電子遠(yuǎn)傳水表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T224-2012規(guī)定了直讀式電子遠(yuǎn)傳水表進(jìn)行機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)，即將被試水表與匹配的專(zhuān)用試驗(yàn)設(shè)備相連接，試驗(yàn)至少選擇在各字輪進(jìn)位條件最不利的情況下進(jìn)行， 如從9跳變至0的階段，跳變延續(xù)過(guò)程要求不少于3個(gè)字。試驗(yàn)在跳變發(fā)生前延續(xù)到發(fā)生后分別讀取機(jī)械指示裝置的讀數(shù)和電子讀數(shù)，將兩組數(shù)值進(jìn)行比較，判斷其相同性和關(guān)聯(lián)性，要求電子讀數(shù)和機(jī)械指示裝置讀數(shù)一致， 不出現(xiàn)錯(cuò)碼。JJF1435-2013 《水表制造計(jì)量器具許可考核必備條件》也規(guī)定了直讀式電子遠(yuǎn)傳水表生產(chǎn)企業(yè)需配備機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)裝置用于檢驗(yàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換信號(hào)的可靠性。
但是目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有滿(mǎn)足要求的成熟產(chǎn)品可供使用，因此設(shè)計(jì)一套基于數(shù)字圖像識(shí)別的機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)非實(shí)流自動(dòng)檢測(cè)裝置， 既方便使用又兼具高效，可用于制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)工作，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
但是目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有滿(mǎn)足要求的成熟產(chǎn)品可供使用，因此設(shè)計(jì)一套基于數(shù)字圖像識(shí)別的機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)非實(shí)流自動(dòng)檢測(cè)裝置， 既方便使用又兼具高效，可用于制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)工作，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
一、裝置的組成及工作原理
1.裝置的組成
電子遠(yuǎn)傳水表機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)非實(shí)流自動(dòng)檢測(cè)裝置由機(jī)械工裝定位傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。機(jī)械工裝定位傳動(dòng)系統(tǒng)主要解決電子遠(yuǎn)傳水表計(jì)數(shù)器的定位和工裝， 控制系統(tǒng)主要包括可編程控制器（PLC）、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)、觸摸屏、電子讀數(shù)識(shí)別系統(tǒng)、機(jī)械讀數(shù)識(shí)別系統(tǒng)，用于解決非實(shí)流傳動(dòng)控制、電子遠(yuǎn)傳水表機(jī)械讀數(shù)和電子讀數(shù)的自動(dòng)讀取。其中，PLC選用西門(mén)子S7-200系列的CPU224XP，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制， 通過(guò)調(diào)節(jié)輸出頻率的大小， 調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而模擬產(chǎn)生可自動(dòng)調(diào)節(jié)的試驗(yàn)流量；電子讀數(shù)識(shí)別系統(tǒng)通RS485/MBUS總線(xiàn)通信至上位機(jī)系統(tǒng)；機(jī)械讀數(shù)識(shí)別系統(tǒng)將水表機(jī)械讀數(shù)利用數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)處理后，通過(guò)RS485總線(xiàn)通信至上位機(jī)系統(tǒng)；上位機(jī)系統(tǒng)選用Delphi7.0，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
裝置的機(jī)械工裝定位傳動(dòng)系統(tǒng)由圖像傳感器定位工裝、電子遠(yuǎn)傳水表計(jì)數(shù)器定位工裝、伺服電機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成。
2.裝置的工作原理
電子遠(yuǎn)傳水表指示裝置的范圍一般不小于9999m3，字輪的每一位都需要驗(yàn)證。如果按照實(shí)流測(cè)試， 那么機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)一般需要數(shù)月時(shí)間，這無(wú)疑給企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)帶來(lái)巨大的時(shí)間成本和能耗。對(duì)于機(jī)電轉(zhuǎn)換可靠性試驗(yàn)，需要知道水表的電子讀數(shù)和機(jī)械讀數(shù)，才能計(jì)算機(jī)電轉(zhuǎn)換一致性，一般電子讀數(shù)可以通過(guò)通信方式自動(dòng)讀取和記錄，但是如果水表的機(jī)械讀數(shù)依然人工讀取， 長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的試驗(yàn)周期，無(wú)疑會(huì)給企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)帶來(lái)巨大的人力成本。因此，本文設(shè)計(jì)的裝置在非實(shí)流狀態(tài)下，利用伺服電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械直接帶動(dòng)字輪前進(jìn)，水表的機(jī)械讀數(shù)利用圖像傳感器和DSP系統(tǒng)直接識(shí)別和記錄。裝置的主要工作原理如下：將電子遠(yuǎn)傳水表的表頭安裝至機(jī)械工裝定位傳動(dòng)系統(tǒng)，伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按照可設(shè)定的速度帶動(dòng)字輪前進(jìn)， 當(dāng)其中一個(gè)字輪從9跳變至0時(shí)，上位機(jī)軟件系統(tǒng)通過(guò)總線(xiàn)通信遠(yuǎn)程抄讀水表的電子讀數(shù)，記為Vs；同一時(shí)刻機(jī)械讀數(shù)識(shí)別系統(tǒng)利用圖像傳感器將水表字輪的讀數(shù)拍攝成照片，經(jīng)DSP系統(tǒng)數(shù)字圖像識(shí)別后，獲取字輪上的機(jī)械讀數(shù)，記為VM，該機(jī)械讀數(shù)和字輪照片通過(guò)RS485總線(xiàn)通信上傳至上位機(jī)系統(tǒng)；上位機(jī)接收到機(jī)械讀數(shù)和電子讀數(shù)后，計(jì)算水表的機(jī)電信號(hào)轉(zhuǎn)換是否可靠，計(jì)算公式如下：
ΔV=VM-Vs
按照CJ/T224-2012《電子遠(yuǎn)傳水表》，對(duì)于直讀式電子遠(yuǎn)傳水表，機(jī)電轉(zhuǎn)換誤差不超過(guò)±1個(gè)最小轉(zhuǎn)換分度值。最后，上位機(jī)系統(tǒng)將電子讀數(shù)、機(jī)械讀數(shù)、字輪照片和機(jī)電轉(zhuǎn)換誤差存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
二、軟件設(shè)計(jì)
1.人機(jī)界面設(shè)計(jì)
上位機(jī)控制軟件是基于Windows7操作系統(tǒng)，使用Delphi7.0開(kāi)發(fā)的， 采用面向?qū)ο蠖鄬芋w系結(jié)構(gòu)技術(shù)。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)除了提供用戶(hù)人性化友好界面方便用戶(hù)外，主要是對(duì)試驗(yàn)的工況進(jìn)行設(shè)定，對(duì)試驗(yàn)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與顯示，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)以便于事后分析與查詢(xún)。圖1為本系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)框圖。
2.控制程序設(shè)計(jì)
2.控制程序設(shè)計(jì)
裝置工作時(shí)，字輪的前進(jìn)主要依靠伺服電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械控制。通過(guò)PLC的脈沖輸出功能，可以精確控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，再利用工裝定位系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)比，就可以準(zhǔn)確控制水表字輪的前進(jìn)速度。PLC的控制流程框圖如圖2所示， 具體工況參數(shù)通過(guò)上位機(jī)界面設(shè)定，PLC按照上位機(jī)設(shè)定的參數(shù)和選擇的操作按鈕執(zhí)行程序。
3.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是基于SQL Server 2003數(shù)據(jù)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)的。Delphi可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎BDE和ADO組件等方法與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。在本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存放實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括電子讀數(shù)、機(jī)械讀數(shù)、字輪照片和機(jī)電轉(zhuǎn)換誤差，便于試驗(yàn)后統(tǒng)計(jì)和分析。
