[發明專利]一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法

在審

• 申請號: 201710875568.1
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107860562A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 黃輝敏;夏小飛;蘇毅;蘆宇峰;王飛風;呂澤承;楊健;陳慶發
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 戴燕桃,巢雄輝

1.一種高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，其特征在于，包括以下測試步驟：

(1)設置高壓斷路器操作彈簧疲勞狀態測試系統的控制參數，在斷路器分合閘操作前設置高速相機拍攝焦距、觸發速度及相機幀率、分辨率和曝光時間，并根據斷路器型號及分合閘時間確定相機高速拍攝時間長度參數；

(2)高壓斷路器操作彈簧疲勞狀態測試系統發出斷路器分合閘控制信號，啟動斷路器實現分合閘過程，帶動操作機構彈簧發生拉伸或壓縮形變，直到分合閘動作完成；

(3)捕捉斷路器彈簧表面圖像以及分合閘試驗中伸縮變化的高速圖像序列，對于每幀圖像采用基于NCC-SAR算法對彈簧上多目標進行識別和跟蹤；同時采集彈簧分合閘過程中彈簧壓力的變化數據；

(4)將NCC-SAR算法跟蹤圖像序列的多目標點繪制成形變-時間曲線，計算彈簧受力伸縮過程中的機械形變特性參數；

(5)對獲取的高速圖像序列以及機械特性參數進行分析和處理，并將處理結果與基礎數據庫和經驗規則數據庫中彈簧運行狀態評價數據進行比對，判斷彈簧疲軟狀態以及缺陷程度；

所述步驟(3)中NCC-SAR算法包括以下步驟：

(3.1)調節工業相機至合適的幀率、焦距和視場角，捕捉斷路器分合閘過程中彈簧運動情況得到海量高速圖像序列；

(3.2)采用連續相鄰幀圖像像素灰度遞減的方法，確定運動開始幀與結束幀，剔除無關幀圖像，避免斷路器操作前后大量冗余圖像影響處理速度；

(3.3)對開始幀之后的圖像進行預處理，減少現場光線變化和相機電子噪聲對圖像的干擾；同時設置合適的ROI，縮小了目標搜索面積且能夠排除ROI外部的干擾；

(3.4)在第一幀圖像中以整幅圖像作為識別區域，結合截線交點法識別出第i匝彈簧在第一幀圖像中的位置，以該位置為中心的p×q小區域矩形作為第一幀的識別區域；利用NCC算法識別彈簧特定目標，當已知第k-1幀的目標位置及識別區域后，根據目標的運動速度計算出區域位移ΔX＝λv+c，其中λ為比例系數，v為運動速度，c為常數；利用ΔX自動調整得到第k幀的識別區域后，在新識別區域中快速、準確地搜索到第k幀的目標圖像；以此類推，依次取幀進行識別直至得到第i匝彈簧在n幀圖像序列中的所有位置；

(3.5)對后續幀圖像進行識別目標坐標計算，并判斷目標坐標是否繼續變動，如經過坐標變動到不變則判定為結束幀，如果不是結束幀，則根據目標坐標重新調整ROI，取下一幀，重復步驟(3.5)；

(3.6)如果是結束幀，跟蹤識別斷路器彈簧上的多個特征目標，獲取多目標的運動特性參數；再采用多目標聯動加權判別法計算出準確的目標運動結果參數。

2.如權利要求1所述的高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，其特征在于，所述步驟(1)和(2)中的高壓斷路器操作彈簧疲勞狀態測試系統包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分包括主控制模塊工控工作站、采集卡、圖像傳輸模塊以及通訊接口和顯示模塊，所述主控制模塊工控工作站通過總線分別與所述圖像傳輸模塊、采集卡、通訊接口以及顯示模塊連接；所述圖像傳輸模塊，用于獲取高速相機采集的高速圖像序列，并傳輸給主控制模塊工控工作站，所述采集卡，用于獲取傳感器采集的數據，所述通訊接口，用于與高速相機或傳感器進行通訊連接，所述顯示模塊，用于設置參數和顯示結果；所述軟件部分包括試驗過程控制及綜合分析軟件和彈簧狀態辨識軟件，該系統在硬件的支持下實現斷路器彈簧測試過程控制、數據采集和彈簧狀態辨識。

3.如權利要求1所述的高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，其特征在于，所述步驟(3.6)中的多目標聯動加權判別法通過相鄰兩幀圖像灰度差閾值，剔除受環境影響的不良數據和誤識別導致的錯誤結果，并根據目標的匹配相似度分值決定它們在結果中所占的權重，使得相似度越高的目標在結果中占有權重越大。

4.如權利要求1所述的高壓斷路器操作彈簧疲軟測試方法，其特征在于，所述步驟(5)中機械形變特性參數的分析處理方法為將機械形變特性參數與基礎數據庫中的數據樣本進行相似度比對，繪制機械形變特性參數隨彈簧行程變化的曲線，求取曲線相鄰點斜率，生成比對二維數組，利用頻域變換重構二維特征向量，將包含輪廓特征的低頻特征向量求取歐式距離，形成可信的彈簧形變變異量化系列判據，從而有效地對彈簧疲軟狀態以及缺陷程度進行評價。