ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ПОКАЗАНИЙ ПАНЕЛИ ПРИБОРОВ

Настоящая полезная модель относится к области физики, а именно к приборам для измерений и испытаний, в частности к устройствам для испытания и калибровки приборов для измерения электрических и магнитных величин.
Из существующего уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ (Патент RU 2503967 С1, заявл. 22.05.12; опубл. 10.01.14). Недостатком данного технического решения является то, что оно может быть использовано только для поверки стрелочных измерительных приборов и не может быть использовано для определения показаний жидкокристаллического дисплея, определения показаний световых индикаторов. Также УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ (Патент RU 2503967 С1, заявл. 22.05.12; опубл. 10.01.14) имеет низкую скорость вычисления показания стрелочного индикатора в связи с выполнением операций вычитания и бинаризации изображений в одном аппаратном блоке.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является сокращение времени технической диагностики панели приборов, состоящей из нескольких индикаторов, а именно стрелочных индикаторов, показаний жидкокристаллического дисплея, показаний световых индикаторов.
Данная задача решается за счет того, что заявляемая полезная модель включает в себя следующие аппаратные блоки: контроллер цифровой видеокамеры (КЦВК), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок определения показаний стрелочных индикаторов (БОПСтИ), блок определения показаний жидкокристаллического дисплея (БОПЖКД), блок определения показаний световых индикаторов (БОПСвИ), блок клавиш (БК), блок жидкокристаллического дисплея (БЖКД), контроллер ввода-вывода (КВВ), блоки генерации сигнала (БГС 1, БГС N), [дешифратор клавиш (ДШК), шина адреса и управления (ША/У), шина данных (ШД). Аппаратные блоки, реализующие параллельное выполнение вышеназванных операций реализованы на одной ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме). К контроллеру цифровой видеокамеры подключается внешняя цифровая видеокамера, закрепленная неподвижно на стенде технической диагностики. Цифровая видеокамера не является составляющей частью заявлямой полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является осуществление параллельного контроля показаний нескольких индикаторов, а именно стрелочных индикаторов, показаний жидкокристаллического дисплея, показаний световых индикаторов.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых отражена на фиг. 1 структурно-функциональная схема оптико-электронного устройства параллельного контроля показаний панели приборов.
Для достижения технического результата устройство работает следующим образом.
КЦВК получает видеоинформацию в виде последовательности кадров изображения панели приборов (ПП) с подключенной к КЦВК цифровой видеокамеры, закрепленной неподвижно на стенде технической диагностики.
Блоки определения показаний индикаторов (БОПСтИ, БОПЖКД, БОПСвИ) выполняют обработку изображений индикаторов в соответствии с аппаратно-ориентированными алгоритмами, распознавая показания панели приборов.
Управляющий контроллер подключается к ША/У и ШД и подает управляющие сигналы на множество БГС, выполняющих генерацию сигналов, аналогичных сигналам, формируемым датчиками, при этом каждый БГС представляет собой отдельную печатную плату, которая подключается к ША/У и ШД, и которая содержит триггер для хранения режима работы. Выбор БГС осуществляется с помощью управляющего контроллера путем выставления на ША/У логической комбинации, кодирующей рабочий режим конкретного БГС. Для обеспечения генерации сигналов на каждый БГС подводится опорное напряжение +13,5 В, +5 В и общий провод Gnd. Выходы каждого БГС соединяются в сигнальную шину (СШ), которая электрически соединяется с внешним разъемом панели приборов.
БК служит для управления устройством. БЖКД выполняет функции отображения справочной информации о процессе контроля показаний. Персональный компьютер (ПК) подключается к КВВ с использованием интерфейса USB для задания режима работы устройства и не требует подключения в течение рабочих циклов технической диагностики.
ДШК используется для автоматического выбора режима индикации жидкокристаллического индикатора АКП.
Отличительной особенностью функционирования устройства является параллельное выполнение операций путем использования независимых аппаратных блоков определения показаний индикаторов, что позволило реализовать параллельный контроль показаний нескольких индикаторов панели приборов.
Отличительными особенностями БОПСтИ является вычисление функции арктангенса аргумента на основе табличных значений, хранящихся в блоке энергонезависимой памяти, а также выполнение операций вычитания и бинаризации изображений в отдельных аппаратных блоках, что в совокупности позволяет сократить время вычисления показания стрелочного индикатора.
Блок определения показаний жидкокристаллического дисплея (БОПЖКД) представляет собой законченный вычислительный модуль, выполняющий функции анализа изображения жидкокристаллического дисплея с целью определения показаний, и содержит блок интерполяции, блок бинаризации, блок разбиения, сравниватель шаблонов и ЗУ шаблонов.
Блок работает следующим образом.
Сначала в блоке интерполяции производится изменение размера изображения жидкокристаллического дисплея, затем в блоке бинаризации изображение приводится к виду к виду 1 бит/пиксель путем сравнения значения каждого пикселя изображения с пороговым значением и принятием нового значения пикселя из множества {0, 1}. После этого блок разбиения производит разбиение изображения жидкокристаллического дисплея на прямоугольные области нахождения различных символов, состоящих из сегментных индикаторов. Определение значения каждого символа производится в сравнивателе шаблонов на основе сравнения распознаваемого символа с символами из набора готовых шаблонов, содержащихся в ЗУ шаблонов по критерию максимальной попиксельной идентичности двух изображений. На последнем этапе результаты распознавания передаются по ШД на управляющий контроллер, который выполняет определение текущего режима индикации на основе анализа совокупности распознанных символов, а также расчет численного значения показаний жидкокристаллического дисплея.
Блок определения показаний световых индикаторов (БОПСвИ) представляет собой законченный вычислительный модуль, выполняющий функции анализа изображения светового индикатора с целью определения показаний, и содержит блок интерполяции, блок бинаризации, сравниватель шаблонов и ЗУ шаблонов.
Блок работает следующим образом.
Сначала в блоке интерполяции производится изменение размера изображения светового индикатора, затем в блоке бинаризации изображение приводится к виду к виду 1 бит/пиксель путем сравнения значения каждого пикселя изображения с пороговым значением и принятием нового значения пикселя из множества {0, 1}. Определение признака работоспособности светового индикатора производится в сравнивателе шаблонов на основе сравнения распознаваемого изображения с изображениями из набора готовых шаблонов по критерию максимальной попиксельной идентичности двух изображений. На последнем этапе результаты распознавания передаются по ШД на управляющий контроллер, который выполняет определение текущего режима индикации на основе априорной информации о режимах индикации панели приборов.
Аппаратная реализация блоков генерации сигналов (БГС) в виде законченных плат, функционирующих независимо друг от друга, обладает достоинством в осуществлении параллельной генерации сигналов, эмулирующих датчики, что в свою очередь позволяет одновременно производить контроль нескольких индикаторов в соответствии с разработанными математической моделью и методом параллельного контроля показаний панели приборов.
Новизной структурно-функциональной схемы разработанного оптико-электронного устройства является введение параллельно функционирующих аппаратных блоков определения показаний стрелочных индикаторов, жидкокристаллического дисплея, световых индикаторов, связей между блоками, что позволяет реализовать устройство с использованием программируемой логической интегральной схемы, а также введение блоков генерации сигналов, функционирующих независимо друг от друга, что в совокупности позволяет решить задачу сокращения времени технической диагностики панели приборов путем осуществления параллельного контроля показаний нескольких индикаторов.