专利名称：检测智能电能表外形尺寸的装置及方法
技术领域：
本发明涉及到检测智能电能表外形尺寸的装置和方法。
背景技术：
在智能电能表在投入正式使用前，要对智能电能表进行内部功耗、耐压等相关技术参数进行检定，在检定时，要对电能表进行准确定位，才能对电能表的相关检测参数进行准确的检测，在此之前必须要有对智能电能表外形尺寸进行检测的装置及方法，现采用的对电能表外形尺寸控制及检测的方法是对智能电能表的制作模具校核精度，各电网公司制作电能表外形尺寸规范，通过 CCD检测对电能表进行外观检测，这些对智能电能表的外形尺寸的控制盒检测方法的缺陷是电能表制作模具及外形尺寸要求规范多样化，致使外形尺寸的误差范围多异，CCD外观检测等也致使对电能表的大概外观进行检测，无法从细节去检测尺寸的一致性，这样不利于后续电能表的定位，导致检测的数据有较大差异。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种检测智能电能表外形尺寸的装置，该装置能够自动对智能电能表的重要尺寸进行检测并进行数据处理判断。本发明的第二目的是提供一种那个检测智能电能表外形尺寸的方法，该方法能够自动对智能电能表的重要尺寸进行检测并进行数据处理判断。为达到上述第一目的，检测智能电能表外形尺寸的装置包括工作台组件，用于摆放和固定智能电能表；三轴运动组件，用于使工作台组件根据需要的位置进行移动；视觉检测系统，用于对智能电能表进行外形尺寸检测及数据收集；控制单元，用于控制工作台组件、三轴运动组件和视觉检测系统的工作，并对收集到的数据进行处理；及机架组件，用于固定和安装工作台组件、三轴运动组件、视觉检测系统和控制单兀。采用上述技术方案，所述的工作台组件将智能电能表进行固定定位，所述三轴运动组件将所述的工作台组件进行精确传动到确定的位置，通过高性能、高像素的视觉检测系统经定位拍照方式进行电能表尺寸信息的采集，最终由所述的控制单元对上述的采集数据的比较处理得出智能电能表的外形尺寸合格性。通过其合格性的检测判断提高后续智能电能表内部参数检测数据的准确性。作为具体化，所述的工作台组件包括工作平台、平台支撑板和组件基板；所述的工作平台安装在平台支撑板上，组件基板安装在平台支撑板的后端；工作平台上具有三个以上的安装位，每个安装位上设有用于固定定位智能电能表的定位元件；所述的定位元件包括用于定位智能电能表两相邻面的第一固定定位块和第二固定定位块、用于定位智能电能表另外两相邻面的第一活动定位块和第二活动定位块、驱动第一活动定位块的第一驱动气缸和驱动第二活动定位块的第二驱动气缸。所述的第一固定定位块、第二固定定位块、第一活动定位块和第二活动定位块实现对智能电能表的定位，保证智能电能表的定位精确度高。作为改进，工作平台上安装有光电传感器。所述的光电传感器用于检测安装位上是否安装了智能电能表，通过反馈信号指导后续的执行动作的可否。作为工作平台的下方设有背光灯。当通过视觉检测系统检测和收集数据时，背光灯能提供足够的光源，致使检测的数据更加清晰和精确。作为改进，工作平台上安装有电容式光电传感器。所述的电容式光电传感器用于检测背光灯的光源。作为具体化，所述的三轴运动组件包括X轴安装基板、X轴导轨、第一伺服电机、第一丝杆、第一螺母、Y轴安装基板、Y轴导轨、第二伺服电机、第二丝杆、第二螺母、Z轴安装基板、Z轴导轨、第三伺服电机、第三丝杆及第三螺母；X轴导轨设在X轴安装基板上，第一伺服电机安装在X轴安装基板上，第一丝杆与第一伺服电机的输出轴相连接，第一螺母安装在Y 轴安装基板上，所述的第一丝杆和第一螺母相啮合；Y轴安装基板滑动的设在X轴导轨上， Y轴导轨设在Y轴安装基板上，第二伺服电机安装在Y轴安装基板上，第二丝杆与第二伺服电机相连接，第二螺母安装在Z轴安装基板上，所述的第二丝杆和第二螺母相啮合；所述的 Z轴安装基板滑动的设在Y轴导轨上，Z轴导轨设在Z轴安装基板上，第三伺服电机安装在 Z轴安装基板上，第三丝杆通过轴承座安装在Z轴安装基板上，在第三伺服电机的输出轴和第三丝杆之间设有传动系统，所述的第三螺母啮合在第三丝杠上，第三螺母上固定有运动连接件，所述的Z轴导轨上滑动的设有滑块，所述的工作台组件安装在运动连接件和滑块上。所述的Y轴安装基板通过第一丝杆和第一螺母驱动，Z轴安装基板通过第二丝杆和第二螺母驱动，滑块通过第三丝杆和第三螺母驱动，其运动的精度高，能够将安装位上的智能电能表移动到精确的位置上，从而提高对智能电能表外形尺寸检测的精确度。作为改进，Y轴安装基板上安装的限位块，Z轴安装基板上设有限位传感器。这样， 可以限制Z轴安装基板的运动行程极限，防止Z轴安装基板运动到Y轴导轨外，提高了安全性能。作为改进，所述的视觉检测系统包括照相机、镜头、圆顶光及环形光，所述的镜头设在照相机上，圆顶光位于镜头的正下方，环形光位于圆顶光的正下方，所述的镜头、圆顶光和环形光同轴。由于采用照相机储存数据，因此，收集到的数据不容易丢失；由于采用镜头检测和收集数据，因此，检测和收集到的数据精确度高；由于镜头、圆顶光和环形光同轴， 因此，能保证检测和收集到的数据精确度高。作为改进，机架组件上安装有三色报警器。所述的三色报警器能将检测对比后的数据直接反馈给使用者，使得使用者能及时的判断出智能电能表的外形尺寸是否合格。为达到上述第二目的，检测智能电能表外形尺寸方法包括如下步骤(1)将智能电能表放置到其中一安装位上。(2)使得智能电能表的两相邻面紧靠第一固定定位块和第二固定定位块，然后，启动第一驱动气缸和第二驱动气缸，促使第一活动定位块和第二活动定位块逐渐的向智能电能表的另外两相邻面靠拢、贴近，实现对智能电能表的四面定位；智能电能表的安装位置由光电传感器检测是否正确；如智能电能表的安装位置正确，则进行下述步骤(3)，如智能电能表的安装位置不正确，则重新安装直到正确为止。(3)启动第一、第二、第三伺服电机，第一伺服电机带动第一丝杆旋转，促使Y轴安装基板直线运动，第二伺服电机带动第二丝杆旋转，促使Z轴安装基板直线运动，第三伺服电机带动第三丝杆旋转，促使工作台组件直线运动，使得智能电能表移动到镜头的正下方。(4)启动视觉检测系统，照相机通过镜头采集智能电能表的尺寸信息并储存。(5)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块和第二活动定位块； 使得智能电能表处于松开状态。(6)通过控制单元读取照相机内的信息，并通过控制单元内的工控机和处理器对读取的信息进行处理、核对和对比。(7)将智能电能表安装到另一安装位上准备检测智能电能表的第二方向的尺寸。(8)重复上述步骤(2)至(6)。 (9)将智能电能表再次更换一安装位准备检测智能电能表的第三方向的尺寸。(10)重复上述步骤(2)至(6)。(11)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块和第二活动定位块； 取下智能电能表。(12)控制单元将智能电能表的三方向尺寸对比完成后，通过控制单元上的显示器和三色报警器显示反馈信号，判断出检测的智能电能表尺寸是否在允许范围内。采用上述技术方案，所述的工作台组件将智能电能表进行固定定位，所述三轴运动组件将所述的工作台组件进行精确传动到确定的位置，通过高性能、高像素的视觉检测系统经定位拍照方式进行电能表尺寸信息的采集，最终由所述的控制单元对上述的采集数据的比较处理得出智能电能表的外形尺寸合格性。通过其合格性的检测判断提高后续智能电能表内部参数检测数据的准确性。
图1是本发明的检测智能电能表外形尺寸装置一种实施例的结构示意图。图2是图1所示的实施例中的工作台组件的结构示意图。图3是图1所示的实施例中的三轴运动组件的结构示意图。图4是图1所示的实施例中的视觉检测系统的结构示意图。图5是图1所示的实施例中的机架组件和控制单元的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。如图1所示，检测智能电能表外形尺寸的装置包括工作台组件1、三轴运动组件2、 视觉检测系统3、控制单元4以及机架组件5。如图2所示的工作台组件1包括工作平台101、平台支撑板102、组件基板103、光电传感器104和107、电容式光电传感器105、第一固定定位块108、第二固定定位块109、 通过第一驱动气缸控制的第一活动定位块110、通过第二驱动气缸控制的第二活动定位块 111、背光灯114。工作平台101通过平台支撑板102固定于组件基板103上，然后由组件基
6板103连接到如图3所示的的滑块207和运动连接件208上，智能电能表106依次放入到不同的三个安装位，即左、中、右三个安装位，按照图中所示的三个方向进行尺寸检测，在三个安装位上通过第一固定定位块108、第二固定定位块109、第一活动定位块110和第二活动定位块111分别对智能电能表106实现四周定位，定位由第一固定定位块108和第二固定定位块109固定智能电能表106的其中相邻两面，然后由第一活动活动定位块110和第二活动定位块111定位智能电能表106另相邻两面；所述的第一驱动气缸和第二驱动气缸均固定在工作平台101，第一驱动气缸的活塞杆与第一活动定位块110连接，第二驱动气缸的活塞杆与第二活动定位块111连接。光电传感器104和107通过传感器固定块固定于工作平台101上，电容式光电传感器105由下往上通过工作平台元101的安装螺纹孔，背光灯114通过两端支撑杆固定在工作平台101下方。如图3所示，所述的三轴运动组件包括X轴安装基板216、X轴导轨212、第一伺服电机201、第一丝杆213、第一螺母、Y轴安装基板215、Y轴导轨210、第二伺服电机202、第二丝杆203、第二螺母、Z轴安装基板214、Z轴导轨、第三伺服电机205、第三丝杆及第三螺母206 ；X轴导轨212设在X轴安装基板216上，第一伺服电机201安装在X轴安装基板216 上，第一丝杆213通过轴承座和轴承安装在X轴安装基板216上，第一丝杆213与第一伺服电机201的输出轴相连接，第一螺母安装固定在Y轴安装基板215上，所述的第一丝杆213 和第一螺母相啮合；Y轴安装基板215滑动的设在X轴导轨212上，Y轴导轨210设在Y轴安装基板215上，第二伺服电机202安装在Y轴安装基板215上，第二丝杆203通过轴承座 209和轴承安装在Y轴安装基板215上，第二丝杆203与第二伺服电机202相连接，第二螺母固定安装在Z轴安装基板214上，所述的第二丝杆203和第二螺母相啮合；所述的Z轴安装基板214为L形，Z轴安装基板214的水平段滑动的设在Y轴导轨210上，Z轴导轨设在 Z轴安装基板214的垂直段上，第三伺服电机205安装在Z轴安装基板214的垂直段上，第三丝杆通过轴承座安装在Z轴安装基板214的垂直段上，在第三伺服电机205的输出轴和第三丝杆之间设有传动系统，所述的传动系统包括安装在第三伺服马达205上的主动同步带轮、安装在第三丝杆上的被动同步带轮204和套在主动同步带轮和被动同步带轮204之间的同步带；所述的第三螺母206啮合在第三丝杠上，第三螺母上固定有运动连接件208， 所述的Z轴导轨上滑动的设有滑块207。如图3所示，Y轴安装基板上安装的限位块211，Z轴安装基板上设有限位传感器。 用于限定Z轴安装基板的运动极限位置。如图4所示的视觉检测系统3包括环形光安装座310、圆顶光安装座311和安装件312，组件安装底板301、支撑板302、相机垫板303、照相机304、相机安装底板305、相机夹块306、镜头307、圆顶光308、环形光309。照相机304通过相机垫板304和与之耦合的相机夹块306固定于照相机安装底板305上，镜头307安装于照相机304上，相机安装底板通过支撑板302连接于组件安装底板301上，然后组装件连接机架铝型材上，环形光309和圆顶光308分别通过安装座310和311固定于安装件312上，通过安装件312固定于机架铝型材上，镜头307、环形光309及圆顶灯308三中心轴同轴。如图5所示的机架组件5和包括机架封板401、铝材机架405、玻璃封板406、控制单元机架403、控制按钮箱404。机架组件5内安装上述三轴运动组件2中的X轴安装基板 216、视觉检测系统3中的组件安装底板301和安装件312。三色报警器402安装于铝材机架405中右上角。下面分别描述智能电能表外形尺寸检测装置的工作原理及大体的工作过程。(1)将智能电能表106放置到其中一安装位上。(2)使得智能电能表的两相邻面紧靠第一固定定位块108和第二固定定位块109， 由限位件112对智能电能表106进行初始定位，通过光电式传感器104、107检测是否有智能电能表置入，然后，人工按控制按钮箱404上的按钮，启动第一驱动气缸和第二驱动气缸，促使第一活动定位块110和第二活动定位块111逐渐的向智能电能表的另外两相邻面靠拢、贴近，实现对智能电能表的四面定位；智能电能表的安装位置由光电传感器检测是否正确；如智能电能表的安装位置正确，则进行下述步骤(3)，如智能电能表的安装位置不正确，则重新安装直到正确为止。(3)启动第一、第二、第三伺服电机，第一伺服电机201带动第一丝杆213旋转，促使Y轴安装基板215直线运动，第二伺服电机202带动第二丝杆203旋转，促使Z轴安装基板214直线运动，第三伺服电机205带动主动同步带轮旋转，主动同步带轮通过同步带带动被动同步带轮旋转，被动同步带轮带动第三丝杆旋转，促使工作台组件直线运动，使得智能电能表移动到镜头307的正下方。(4)打开背光灯114，背光灯的光源由电容式光电传感器检测，然后，启动视觉检测系统，照相机304通过镜头307采集智能电能表的尺寸信息并储存。(5)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块110和第二活动定位块111 ；使得智能电能表106处于松开状态。(6)通过控制单元4读取照相机304内的信息，并通过控制单元4内的工控机和处理器对读取的信息进行处理、核对和对比。(7)将智能电能表106安装到另一安装位上准备检测智能电能表的第二方向的尺寸。(8)重复上述步骤(2)至(6)。(9)将智能电能表再次更换一安装位准备检测智能电能表的第三方向的尺寸。(10)重复上述步骤(2)至(6)。(11)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块110和第二活动定位块111 ；取下智能电能表106。(12)控制单元4将智能电能表的三方向尺寸对比完成后，通过控制单元上的显示器和三色报警器显示反馈信号，判断出检测的智能电能表尺寸是否在允许范围内。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属的技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于包括工作台组件，用于摆放和固定智能电能表；三轴运动组件，用于使工作台组件根据需要的位置进行移动；视觉检测系统，用于对智能电能表进行外形尺寸检测及数据收集；控制单元，用于控制工作台组件、三轴运动组件和视觉检测系统的工作，并对收集到的数据进行处理；及机架组件，用于固定和安装工作台组件、三轴运动组件、视觉检测系统和控制单元。
2.根据权利要求1所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于所述的工作台组件包括工作平台、平台支撑板和组件基板；所述的工作平台安装在平台支撑板上，组件基板安装在平台支撑板的后端；工作平台上具有三个以上的安装位，每个安装位上设有用于固定定位智能电能表的定位元件；所述的定位元件包括用于定位智能电能表两相邻面的第一固定定位块和第二固定定位块、用于定位智能电能表另外两相邻面的第一活动定位块和第二活动定位块、驱动第一活动定位块的第一驱动气缸和驱动第二活动定位块的第二驱动气缸。
3.根据权利要求2所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于工作平台上安装有光电传感器。
4.根据权利要求2所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于工作平台的下方设有背光灯。
5.根据权利要求4所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于工作平台上安装有电容式光电传感器。
6.根据权利要求1所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于所述的三轴运动组件包括X轴安装基板、X轴导轨、第一伺服电机、第一丝杆、第一螺母、Y轴安装基板、 Y轴导轨、第二伺服电机、第二丝杆、第二螺母、Z轴安装基板、Z轴导轨、第三伺服电机、第三丝杆及第三螺母；X轴导轨设在X轴安装基板上，第一伺服电机安装在X轴安装基板上， 第一丝杆与第一伺服电机的输出轴相连接，第一螺母安装在Y轴安装基板上，所述的第一丝杆和第一螺母相啮合；Y轴安装基板滑动的设在X轴导轨上，Y轴导轨设在Y轴安装基板上，第二伺服电机安装在Y轴安装基板上，第二丝杆与第二伺服电机相连接，第二螺母安装在Z轴安装基板上，所述的第二丝杆和第二螺母相啮合；所述的Z轴安装基板滑动的设在Y 轴导轨上，Z轴导轨设在Z轴安装基板上，第三伺服电机安装在Z轴安装基板上，第三丝杆通过轴承座安装在Z轴安装基板上，在第三伺服电机的输出轴和第三丝杆之间设有传动系统，所述的第三螺母啮合在第三丝杠上，第三螺母上固定有运动连接件，所述的Z轴导轨上滑动的设有滑块，所述的工作台组件安装在运动连接件和滑块上。
7.根据权利要求6所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于Y轴安装基板上安装的限位块，Z轴安装基板上设有限位传感器。
8.根据权利要求1所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于所述的视觉检测系统包括照相机、镜头、圆顶光及环形光，所述的镜头设在照相机上，圆顶光位于镜头的正下方，环形光位于圆顶光的正下方，所述的镜头、圆顶光和环形光同轴。
9.根据权利要求1所述的检测智能电能表外形尺寸的装置，其特征在于机架组件上安装有三色报警器。
10. 一种利用权利要求1至9所述的检测智能电能表外形尺寸装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)将智能电能表放置到其中一安装位上；(2)使得智能电能表的两相邻面紧靠第一固定定位块和第二固定定位块，然后，启动第一驱动气缸和第二驱动气缸，促使第一活动定位块和第二活动定位块逐渐的向智能电能表的另外两相邻面靠拢、贴近，实现对智能电能表的四面定位；智能电能表的安装位置由光电传感器检测是否正确；如智能电能表的安装位置正确，则进行下述步骤(3)，如智能电能表的安装位置不正确，则重新安装直到正确为止；(3)启动第一、第二、第三伺服电机，第一伺服电机带动第一丝杆旋转，促使Y轴安装基板直线运动，第二伺服电机带动第二丝杆旋转，促使Z轴安装基板直线运动，第三伺服电机带动第三丝杆旋转，促使工作台组件直线运动，使得智能电能表移动到镜头的正下方；(4)启动视觉检测系统，照相机通过镜头采集智能电能表的尺寸信息并储存；(5)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块和第二活动定位块；使得智能电能表处于松开状态；(6)通过控制单元读取照相机内的信息，并通过控制单元内的工控机和处理器对读取的信息进行处理、核对和对比；(7)将智能电能表安装到另一安装位上准备检测智能电能表的第二方向的尺寸；(8)重复上述步骤(2)至(6)；(9)将智能电能表再次更换一安装位准备检测智能电能表的第三方向的尺寸；(10)重复上述步骤(2)至(6)；(11)通过第一驱动气缸和第二驱动气缸松开第一活动定位块和第二活动定位块；取下智能电能表；(12)控制单元将智能电能表的三方向尺寸对比完成后，通过控制单元上的显示器和三色报警器显示反馈信号，判断出检测的智能电能表尺寸是否在允许范围内。
全文摘要
本发明公开了一种检测智能电能表外形尺寸的装置和方法，装置包括工作台组件、三轴运动组件、视觉检测系统、控制单元及机架组件。方法步骤先后经过安装智能电能表、移动智能电能表、通过视觉检测系统检测和采集数据、控制单元对采集的数据进行核对和对比，将对比的数据显示给使用者，并判断智能电能表的尺寸是否合格。该装置和方法该装置能够自动对智能电能表的重要尺寸进行检测并进行数据处理判断。
文档编号G01B11/00GK102506709SQ20111032384
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者左剑萍 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司