计量仪表校验“人机大战”_“POWER X”

2016年8月16日，广州供电局有限公司“POWER X”杯计量仪表校验“人机大战”比赛在广州供电局电力试验研究院火热开战。本次比赛参赛的一方是广东省计量行业挑选出的优秀的国家计量检定员，另一方是广州供电局电力试验研究院理化部研发的仪表校验机器人“晶晶”。广东计量协会会长、广东省计量科学研究院和广州市计量科学研究院的技术专家担任此次比赛的裁判。就计量仪表检验而言，专业人工作业和智能机器人之间究竟胜负如何？结果令人遐想不已。

问题导向，向科技要人力

据了解，广州供电局仪表实验室每年要接受近3000只指针式的万用表，全是人工作业。尤其是高精度仪表，带有反光镜，需要人眼通过放大镜去观察，当指针、刻度线以及指针在反光镜中的影子重合才能读数记录。“完整的校验一只这样的仪表需要近60分钟，一个计量检定员连续忙活一天也就能校验5台仪表，而且因视觉疲劳还会产生读取误差。”广州供电局项目负责人介绍说。

科技代人力 价值再创造

对这种相对重复又劳动强度大的工作，是否可用科技力量替代人工？广州供电局员工带着想法，马上展开了调研。调研发现，目前市面上没有此类设备，而且很多科研机构开发的类似产品仅仅停留在实验室阶段没有真正的运用到生产。于是，广州供电局找到了哈尔滨工业大学智能测试及信息处理研究所表达了研发仪表机器人的合作意向，双方一拍即合，马上进行仪表智能校验系统项目的研发。

攻坚克难，精益求精

“一开始效果不理想，同一个仪表校验两次，结果却不一样；换个仪表，晶晶也会‘犯傻’。”广州供电局项目负责人谈起刚开始研发时遇到的困难。广州供电局员工和哈工大的技术人员一起多次反复进行试验，发现原因在于仪表刻度盘不统一对采集图像产生了影响，进而响了识别精度和稳定性；而同一型号不同仪表外形尺寸上有较大差异，造成仪表和相机相对位置产生变化，原读表法就不再适用。

这种结果是技术人员们始料未及的，也意味着前半年所有的苦心研究全部都付之一炬，须重新寻找新的算法来提高“晶晶”的稳定性和通用性。

“不能放弃，得持续改善，精益求精。”仪表机器人项目负责人说。经过几种方法反复对比后，技术人员最终开发了“三点一线”法，即智能模拟人类识别仪表读数过程，根据匹配点的位置调整相机位置，使相机在被检定点的正上方，这样确保“三点一线”，再通过图像处理和模式识别技术找到被检刻度的匹配点。此外，还需要技术人员对图像识别算法进行逐步优化。

从2014年至今，整整历时三年，在15位技术人员经历无数次的讨论、改进、调试、校验后，零差错的“晶晶”终于诞生了，一天就能校验24台仪表。

科技代人力 价值再创造

“实话说，做了近二十年的仪表校验工作，确实枯燥繁琐，” 广州供电局仪表班的老员工练穆森指着正在工作的“晶晶”笑着合不拢嘴，“现在晶晶来了可帮了大忙，一个顶五个，还不需要休息。”

据悉，“晶晶”采用先进的图像处理和识别技术，对同一点的10次读数标准差小于0.001，其高效率、高自动化、高准确性、高性价比等优点深受校验人员好评。“晶晶”不仅可以校准电测仪表，其他行业指针式仪表的出厂检验和周期检定校准都可以应用。

从技术创新到价值创造

目前，我国正处于向工业4.0时代转型升级的关键时刻，机器人产业首当其冲，正在向数字化、智能化方向发展，成为经济增长的一个着力点和突破口。广州供电局电力试验研究院正加大自主创新能力的培育，解决机器人发展的核心技术，决心成为高水平、高质量的电力机器人产业引导者。

“晶晶在全国计量仪表校验范围内属于首创，具有重要的里程碑意义，它可代替人工对多种高精度指针式仪表和数字显示式仪表进行检定，它的诞生将减小劳动强度，解放生产力，提高生产效率。”

广东省计量协会会长陈国光说到，“晶晶的诞生使人力从重复繁琐的仪表校验生产工作中逐步解放出来，大大提升了仪表校验生产工作的效率，很好的践行了‘向科技要人力，向管理要效率’的企业发展要求。机器人的发展是未来科技角逐的重点，试研院应该以点带面，首先在不同专业的点上研发机器人，掌握核心技术，然后以点带面，推动整个机器人技术的发展，提升试研院的机器人技术实力。”

广州供电局电力试验研究院院长莫文雄也谈到，“晶晶”的诞生，不仅是广州供电局一次技术创新，而且通过机器-人力的替换大大增强了企业效益，更为仪表校验机器人产业展现了一幅充满遐想的未来愿景。

链接：“晶晶”的专业数据：

“晶晶”的构成：

主要由控制系统、运动系统、视觉系统、计量标准源及检定平台组成。其中：

控制系统为机器人的“大脑”，负责系统整体流程的控制；

运动系统相当于机器人的“躯干及四肢”，负责带动视觉系统运动到指定位置；

视觉系统相当于机器人的“眼睛”，完成对目标区域的收缩、观察、读数识别等。

“晶晶”工作流程：

第一步：是控制系统控制标准源，产生激励信号驱动被检定仪表至被检定刻度附近；

第二步：视觉系统通过对目标区域收索、识别，确定被检定点的空间位置坐标；

第三步：运动系统根据被检定点的空间位置坐标，带动视觉系统运动到被检定点正上方，确保“眼睛”、指针和指针在反光镜中的影重合；

第四步：控制系统通过“眼睛”实时观察仪表读数并调整标准源输出，通过“调整被检读标准”的方式完成被检定点的检定。