一种基于机器视觉的容积法全自动水表检定装置

技术领域

本发明涉及水表检定设备技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的容积法全自动水表检定装置。

背景技术

水表检定装置是一款全自动水表校验装置，采用高新技术使得操作方便，稳定可靠，提高检定效率，避免人为误差，性价比较高。其校验原理通常为，在每只被检水表上方安装一只摄像装置，连接到图像采集器和高级计算机，计算机自动识别水表各指针的流量显示值，同时自动控制水表量，并测量工作量器的水位得到标准流量值，从而实现水表校验全过程自动化，但是在现有的水表校验装置使用过程中，水流量的测量，采用多只摄像装置提高了检定的成本，同时单纯通过检测水表读数，数值精确度较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于机器视觉的容积法全自动水表检定装置，用以解决检定成本高、检测数值精确度低的技术问题。

本发明实施例提供一种基于机器视觉的容积法全自动水表检定装置，包括检测机和供水系统，所述供水系统包括依次连通的储水箱、第一水泵、供水压力罐、供水管、计量管路和标准容积罐，所述标准容积罐连接有液位计；

所述检测机包括机架、检测台、自动检测机构和电控柜，所述检测台设置在所述机架的中部，所述自动检测机构可移动设置在所述机架的上部且位于检测台的正上方，所述检测台一侧设有进水接口，所述进水接口与供水管连通，所述检测台另一侧设有出水管，所述出水管与计量管路连通；

所述自动检测机构、液位计和第一水泵均与电控柜电连接。

其工作原理和过程如下：

在水表检定前，将待检测的水表安装在检测台上，同时将水表通过检测台上的机构将水表依次首尾相连，将靠近进水接口的水表与进水接口连接，靠近出水管的水表与出水管连通，通过电控柜控制设备运行，电控柜首先将标准容积罐的液位计数值调零，第一水泵从水箱中抽水传输到供水压力罐中，供水压力罐能够减少消除泡沫，之后水流在压力的作用下经过供水管从进水接口排出，水流依次经过各个水表，从出水管排出水流后，水流进入到计量管路，计量管路计量水流流量，最后传输的水流进入到标准容积罐内，液位计监测标准容积罐内的液体液位，在流体标准体积达到设定值时，通过标准容积罐内的液位计获得被检表的标准体积流量值，与此同时，自动检测机构在机架上部沿着检测台移动，并对每个水表的水表指针位置进行拍摄，每个被检表的初始值和终了值均通过自动检测机构同时采集并传输到电控柜，再通过电控柜进行变化数值累计，并将检测到的每个水表的水流量数值与液位计检测的数值进行比对，从而快速检定出水表测量读数不准确的水表。

进一步的，所述储水箱的出水口连通第一闸阀的一端，所述第一闸阀的另一端连通有第一三通管的一端，所述第一三通管的另外两端分别连通有第一水泵和增压前管路。

第一闸阀用于手动控制是否开启供水管路，起到水路传输管控的作用，第一三通管用于向第一水泵传输水流以及连通其他支路，增压前管路用于为供水管提供压力。

进一步的，所述第一水泵的出水口连通有第二三通管的一端，所述第二三通管的另外两端分别连通有供水压力罐和供水支路，所述供水支路上设置有第一球阀和水压表，所述供水支路与供水管连通。

第二三通管主要用于连通第一水泵与供水压力罐，并且通过供水支路向供水管提供水流，保证供水管的稳定水流量，通过第一球阀控制供水支路的通断，通过水压表测定供水支路上的水压，供水支路为供水管辅助提供水流。

进一步的，所述第一水泵和供水压力罐之间依次连通有第二闸阀和第二避震喉，所述供水压力罐的顶部出口与供水管的进水端之间依次连通有第三避震喉、第三闸阀、第一电磁阀、逆流阀和第三三通管，所述第三三通管的另外两端分别连通有增压后管路和第四三通管，所述第四三通管的另外两端分别连通测温表和另一水压表，该水压表另一端与供水管连通，所述增压前管路的另一端连接有增压泵，所述增压泵的出水口连通增压后管路的一端。

第二避震喉和第三避震喉的设置，用于方便水流的输送，第二闸阀和第三闸阀用于手动控制第一水泵至供水管之间各个传输节点之间的水流的通断，方便更换零部件和设备检修，逆流阀防止水流导流，第一电磁阀用于自动控制供水，增压后管路通过增压泵用于增强供水管的水压。

进一步的，所述计量管路包括计量前排水管和计量后排水管，所述计量前排水管向上分设有四个输水支管，每个所述输水支管上从下至上依次连通有第二球阀、单向阀和流量计，四个并排设置的所述流量计的出口分别连通所述计量后排水管，所述计量后排水管连通标准容积罐。

传输到计量管路的水流依次经过计量前排水管、输水支管、第二球阀、流量计和计量后排水管，最终进入到标准容积罐，流量计和液位计将水流通量和标准容积罐内的液位数据传输到电控柜，流量计保证每次排水量的标准值，控制水流传输的速度。

进一步的，所述标准容积罐包括第一容积罐和第二容积罐，所述第二容积罐的体积大于第一容积罐，所述计量后排水管包括第一排水管、第二排水管和第三排水管，所述第一排水管和第二排水管均与第一容积罐连通，所述第三排管与第二容积罐连通，所述第三排水管为两输水支管合并高位排水管，所述第一容积罐和第二容积罐分别与储水箱之间连通有一条回水管路，所述回水管路上设有第三电磁阀和第二水泵，所述第三电磁阀和第二水泵均与电控柜电连接。

依次打开各个输水支管上的第二球阀，水流通过第一排水管和第二排水管进入到第一容积罐内，水流通过第三排水管进入到第二容积罐内，当检定完毕以后，第三电磁阀打开，第二水泵运行，第一容积罐和第二容积罐均通过各自的回水管路将水流排入多储水箱内。

进一步的，所述自动检测机构包括平拖机构以及设置在平拖机构上的检测装置，所述检测装置包括设置有灯罩的工业相机，所述工业相机一侧设有照明灯，所述工业相机的信号输出端与电控柜的信号输入端连接，所述机架顶部设有保护罩，所述保护罩覆盖在自动检机构上方。

平拖机构带动检测装置在机架上方移动，工业相机对每个水表进行一一画面捕捉拍摄，并将信号传输给电控柜，照明灯和灯罩对工业相机起到照明补光的作用，保护罩用于保护自动检测机构。

进一步的，所述平拖机构包括平拖架体、主动带轮机构体、平拖驱动电机、滑块、滑轨、平拖同步带、拖链槽、随动带轮及座组件、限位开关碰撞杆和限位器，所述滑轨安装在所述平拖架体两个长横支撑杆上，所述滑块安装在所述滑轨上，所述主动带轮机构体安装在所述平拖架体的左侧，所述平拖驱动电机安装在所述主动带轮机构体的上方，所述平拖驱动电机的轴头与主动带轮机构体里主动带轮轴的轴孔相连，所述随动带轮及座组件安装在所述平拖架体的右端，所述平拖同步带的左端穿过主动带轮机构体和平拖架体的左端，所述平拖同步带的右端穿过随动带轮及座组件，所述限位开关碰撞杆和限位器分别安装在平拖架体的左右两端，所述平拖架体的后侧开有拖链槽，所述随动带轮及座组件的拖链的下端与拖链槽的左端连接。

平拖驱动电机通过主动带轮机构体带动平拖同步带移动运行，带动随动带轮及座组件从而受到平托同步带的驱动力，从而带动滑块在滑轨上移动，实现对滑块上安装的装置结构的精确匀速移动，限位开关碰撞杆和限位器实现滑块的移动范围限制和移动保护。

进一步的，所述平拖机构上设有伸缩机构，所述平拖机构通过伸缩机构的输出端连接有拧紧装置，所述拧紧装置包括第一驱动电机、连接轴组件和旋拧卡头，所述第一驱动电机设置在平拖机构上，所述第一驱动电机的输出轴与旋拧卡头之间通过连接轴组件连接，所述电控柜的信号输出端与第一驱动电机的信号输入端连接。

在需要对水表的表盘拧紧时，检测装置对水表定位，平拖机构上的伸缩机构驱动拧紧装置向下移动，旋拧卡头与表盘接触，驱动电机通过连接轴组件带动旋拧卡头转动，从而自动将放置在检测台上的水表拧紧，有效代替了人工旋拧的步骤，减少了人力的投入，提高了自动化程度、及水表的装配效率与检测效率。

进一步的，所述检测台包括水槽，所述水槽的底部与排流管连通，所述水槽的顶部开口两侧内壁设有滑槽，所述水槽开口处设有若干水表装夹卡套，所述水表装夹卡套包括安装座和设置在安装座底部滑动板，所述滑动板的两端分别与两侧的滑槽滑动连接，所述安装座上水平贯通开设有安装孔，所述安装孔的两端均套设有接头，所述接头外部呈台阶状圆柱，所述接头中央位置开设有通孔，所述通孔的内径与水表的外径相配合，所述通孔的开口处设有倒角。

水槽用于承接并导流从水表中滴落的水流，滑动板与滑槽配合，带动安装座在滑槽内自由滑动，将接头安装在套管上，对应不同型号的水表安装对应型号的接头，之后将水表依次等间隔安装在水表装夹卡套上，通孔内用于传输水流，倒角的设置，方便快速安装水表。

综上所述，本发明的有益效果如下：

本发明将待检测的水表安装在检测台上，同时将水表通过检测台上的机构将水表依次首尾相连，将靠近进水接口的水表与进水接口连接，靠近出水管的水表与出水管连通，通过电控柜控制设备运行，电控柜首先将标准容积罐的液位计数值调零，第一水泵从水箱中抽水传输到供水压力罐中，供水压力罐能够减少消除泡沫，之后水流在压力的作用下经过供水管从进水接口排出，水流依次经过各个水表，从出水管排出水流后，水流进入到计量管路，计量管路计量水流流量，最后传输的水流进入到标准容积罐内，液位计监测标准容积罐内的液体液位，在流体标准体积达到设定值时，通过标准容积罐内的液位计获得被检表的标准体积流量值，与此同时，自动检测机构在机架上部沿着检测台移动，并对每个水表的水表指针位置进行拍摄，每个被检表的初始值和终了值均通过自动检测机构同时采集并传输到电控柜，再通过电控柜进行变化数值累计，并将检测到的每个水表的水流量数值与液位计检测的数值进行比对，从而快速检定出水表测量读数不准确的水表，读数更加精确，避免了人为误差，并且全程采用一个自动检测机构进行每个水表的拍摄，节省了工业相机的数量，降低了运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，这些均在本发明的保护范围内。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中供水系统的结构示意图

图3为本发明中自动检测机构的结构主视图；

图4为本发明中自动检测机构的结构俯视图；

图5为本发明中检测装置的结构主视图；

图6为本发明中水表装夹卡套的结构示意图；

图7为本发明中接头的剖视图。

图中零件部件及编号：1、检测机；11、机架；12、检测台；121、水槽；122、滑槽；123、水表装夹卡套；1231、安装座；1232、滑动板；1233、接头；1234、通孔；1235、安装孔；13、自动检测机构；131、平拖机构；1311、平拖架体；1312、滑轨；1313、滑块；1314、平拖驱动电机；1315、主动带轮机构体；1316、随动带轮及座组件；1317、限位开关碰撞杆；1318、拖链槽；1319、平拖同步带；132、检测装置；1321、工业相机；133、拧紧装置；1331、第一驱动电机；1332、连接轴组件；1333、旋拧卡头；134、伸缩机构；14、电控柜；15、进水接口；16、出水管；17、排流管；18、保护罩；2、供水系统；21、储水箱；211、第一闸阀；212、第一三通管；213、增压前管路；22、第一水泵；221、第二三通管；222、供水支路；2221、第一球阀；2222、水压表；223、第二闸阀；224、第二避震喉；23、供水压力罐；24、供水管；241、第三避震喉；242、第三闸阀；243、第一电磁阀；244、逆流阀；245、第三三通管；246、增压后管路；247、增压泵；25、计量管路；251、计量前排水管；252、输水支管；253、第二球阀；254、单向阀；255、流量计；256、计量后排水管；2561、第一排水管；2562、第二排水管；2563、第三排水管；26、标准容积罐；261、第一容积罐；262、第二容积罐；27、回水管路；271、第二水泵；272、第三电磁阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本发明以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例1：

如图1-图7所示，一种基于机器视觉的容积法全自动水表检定装置，包括检测机1和供水系统2，供水系统2包括依次连通的储水箱21、第一水泵22、供水压力罐23、供水管24、计量管路25和标准容积罐26，标准容积罐26连接有液位计；

检测机1包括机架11、检测台12、自动检测机构13和电控柜14，检测台12设置在机架11的中部，自动检测机构13可移动设置在机架11的上部且位于检测台12的正上方，检测台12一侧设有进水接口15，进水接口15与供水管24连通，检测台12另一侧设有出水管16，出水管16与计量管路25连通；

自动检测机构13、液位计和第一水泵22均与电控柜14电连接。

储水箱21的出水口连通第一闸阀211的一端，第一闸阀211的另一端连通有第一三通管212的一端，第一三通管212的另外两端分别连通有第一水泵22和增压前管路213。

第一闸阀211用于手动控制是否开启供水管24路，起到水路传输管控的作用，第一三通管212用于向第一水泵22传输水流以及连通其他支路，增压前管路213用于为供水管24提供压力。

第一水泵22的出水口连通有第二三通管221的一端，第二三通管221的另外两端分别连通有供水压力罐23和供水支路222，供水支路222上设置有第一球阀2221和水压表2222，供水支路222与供水管24连通。

第二三通管221主要用于连通第一水泵22与供水压力罐23，并且通过供水支路222向供水管24提供水流，保证供水管24的稳定水流量，通过第一球阀2221控制供水支路222的通断，通过水压表2222测定供水支路222上的水压，供水支路222为供水管24辅助提供水流。

第一水泵22和供水压力罐23之间依次连通有第二闸阀223和第二避震喉224，供水压力罐23的顶部出口与供水管24的进水端之间依次连通有第三避震喉241、第三闸阀242、第一电磁阀243、逆流阀244和第三三通管245，第三三通管245的另外两端分别连通有增压后管路246和第四三通管，第四三通管的另外两端分别连通测温表和另一个水压表，该水压表另一端与供水管24连通，增压前管路213的另一端连接有增压泵247，增压泵247的出水口连通增压后管路246的一端。

计量管路25包括计量前排水管251和计量后排水管256，计量前排水管251向上分设有四个输水支管252，每个输水支管252上从下至上依次连通有第二球阀253、单向阀254和流量计255，四个并排设置的流量计255的出口分别连通计量后排水管256，计量后排水管256连通标准容积罐26。

传输到计量管路25的水流依次经过计量前排水管251、输水支管252、第二球阀253、流量计255和计量后排水管256，最终进入到标准容积罐26，流量计255和液位计将水流通量和标准容积罐26内的液位数据传输到电控柜14，流量计255保证每次排水量的标准值，控制水流传输的速度。

标准容积罐26包括第一容积罐261和第二容积罐262，第二容积罐262的体积大于第一容积罐261，计量后排水管256包括第一排水管2561、第二排水管2562和第三排水管2563，第一排水管2561和第二排水管2562均与第一容积罐261连通，第三排管与第二容积罐262连通，第三排水管2563为两输水支管252合并高位排水管，第一容积罐261和第二容积罐262分别与储水箱21之间连通有一条回水管路27，回水管路27上设有第三电磁阀272和第二水泵271，第三电磁阀272和第二水泵271均与电控柜14电连接。

依次打开各个输水支管252上的第二球阀253，水流通过第一排水管2561和第二排水管2562进入到第一容积罐261内，水流通过第三排水管2563进入到第二容积罐262内，当检定完毕以后，第三电磁阀272打开，第二水泵271运行，第一容积罐261和第二容积罐262均通过各自的回水管路27将水流排入多储水箱21内。

自动检测机构13包括平拖机构131以及设置在平拖机构131上的检测装置132，检测装置132包括设置有灯罩的工业相机1321，工业相机1321一侧设有照明灯，工业相机1321的信号输出端与电控柜14的信号输入端连接，机架11顶部设有保护罩18，保护罩18覆盖在自动检机构上方。

平拖机构131包括平拖架体1311、主动带轮机构体1315、平拖驱动电机1314、滑块1313、滑轨1312、平拖同步带1319、拖链槽1318、随动带轮及座组件1316、限位开关碰撞杆1317和限位器，滑轨1312安装在平拖架体1311两个长横支撑杆上，滑块1313安装在滑轨1312上，主动带轮机构体1315安装在平拖架体1311的左侧，平拖驱动电机1314安装在主动带轮机构体1315的上方，平拖驱动电机1314的轴头与主动带轮机构体1315里主动带轮轴的轴孔相连，随动带轮及座组件1316安装在平拖架体1311的右端，平拖同步带1319的左端穿过主动带轮机构体1315和平拖架体1311的左端，平拖同步带1319的右端穿过随动带轮及座组件1316，限位开关碰撞杆1317和限位器分别安装在平拖架体1311的左右两端，平拖架体1311的后侧开有拖链槽1318，随动带轮及座组件1316的拖链的下端与拖链槽1318的左端连接。

平拖驱动电机1314通过主动带轮机构体1315带动平拖同步带1319移动运行，带动随动带轮及座组件1316从而受到平托同步带的驱动力，从而带动滑块1313在滑轨1312上移动，实现对滑块1313上安装的装置结构的精确匀速移动，限位开关碰撞杆1317和限位器实现滑块1313的移动范围限制和移动保护。

检测台12包括水槽121，水槽121的底部与排流管17连通，水槽121的顶部开口两侧内壁设有滑槽122，水槽121开口处设有若干水表装夹卡套123，水表装夹卡套123包括安装座1231和设置在安装座1231底部滑动板1232，滑动板1232的两端分别与两侧的滑槽122滑动连接，安装座1231上水平贯通开设有安装孔1235，安装孔1235的两端均套设有接头1233，接头1233外部呈台阶状圆柱，接头1233中央位置开设有通孔1234，通孔1234的内径与水表的外径相配合，通孔1234的开口处设有倒角。

其工作原理和过程如下：

在水表检定前，将待检测的水表安装在检测台12上，同时将水表通过检测台12上的机构将水表依次首尾相连，将靠近进水接口15的水表与进水接口15连接，靠近出水管16的水表与出水管16连通，通过电控柜14控制设备运行，电控柜14首先将标准容积罐26的液位计数值调零，第一水泵22从水箱中抽水传输到供水压力罐23中，供水压力罐23能够减少消除泡沫，之后水流在压力的作用下经过供水管24从进水接口15排出，水流依次经过各个水表，从出水管16排出水流后，水流进入到计量管路25，计量管路25计量水流流量，最后传输的水流进入到标准容积罐26内，液位计监测标准容积罐26内的液体液位，在流体标准体积达到设定值时，通过标准容积罐26内的液位计获得被检表的标准体积流量值，与此同时，平拖机构131带动检测装置132在机架11上方移动，工业相机1321对每个水表进行一一画面捕捉拍摄，并对每个水表的水表指针位置进行拍摄，每个被检表的初始值和终了值均通过自动检测机构13同时采集并传输到电控柜14，照明灯和灯罩对工业相机1321起到照明补光的作用，保护罩18用于保护自动检测机构13，再通过电控柜14进行变化数值累计，并将检测到的每个水表的水流量数值与液位计检测的数值进行比对，从而快速检定出水表测量读数不准确的水表。第二避震喉224和第三避震喉241的设置，用于方便水流的输送，第二闸阀223和第三闸阀242用于手动控制第一水泵22至供水管24之间各个传输节点之间的水流的通断，方便更换零部件和设备检修，逆流阀244防止水流导流，第一电磁阀243用于自动控制供水，增压后管路246通过增压泵247增强供水管24的水压。水槽121用于承接并导流从水表中滴落的水流，滑动板1232与滑槽122配合，带动安装座1231在滑槽122内自由滑动，将接头1233安装在套管上，对应不同型号的水表安装对应型号的接头1233，之后将水表依次等间隔安装在水表装夹卡套123上，通孔1234内用于传输水流，倒角的设置，方便快速安装水表。

实施例2：

如图1和图4所示，本实施例在实施例1的基础上，平拖机构131上设有伸缩机构134，伸缩机构134包括旋钮伺服减速电机，旋钮伺服减速电机设置在一个水平设置的电机固定板上，旋钮伺服减速电机的轴头下端装有联轴器，联轴器下端装有花键轴，花键轴固定在花键轴固定板上，花键轴固定板在其四个角被四个悬拉导杆悬固在所述电机固定板上形成了一个稳固结构体，在花键轴固定板上的前后两侧各装有可调行程气缸，可调行程气缸的活塞杆下端连接有可滑动花键套固定板，在可滑动花键套固定板中心部位装有可滑动花键套，可滑动花键套上端与花键轴套装在一起，可滑动花键套的下端连接有拧紧装置133，在可调行程气缸的推拉下，可滑动花键套固定板及可滑动花键套带动拧紧装置133一起，可在悬拉导杆竖直导向下，上下滑动，用于解决所述旋钮卡盘对水表表罩的卡定和脱离问题；拧紧装置133包括第一驱动电机1331、连接轴组件1332和旋拧卡头1333，第一驱动电机1331设置在花键套固定板上，第一驱动电机1331的输出轴与旋拧卡头1333之间通过连接轴组件1332连接，电控柜14的信号输出端与第一驱动电机1331的信号输入端连接。

在需要对水表的表盘拧紧时，检测装置132对水表定位，平拖机构131上的伸缩机构134驱动拧紧装置133向下移动，旋拧卡头1333与表盘接触，第一驱动电机1331通过连接轴组件1332带动旋拧卡头1333转动，从而自动将放置在检测台12上的水表拧紧，有效代替了人工旋拧的步骤，减少了人力的投入，提高了自动化程度、及水表的装配效率与检测效率。

实施例2其余结构及其工作原理同实施例1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。