| JP54070073 | IMAGE DISTORTION CORRECION CALCULATOR |
| WO/1990/015970 | AUTOMATED FLOW ROTAMETER |
| JP53071850 | POSITION DETECTOR |
Gottfried, Zenker
Wilfried
Sampl, Gottfried Zenker Wilfried
| 1. | Verfahren zur Überprüfung der Toleranz von Meßwerten, welche auf summieren¬ den analogen und/oder digitalen Meßgeräten angezeigt werden, wie z.B. Elektri zitätszählern, Wasserzählern, usw., dadurch gekennzeichnet, daß mit einer optischen Aufhahmeeinrichtung die Meßgerätevorderseite nach wählbaren Zeit¬ intervallen autgenommen wird, und dieses Bild in einem Rechner digitalisiert wird, der aus den anschließend vorliegenden digitalisierten Bilddaten mit geeigneten Algorithmen, z.B. einer modifizierten HoughTransformation, mit gespeicherten Primitiva, wie Gerade, Rechteck, Kreis, usw. und gespeicherten optischen Meß gerätecharakteristika den am Meßgerät angezeigten Meßwert ermittelt, und daß im Rechner entweder Meßwerte mit gespeicherten zeitgleichen Sollwerten oder im Rechner die Differenz von Meßwerten, insbesondere von zwei aufeinander¬ folgenden, gebildet wird, und diese mit der zeitgleichen Differenz, die dem Soll wert entspricht, von zwei aus konstanter oder variabler Meßgrößenzunahme über der Zeit berechneten und gespeicherten tatsächlichen Größen, verglichen werden bzw. wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgerätevorder seite während der Aufnahme beleuchtet wird. |
| 3. | Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digitalrechner über eine Schaltung, die analoge Bild¬ signale in Digitalsignale umwandelt (Framegrabber), mit der optischen Auf nahmeeinrichtung, vorzugsweise mit Beleuchtung, verbunden ist. |
| 4. | Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Auf¬ nahmeeinrichtung eine CCDKamera ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Toleranz von Meßwerten, welche auf summierenden analogen und/oder digitalen Meßgeräten angezeigt werden, wie z.B. Elektrizitätszählern, Wasserzählern, usw.
Bisher müssen bei der Kalibrierung von Zeiger- und mechanischen Rollenzählwerk¬ meßgeräten die Meßwerte von autorisierten Personen vom Prüfling und von einem geeichten Meßgerät abgelesen und aufgenommen werden. Dabei kann es vor allem bei den summierenden Rollenzählwerken, wie sie bei Elektrizitätszählern und Wasser¬ zählern üblich sind, zu Ablese- und Differenzbildungsfehlern durch das Personal kommen. Bei der anschließenden Justierung ist daher die Wahrscheinlichkeit, daß ein bestehender Meßfehler noch vergrößert wird, sehr groß. Dies ist für den Benutzer bzw. Kunden solcher Meßgeräte besonders dann unangenehm, wenn der tatsächliche kWh- oder Wasserverbrauch geringer ist, als der am Meßgerät angezeigte und von der zuständigen Behörde verrechnete Verbrauch.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Meßwerterfassung, sowie eine Feststellung der Toleranz der Meßwerte ohne einwir- ken von Personen erfolgt.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einer optischen Aufhahmeeinrichtung die Meßgerätevorderseite nach wählbaren Zeitintervallen aufgenommen wird, und dieses Bild in einem Rechner digitalisiert wird, der aus den anschließend vorliegenden digitalisierten Bilddaten mit geeigneten Algo¬ rithmen, z.B. einer modifizierten Hough-Transformation, mit gespeicherten Primitiva, wie Gerade, Rechteck, Kreis, usw. und gespeicherten optischen Meßgerätecharak- teristika den am Meßgerät angezeigten Meßwert ermittelt, und daß im Rechner entweder Meßwerte mit gespeicherten zeitgleichen Sollwerten oder im Rechner die Differenz von Meßwerten, insbesondere von zwei aufeinanderfolgenden, gebildet wird, und diese mit der zeitgleichen Differenz, die dem Sollwert entspricht, von zwei
aus konstanter oder variabler Meßgrößenzunahme über der Zeit berechneten und ge¬ speicherten tatsächlichen Größen, verglichen werden bzw. wird. Mit diesem Verfahren wird der Kalibrierungsvorgang automatisiert, d.h. die Ablesung des Anfangs- und Endwertes, sowie die Berechnung des gemessenen Wertes erfolgt automatisch. Ein Eingreifen durch das Bedienungspersonal erfolgt nur mehr im Fehlerfall des Systems. Weitere Vorteile sind, Fehlerminimierung durch Minimierung der Ablesefehler, Effizienzsteigerung durch die Steigerung der Ablesegeschwindigkeit und Qualitätssicherung im Fertigungsablauf der Meßgeräte durch automatisierte Qualitätskontrolle.
Von Vortel ist, daß die Meßgerätevorderseite während der Aufnahme beleuchtet wird. Dadurch ist der Kontrast des aufgenommenen Bildes verbessert, wodurch der angezeigte Meßwert im Rechner eindeutig identifiziert wird.
Bei der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Digitalrechner über eine Schaltung, die analoge Bildsignale in Digitalsignale umwandelt (Framegrabber), mit der optischen Aufhahmeeinrichtung, vorzugsweise mit Beleuchtung, verbunden. Dies ist eine der möglichen Konfigurationen zur digitalen Erfassung der Meßgerätevorder¬ seite und somit auch des Meßwertes.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die optische Aufhahmeeinrichtung eine CCD-Kamera ist. In dieser ist ein CCD-Halb¬ leitersensor eingebaut, der aus MOS-Kondensatoren oder MOS-Fotodioden besteht, die auf einem Silizium- Substrat (charged-coupled-devices) aufgebracht sind.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt vereinfacht die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, in Fig. 2 ist das Flußdiagramm zur Anfangsstandsauswertung eines Meßwertes und in Fig. 3 ist das Flußdiagramm zur Endstandsauswertung und Meßwertberechnung für ein bestimmtes Zeitintervall dargestellt.
Bei Fig. 1 ist unter dem schematisch dargestellten Meßgerät 5, durch welches das zu registrierende Medium fließt, eine kontrastreiche Unterlage 6 vorgesehen. Die Vor¬ derseite des Meßgerätes 5 zeigt dabei nach oben. Über dem Meßgerät 5 ist auf einem Stativ 3 eine optische Aufhahmeeinrichtung 2, die eine CCD-Kamera ist, befestigt. Rund um das Objektiv dieser Kamera 2 ist eine Beleuchtung 4 vorgesehen, welche die Meßgerätevorderseite für eine kontrastreiche Aufnahme ausreichend aufhellt. Die Kamera 2 ist über eine Framegrabberkarte 7, die die analogen Bildsignale von der Kamera 2 in Digitalsignale umwandelt, mit einem Digitalrechner 1 verbunden. Im Digitalrechner 1 werden nach wählbaren Zeitintervallen, mit geeigneten Algorithmen, z.B. einer modifizierten Hough-Transformation, mit gespeicherten Primitiva, wie Gerade, Rechteck, Kreis, usw. und gespeicherten optischen Meßgerätecharakteristika am Meßgerät 5 angezeigte Meßwerte ermittelt. Durch Differenzbildung einzelner Meßwerte und Vergleich mit der zeitgleichen Differenz von ebenfalls mit einer Kamera 2 aufgenommenen und im Digitalrechner 1 gespeicherten Meßwerten von einem nicht dargestellten Referenzmeßgerät wird die Toleranz des Meßgerätes 5 ermittelt.
Bei dem Flußdiagramm in Fig. 2, welches den Ablauf zur Erfassung eines Meßwertes bei einem Wasserzähler darstellt, folgt dem Meßbeginn 8 die optische Aufnahme des Anfangsstandes 9, wobei anschließend schon vom Digitalrechner 1 eine Aufhahme- qualitätsprüfung 10 durchgeführt wird. Ist die Aufiiahmequalitätsprüfung 10 negativ, so erfolgt eine nochmalige Aufnahme mit verbesserter Schärfe. Nach einer anschlie¬ ßenden Kontrastverbesserung 11, wird eine Kreis- 12, Zeiger- 13 und Liniendetektion 14 durchgeführt. Bei der Kreisdetektion 12 erfolgt danach eine Bestimmung der
Position der Kreisbögen 15 und anschließend an die Zeigerdetektion 13 wird die Position der Zeiger 16 bestimmt. Der Liniendetektion 14 folgt eine Feststellung einer¬ seits der Lage der Meßgerätevorderseite 17 und andererseits aller am Meßgerät 5 befindlichen Rechteckpositionen 17. Mit den Positionen von Kreisbögen 15, Zeigern 16 und Rechtecken 17 wird eine Zähleridentifikation mittels Primitiva und Beschrei¬ bungssprache 18 durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Kontrolle 19 durch Zusatz-
elemente der in der Beschreibungssprache enthaltenen Layoutelemente. Danach wird die Meßwertanzeige mit den detektierten Anzeigenelementen ausgewertet 20. Abschließend werden Meßwert, Meßgerätetyp und Position der Primitiva im Digital¬ rechner 1 gespeichert.
Beim Flußdiagramm in Fig. 3, das ebenfalls für einen Wasserzähler gilt, folgt dem Meß Vorgang 22 die optische Aufnahme des Endstandes 23, wobei anschließend wieder vom Digitalrechner 1 eine Aufhahmequalitätsprüfung 24 durchgeführt wird. Ist die Aufhahmequalitätsprüfung 24 negativ, so erfolgt auch hier eine nochmalige Auf- nähme mit verbesserter Schärfe. Nach anschließender Kontrastverbesserung 25 erfolgt eine Überprüfung 26 der Primitiva Positionen und danach eine Auswertung 27 der Meßwertanzeige mit den detektierten Anzeigenelementen. Durch Subtraktion 28 des Anfangswertes vom Endwert erhält man den Verbrauch pro Zeitintervall, der z.B. am Bildschirm des Digitalrechners 1 ausgegeben 29 bzw. angezeigt wird.