[發明專利]基于機器視覺的繼電器觸頭電壽命快速評估方法及裝置

有效

• 申請號: 201210199494.1
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102692600A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 鐘平;石云龍;高夢茹;張常鵬;葉韜
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及電氣及檢測技術領域，特別是涉及一種基于機器視覺的繼電器觸頭電壽命快速評估方法及裝置。

背景技術

繼電器觸點壽命預測是繼電器機械故障診斷中的重要環節，它是根據對繼電器連續監測所獲得特征參數的歷史數據來確定繼電器目前的運行狀態，預測其未來運行趨勢并預報和確定設備的殘余壽命，它對繼電器進行設備維修、替換決策方面具有重大意義。現行的繼電器電壽命試驗方法一般是采用定時截尾試驗法，即從成品庫中按標準，規定在同一批次的成品中隨機抽取若干樣本進行試驗，通過獲取觸頭兩端電壓，定時動作接近壽命的試驗次數后停止試驗，評估各觸頭失效次數。試驗過程中，通過測試電器成品的吸合電壓、釋放電壓、接觸電阻等參數是否符合技術條件規定范圍，采用概率統計的方法來估計壽命特征參數，如平均壽命、壽命標準離差，壽命的可靠度等。上述方法評估繼電器電壽命，由于采用抽樣試驗概率統計方法，其可靠度較低，且不可能對成品庫中的所有成品都作為樣本進行試驗，試驗周期長，耗費大量的人力、物力及其電能。更甚者，該方法的試驗是破壞性的，試驗后的產品不能作為成品使用，這對于價格較昂貴的某些繼電器產品來說是一種浪費。后來人們又提出了許多繼電器加速壽命試驗的方法，如提高試驗操作頻率，通過試驗一定次數后，按觸頭磨損率推算壽命或按收縮電阻推算壽命等。前者適用于滅弧條件較好的電器產品，但仍是破壞性試驗；后者雖然可縮短試驗周期，節省人力物力，但該方法一般只適應單變量壽命預測，而實際繼電器性能的失效，是多種因素共同作用的結果，并反映在多個參量中。單變量壽命預測，其預測精度難于瞞足實際需要。

隨著科學技術的高速發展，繼電器技術的不斷發展和其應用范圍的不斷擴大，繼電器的可靠性制約影響整個電系統的可靠性。因此，迫切需要高效、準確的方法對繼電器進行質量評估和電壽命預測。由于繼電器的電觸頭是影響其性能的關鍵部件，其性能直接關系到繼電器的整體電性能，故研究觸頭的電壽命對故障診斷和系統維修等具有重要作用。

本發明針對上述問題，基于嵌入式機器視覺系統和圖像檢測技術，提出一種使用方便、預測準確的繼電器觸點電壽命評估系統。通過機器視覺系統，采集繼電器觸點兩觸頭在連續實驗條件下點的圖像序列S₁，S₂，...,S_T,和T時刻繼電器靜觸點表面圖像I_T，通過圖像處理技術，獲取觸點兩觸頭的間距及觸頭接觸面紋理圖像特征參數，采用設計的預測模型，實現繼電器觸頭電壽命的評估與預測。本發明所提出的方法，采用嵌入式微處理器控制，具有智能化程度高、易實現等特點，有助于促進繼電器性能的實時、準確的評估與預測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于機器視覺的繼電器觸頭電壽命快速評估方法及裝置，可以在不破壞繼電器的情況下對繼電器觸點壽命進行準確預測。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于機器視覺的繼電器觸頭電壽命快速評估方法，包括以下步驟：

（1）分別獲取繼電器兩觸頭側面圖像和繼電器觸頭表面圖像；

（2）根據獲取的圖像得到繼電器觸點兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經過處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數；

（3）以紋理特征參數和有效接觸距離序列分別建立觸點電壽命的BP神經網絡評估模型和時序評估模型；

（4）再采用B樣條聯想記憶網絡將所述BP神經網絡評估模型和時序評估模型的預測結果進行融合，建立多參量的繼電器觸點電壽命的預測模型；

（5）根據建立的多參量的繼電器觸點電壽命的預測模型對繼電器觸頭電壽命進行評估。

所述步驟（1）中獲取繼電器兩觸頭側面圖像時采用紅色LED光源；獲取繼電器觸頭表面圖像時采用白色LED光源。

所述步驟（1）和步驟（2）中還包括對獲取的圖像采用中值濾波和均值濾波的方式進行去噪處理；在進行中值濾波操作時，先設定一個閾值，像素點的灰度值與鄰域中值的差大于預先設定的閾值時，才取鄰域的中值，否則就保留該像素點的灰度值；在進行均值濾波操作時，先設定一個閾值，當被處理像素點的灰度值與鄰域均值的差大于設定的閾值時，才取鄰域均值為該點的值，否則保留該像素點的灰度值。

所述步驟（2）中利用亞像素檢測定位的方法，確定觸點的邊緣，計算出觸頭兩觸點接觸的有效距離序列。