格性判断生成原始记录和检定证书。
[0085]
基于上述任一实施例，将所述数字终端设定为数字工业相机。
[0086]
基于上述任一实施例，将所述数字工业相机设置于单轴速率转台的转盘外端且相机镜头架设同心准直分划板，以使得相机镜头和单轴速率转台切面平行。
[0087]
综上，本发明实施例提供的装置，包括驱动单轴速率转台运动的转台控制器，数字终端和计算机端；所述数字终端，用于获取单轴速率转台的转盘刻线图像目标；所述计算机端，用于设置转速值以控制所述转台控制器并基于所述转盘刻线图像目标得到转台角速度的检定结果。同时公开了与该装置构成同一发明构思的方法。本发明有效解决了目前转台角速率检定中存在人工依赖且检定通用性不强的问题，实现了满足通用性需求的自动化检定测量。
[0088]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0089]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0090]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。