一種機器視覺的拆回電能表圖像信息識別系統(tǒng)

郭子興 郝國凱 陸淼

摘要：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(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)域變電所已基本實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，而唯獨用戶終端沒有和網(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主要釆用人工目視檢測。為了進一步提高電能表的出廠質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少成本和勞動強度，將機器視覺應(yīng)用到電能表檢測中具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：智能電表;圖像信息識別;機器視覺

1 圖像信息識別系統(tǒng)的背景：

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

針對這種情況我們團隊最終開發(fā)基于機器視覺的電能表檢測系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)電能表圖像處理、識別和缺陷檢測等功能，具有可視化的效果。

2 設(shè)計簡介：

2.1系統(tǒng)簡介

基于工業(yè)相機及其圖像分析軟件的機器視覺系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）能夠在規(guī)定時間內(nèi)驅(qū)動多臺工業(yè)相機，完成對單相、三相智能電能表的外觀、液晶顯示、LED狀態(tài)進行拍照和故障分析檢測。

系統(tǒng)由以下主要組成部分：1、工業(yè)相機;2、工業(yè)相機配套鏡頭;3、光源及光源控制器;4、視覺分析軟件。模塊化設(shè)計組成部分包括：相機控制模塊、圖像分析處理模塊、對外通訊接口模塊。整個系統(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現(xiàn)自動識別以下基本故障類型：①進行自動從采集的圖像中提取條形碼并識別;②進行自動識別電能表等級、額定電壓、額定電流、電表常數(shù)等基本參數(shù)信息;③進行當前正向有功總電量讀數(shù)識別;④進行背光識別。

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特征區(qū)域進行缺陷檢測，并對缺陷差分圖像進行分析，著重對電能表缺陷區(qū)域進行標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)，同時說明判別缺陷類型的依據(jù)。

3硬件部分設(shè)計：

系統(tǒng)在試驗室內(nèi)靜態(tài)環(huán)境下運行，被測產(chǎn)品為6只（可擴展）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)相機為其拍照，布局示意如下圖2，相機之間均為40*40鋁型材連接固定，具有方便拆裝更換的優(yōu)點。

4軟件部分設(shè)計

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

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

5.結(jié)語

基于工業(yè)相機及其圖像分析軟件的機器視覺系統(tǒng)能夠在規(guī)定時間內(nèi)驅(qū)動多臺工業(yè)相機，完成對單相智能電能表的外觀、液晶顯示、LED狀態(tài)進行拍照和故障分析檢測。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，可完全代替人力實現(xiàn)對各種環(huán)境下的電表信息的識別，最終實現(xiàn)電表信息識別的智能化。為中國的電力等領(lǐng)域貢獻一份力量。

參考文獻

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