郭子興 郝國凱 陸淼

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力已經(jīng)成為國家的最重要能源。就民用電力來說，由于人民物質(zhì)生活的極大豐富，生活質(zhì)量迅速提高，對(duì)電力的需求也越來越大。就系統(tǒng)的完整性而言，電力系統(tǒng)從發(fā)電配電，傳輸一直到區(qū)域變電所已基本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，而唯獨(dú)用戶終端沒有和網(wǎng)絡(luò)連接上造成了系統(tǒng)的不完整，目前智能電表的檢測(cè)主要釆用人工目視檢測(cè)。為了進(jìn)一步提高電能表的出廠質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，將機(jī)器視覺應(yīng)用到電能表檢測(cè)中具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：智能電表;圖像信息識(shí)別;機(jī)器視覺

1 圖像信息識(shí)別系統(tǒng)的背景：

目前智能電表的檢測(cè)主要釆用人工目視檢測(cè)。這種檢測(cè)方式主要存在以下問題：（1）漏檢率高、檢測(cè)速度慢;（2）人工目測(cè)對(duì)人力的體力與精力消耗過大，無法長時(shí)間作業(yè)。（3）人為目測(cè)不確定因素多，無法保證準(zhǔn)確率。

針對(duì)這種情況我們團(tuán)隊(duì)最終開發(fā)基于機(jī)器視覺的電能表檢測(cè)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)電能表圖像處理、識(shí)別和缺陷檢測(cè)等功能，具有可視化的效果。

2 設(shè)計(jì)簡介：

2.1系統(tǒng)簡介

基于工業(yè)相機(jī)及其圖像分析軟件的機(jī)器視覺系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)工業(yè)相機(jī)，完成對(duì)單相、三相智能電能表的外觀、液晶顯示、LED狀態(tài)進(jìn)行拍照和故障分析檢測(cè)。

系統(tǒng)由以下主要組成部分：1、工業(yè)相機(jī);2、工業(yè)相機(jī)配套鏡頭;3、光源及光源控制器;4、視覺分析軟件。模塊化設(shè)計(jì)組成部分包括：相機(jī)控制模塊、圖像分析處理模塊、對(duì)外通訊接口模塊。整個(gè)系統(tǒng)分三層架構(gòu)，調(diào)用關(guān)系如圖1所示。

2.2功能簡介

系統(tǒng)通過圖像處理與分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別以下基本故障類型：①進(jìn)行自動(dòng)從采集的圖像中提取條形碼并識(shí)別;②進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別電能表等級(jí)、額定電壓、額定電流、電表常數(shù)等基本參數(shù)信息;③進(jìn)行當(dāng)前正向有功總電量讀數(shù)識(shí)別;④進(jìn)行背光識(shí)別。

系統(tǒng)分析了電能表缺陷的類型，采用模板匹配和圖像差分的方法對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行缺陷檢測(cè)，并對(duì)缺陷差分圖像進(jìn)行分析，著重對(duì)電能表缺陷區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定并判別出缺陷類型，分析缺陷判定過程中所需的缺陷面積、周長、圓形度和權(quán)重等參數(shù)，同時(shí)說明判別缺陷類型的依據(jù)。

3硬件部分設(shè)計(jì)：

系統(tǒng)在試驗(yàn)室內(nèi)靜態(tài)環(huán)境下運(yùn)行，被測(cè)產(chǎn)品為6只（可擴(kuò)展）單相智能電能表，電能表成單排垂直排列方式，每只電能表有唯一的工業(yè)相機(jī)為其拍照，布局示意如下圖2，相機(jī)之間均為40*40鋁型材連接固定，具有方便拆裝更換的優(yōu)點(diǎn)。

4軟件部分設(shè)計(jì)

基于HALCON和visual C#混合編程，完成了圖像分析處理模塊設(shè)計(jì);hHALCON與傳統(tǒng)的Opencv相比，其作為機(jī)器視覺行業(yè)里知名的商業(yè)視覺庫，其提供多個(gè)API算子供開發(fā)人員使用，入門簡單，方便調(diào)試，斷電單步運(yùn)行，圖像變化隨時(shí)可以看到。而Opencv相比則不太方便，且開發(fā)周期較長。

此外我們還進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)---標(biāo)準(zhǔn)圖像學(xué)習(xí)模塊;完成了接口功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通過規(guī)范接口與電能表檢測(cè)主控程序交換數(shù)據(jù)，數(shù)值識(shí)別成功時(shí)上傳解析數(shù)值內(nèi)容、異常時(shí)上傳解析失敗標(biāo)志、并上傳圖像分析結(jié)論及故障位置。

5.結(jié)語

基于工業(yè)相機(jī)及其圖像分析軟件的機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)工業(yè)相機(jī)，完成對(duì)單相智能電能表的外觀、液晶顯示、LED狀態(tài)進(jìn)行拍照和故障分析檢測(cè)。以此在一定程度上減少效率較低且成本較高的人力的使用，發(fā)展到一定程度后，可完全代替人力實(shí)現(xiàn)對(duì)各種環(huán)境下的電表信息的識(shí)別，最終實(shí)現(xiàn)電表信息識(shí)別的智能化。為中國的電力等領(lǐng)域貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1]汪成龍黃余風(fēng)《基于Halcon的字符缺陷檢測(cè)系統(tǒng)》。制造業(yè)自動(dòng)化。1009-0134（2018）09-0038-04

[2]耿立明楊威王迪.《HALCON圖像處理在機(jī)器視覺中的應(yīng)用》。電子測(cè)試。1000-8519.2019.01.054