专利名称：石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及石英晶体振荡器的计量检测装置，尤其系一种完成数字仪表(仪器)中石英晶体振荡器的智能化自动检测装置，它适用于包括有外频标输出的数字式仪表和无外频标输出的数字式仪表。
背景技术：
数字仪表在各种现代工业企业中得到了广泛的应用，计量检定部门需要对这些数字设备的石英晶体振荡器定期进行检测。石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。目前，国内已经有一些公司或个人申请了石英晶体振荡器的检测装置或系统的相 关专利；如，石英晶体振荡器的在线检测系统(CN101419262)，无人值守石英晶体振荡器自动测试系统(CN101515009)，一种石英晶体振荡器的测试调整装置及方法(CN1657957)，石英晶体振荡器参数自动测试系统(CN101713811A)等，上述这些测试系统(装置)都是针对石英晶体振荡器元件的测试；而目前对石英晶体振荡器数字仪表的检测，国内外检测机构引入的检测设备都采用外频标比较法自动记录方式，这种检测方式存在以下不足之处(I)它要求标准设备和被检测设备必须支持外频标输出，然而，在实际工作中，还有大量的无外频标输出的数字仪表，此时，使用上述这种自动记录方式将无法完成检测。为此，现有的要完成无外频标输出的设备的检测，其石英晶体振荡器的检测只能通过人工完成，但其检测持续时间很长(常达数十小时)，大部分计量部门需要采用多人换班的方式解决；此外，这种检测设备只能打印出检测过程中的相关原始数据，检测人员需要人工处理这些数据，计算量比较大，工作效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种可自动完成数字仪表石英晶体振荡器的智能化检测过程，并能自动完成检测数据的处理及报表证书生成的智能化自动检测装置。本发明的目的是这样实现的。一种石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，它包括通道切换与控制器、频标比较器/计数器、监视器、数据采集设备、数字识别与控制软件、智能化参数控制单元、后台数据处理软件和数据库管理软件，数据采集设备上设置有用于监测被检仪表的摄像头，摄像头采集被检仪表面板图像后，由切换与控制器控制的检测通道输出至频标比较器/计数器，频标比较器/计数器将采集到的被检仪表与标准仪表进行比对，完成频标比较或频率计算，并由监视器通过计算机显示屏幕实时监测，数据采集设备完成对被检仪表面板图像采集工作，再由数字识别与控制器对采集的图像进行数字图像预处理，并进行图像分割，然后通过人工智能技术对分割的数字图像进行高精度识别，得到数字仪表的显示数据，并保存到数据库中，然后再将这些数据按照检定规程进行数据处理，最终形成检测记录和检测报告。本发明的目的还可以采用以下技术措施解决。作为更佳的实施方式，所述数据采集设备上最多可安装有四个摄像头，每个摄像头用于监测四台被检仪表，因此，本系统最多支持16台设备同时在线检测，在检测过程中，每四台被检仪表为一组，由对应的一个检测通道输出，并由切换与控制器分别控制和检测。作为更具体的实施，所述通道切换与控制器上设置有控制单元核心PLC，PLC与计算机(上位机)连接并由计算机(上位机)指令控制，以执行相应动作；使用工业控制PLC可保证检测时间的准确，减少外界对被检设备的电磁干扰，保证检测装置长时间稳定运行及检测结果的可靠。且，可根据计算机中设置的参数进行准确控制设备，在检测过程中可以根据不同需要调整相关参数以到达相应的控制要求。 所述频标比较器/计数器还连接有标准仪表，频标比较器/计数器将被检仪表与标准仪表进行比对，确定是否有频标输出并通过选择按钮选择频差倍增法、读标准法以及读被检法的不同检测方法，完成频标比较或频率计数；上述频差倍增法、读标准法和读被检法的具体检测方法，以及频率计算，可参见具体实施方式
部分的介绍。所述监视器连接在频标比较器/计数器与数据采集设备之间，以便通过计算机显示屏幕对各检测通道、各检测仪表的检测过程和中间结果的实时监测，使检测人员能实时了解各检测仪表的检测进度及效果，方便对检测作出相应的调整。所述智能化控制参数设备是用户根据检测要求及检测规程预先设定的工作参数，根据该参数能自动完成各检测通道、各仪表的自动化检测过程。所述后台数据处理软件根据检测程完成数据的后期加工及数据存储操作。所述数据库管理软件还连接有记录查询与证书打印设备，以供人们查询和证书打印需要使用。本发明的有益效果是。(I)本发明的石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，既可用于带频标输出的石英晶体振荡器数字仪表的检测，也可以用于不带频标输出的石英晶体振荡器数字仪表的检测，而且简单可靠、成本低，检测效率高的优点；它所需的设备为一台PC计算机，以PLC为核心的通道控制器和摄像头(视频头)等。(2)此款自动检测装置，其使用方便、操作简易，装置的整个操作系可视化界面，只须有简单的计算机操作知识就可以完成检测。(3)再有，本发明的自动检测装置，实现了石英晶体振荡器计量检测与管理信息系统(MIS)的高效集成，可以为检测部门进行信息化的数据管理，且所需报告可直接根据检定规程自动生成并打印。
图I是本发明石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置的构成图。图2是图I检测装置的通道切换与控制器以及数据采集设备的关系示意图。图3是图I检测装置的切换与控制器的PLC连接图。图4是本发明自动检测装置的频差倍增法示意图。
图5是本发明自动检测装置的读标准法示意图。图6是本发明自动检测装置的读被检法示意图。图7是本发明自动检测装置的开机特性检测流程图。图8是本发明自动检测装置的日频率波动检测流程图。图9是本发明自动检测装置的日老化率检测流程图。图10是本发明自动检测装置的IS频率稳定度检测流程图。图11是本发明自动检测装置的频率复现性检测流程图。图12是本发明自动检测装置的频率准确度检测流程图。 图13是本发明自动检测装置的某通道控制示意图。图14是本发明自动检测装置的高精度数字识别技术示意图。
具体实施例方式如图I和图2所示，一种石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，它包括通道切换与控制器I、频标比较器/计数器2、监视器3、数据采集设备4、数字识别与控制软件5、智能化参数控制单元6、后台数据处理软件7和数据库管理软件8，在图I中，将通道切换与控制器I分为两部分标示，一部分为通道切换1-1，另一部分为控制器1-2，数据采集设备4上设置有用于监测被检仪表的摄像头，摄像头采集被检仪表A面板图像后，由切换与控制器I控制的检测通道B输出至频标比较器/计数器2，频标比较器/计数器2将采集到的被检仪表A与标准仪表C进行比对，完成频标比较或频率计数，并由监视器3通过计算机显示屏幕实时监测，数据采集设备4完成对被检仪表A面板图像采集工作，再由数字识别与控制软件5对采集的图像进行数字图像处理，并进行图像分割，然后通过人工智能技术对分割的数字图像进行高精度识别，得到数字仪表的显示数据，并保存到数据库中，然后再将这些数据按照检定规程进行数据处理，最终形成检测记录和检测报告。见图2所示，所述数据采集设备4上最多可安装有四个摄像头，每个摄像头用于监测四台被检仪表A，因此，本系统最多支持16台被检仪表AO—A15 (设备)同时在线检测，在检测过程中，每四台被检仪表A为一组，由对应的一个检测通道B输出，即B0-B3，并由切换与控制器I分别控制和检测。如图3所示，所述通道切换与控制器I上设置有控制单元核心PLC，PLC与计算机PC (上位机)连接并由计算机PC (上位机)指令控制，以执行相应动作；具体连接是，PLC通过USB/RS422转接口与计算机相接，而各被检测仪表A (设备)与PLC之间则设置有继电器J ;使用工业控制PLC可保证检测时间的准确，减少外界对被检设备的电磁干扰，保证检测装置长时间稳定运行及检测结果的可靠。且，可根据计算机中设置的参数进行准确控制设备，在检测过程中可以根据不同需要调整相关参数以到达相应的控制要求。所述频标比较器/计数器2还连接有标准仪表C，频标比较器/计数器2将被检仪表A与标准仪表C进行比对，根据是否有频标输出并通过选择按钮选择频差倍增法、读标准法以及读被检法的不同检测方法，完成频标比较或频率计算。见图4所示，为频差倍增法示意图，当被检仪表A与标准表都有外频标输出时，此时可将此信号输入频差倍增器11，由系统按照一定间隔(预先设定)读取频差倍增器的读数，并完成检测。
见图5所示,为读标准法示意图，当标准仪表有C外频标输出，而被检仪表A无外频标输出时，采用读标准法进行检测，具体原理见图所示。见图6所示，为读被检法示意图，当被检仪表A有外频标输出，而标准仪表C无外频标输出时，采用读被检法进行检测，具体原理见图所示。如图7所示，系本发明自动检测装置的开机特性检测流程图。如图8所示，系本发明自动检测装置的日频率波动检测流程图。如图9所示，系本发明自动检测装置的日老化率检测流程图。如图10是本发明自动检测装置的IS频率稳定度检测流程图。如图11所示，系本发明自动检测装置的频率复现性检测流程图。 如图12所示，是本发明自动检测装置的频率准确度检测流程图。上述监视器3连接在频标比较器/计数器2与数据采集设备4之间，以便通过计算机显示屏幕对各检测通道B、各检测仪表A的检测过程和中间结果的实时监测，使检测人员能实时了解各检测仪表的检测进度及效果，方便对检测作出相应的调整；而智能化参数控制单元6是用户根据检测要求及检测规程预先设定的工作参数，根据该参数能自动完成各检测通道B、各仪表的自动化检测过程。所述后台数据处理软件7根据检测程完成数据的后期加工及数据存储操作。而为了方便用户查询和打印需要，在所述数据库管理软件8还可以连接有记录查询与证书打印设备9。综上所述，本检测装置设计的关键技术如下。(I)被检测仪表(设备)采用多通道智能控制与多通道数据自动采集。现有数字仪表的石英晶体振荡器的检测设备，其每台检测设备只能检测一台被检测设备，导致设备的利用率及检测效率很低，很难满足检测使用的需要；而本专利的检测设备，为了提高仪表的检测效率，减低检测成本，本装置可以同时检测多台设备，最多能同时在线检测16台仪表，由于各设备的检测项目及检测参数差异可能很大，本专利将被检的16台仪表(设备)分成四组，每组构成一个检测通道，并且以组为单位设置智能化检测参数，这些检测参数可以实现仪器的不同检测要求(同组或同通道的被检仪表检测参数相同)；通过以通道为单位实现了根据不同的检测要求完成不同仪器的检测及控制，其控制原理示意图如下图13所示，是本发明自动检测装置的某通道控制示意图。每检测通道的检测参数包括检测时间间隔，开机预热时间，开机时间，停机时间等，以分别完成开机特性检测，日频率波动，日老化率，IS频率稳定度，频率复现性，频率准确度等项目的检测。其中，调整检测时间的间隔可以根据不同的要求改变检测数据的采集间隔时间，最短不低于I秒，最高不受限制；开机预热时间是用于调整设备的开机预热时间，以保证设备进入稳定工作状态后，进行日频率波动、IS频率稳定度、日老化率等项目的检测。开机时间与关机时间是检测频率复现性时需要设定的开机和停机时间。(2)高精度数字识别技术。高精度数字识别的本装置的核心功能，它关系到整个装置的检测结果的精度和可靠性；为获得高精度高可靠性的检测结果，装置必须采用稳定可靠的数字识别算法，算法具有高的鲁棒性，系统自动根据被识别字符的高度和宽度，调整识别参数，这些参数将用于控制字符特征提取。在数字识别的过程中，系统需要提供高质量的识别算法外，还必须能自动评估识别的可靠性，具有自适应的能力，见图14所示，是本发明自动检测装置的高精度数字识别技术示意图。(3)检定规程的实现技术。本发明是根据国家石英晶体振荡器仪表检测规程来完成的，遵循的规程有《中华人民共和国计量检定规程JJG180-2002电子测量仪器内石英晶体振荡器》，《中华人民
共和国计量检定规程----JJG181-2005石英晶体频率标准》等。在石英晶体振荡器检测规
程中，包括了不同设备使用阶段的6个不同检测项目，这些检测项目的过程检测数据点多，过程复杂，检测过程持续时间很长，数据采样间隔各不相同；申请人通过软件方法将相关检测规程融入石英晶体振荡器智能化自动检测装置中，通过计算机完成各被检仪器的数据准时采集和开、关机控制。
本专利的关键点就在于利用了计算机人工智能技术和PLC控制技术等，通过高精度的数字识别技术，实现了多通道石英晶体振荡器仪表智能化自动检测。因此，本专利的保护点有两处(1)保护本发明的多通道石英晶体振荡器仪表智能化自动检测的基本原理及方法；(2)保护本发明的多通道石英晶体振荡器仪表智能化自动检测的智能化工作流程。
权利要求
1.一种石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，它包括通道切换与控制器(I)、频标比较器/计数器(2)、监视器(3)、数据采集设备(4)、数字识别与控制软件(5)、智能化参数控制单元(6)、后台数据处理软件(7)和数据库管理软件(8)，数据采集设备(4)上设置有用于监测被检仪表的摄像头，摄像头采集被检仪表(A)面板图像后，由切换与控制器(I)控制的检测通道(B )输出至频标比较器/计数器(2 )，频标比较器/计数器(2 )将采集到的被检仪表A与标准仪表(C)进行比对，完成频标比较或频率计数，并由监视器(3)通过计算机显示屏幕实时监测，数据采集设备(4)完成对被检仪表(A)面板图像采集工作，再由数字识别与控制软件(5)对采集的图像进行数字图像处理，并进行图像分割，然后通过人工智能技术对分割的数字图像进行高精度识别，得到数字仪表的显示数据，并保存到数据库中，然后再将这些数据按照检定规程进行数据处理，最终形成检测记录和检测报告。
2.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述数据采集设备(4)上安装有四个摄像头，每个摄像头用于监测四台被检仪表(A)，每四台被检仪表为一组，由对应的一个检测通道(B)输出，并由通道切换与控制器(I)控制。
3.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述切换与控制器(I)上设置有控制单元核心PLC，PLC与计算机连接并由计算机指令控制，以执行相应动作。
4.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述频标比较器/计数器(2)还连接有标准仪表(C)，频标比较器/计数器(2)将被检仪表(A)与标准仪表(C)进行比对，确定是否有频标输出并通过选择按钮选择频差倍增法、读标准法以及读被检法的不同检测方法，完成频标比较或频率计数。
5.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述监视器(3 )连接在频标比较器/计数器(2 )与数据采集设备(4 )之间，以便通过计算机显示屏幕对各检测通道(B)、各检测仪表(A)的检测过程和中间结果的实时监测，使检测人员能实时了解各检测仪表的检测进度及效果，方便对检测作出相应的调整。
6.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述智能化参数控制单元(6)是用户根据检测要求及检测规程预先设定的工作参数，根据该参数能自动完成各检测通道(B)、各仪表的自动化检测过程。
7.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述后台数据处理及保存器(7 )根据检测程完成数据的后期加工及数据存储操作。
8.根据权利要求I所述石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，其特征是，所述数据库管理软件(8)还连接有记录查询与证书打印设备(9)。
全文摘要
本发明公开了一种石英晶体振荡器仪表智能化自动检测装置，它包括通道切换与控制器、频标比较器/计数器、监视器、数据采集设备、数字识别与控制软件、后台数据处理及数据库管理软件，数据采集设备上设置有摄像头，摄像头采集被检仪表面板图像后，由切换与控制器控制的检测通道输出至频标比较器/计数器，再将采集到的被检仪表与标准仪表进行比对，完成频标比较或频率计数，并由监视器通过计算机显示屏幕实时监测，数据采集设备完成对被检仪表面板图像采集工作，再由数字识别与控制软件对采集的图像进行数字图像处理，并进行图像分割，再通过人工智能技术对分割的数字图像进行高精度识别，得到数字仪表显示数据，并保存到数据库中，再将这些数据按照检定规程进行数据处理，最终形成检测记录和检测报告。
文档编号G01R31/28GK102721878SQ20111007633
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者冼智勇, 李志强, 李晓东, 潘小珍, 詹敬明 申请人:佛山市质量计量监督检测中心