CN103943422A - 一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，所述方法是通过CCD摄像机实时捕获低压断路器双金属片的螺钉螺母的图像信息，然后经图像采集卡进行A/D转换后输入计算机系统，再经计算机系统处理得到螺钉螺母的中心坐标信息，并以脉冲形式发送到PLC控制单元，进而驱动轴向移动平台和电机的位移以调整螺钉长度。本发明通过采用视觉定位技术自动检测螺钉的运动状态，并根据Hough算法计算出螺钉的中心坐标，从而实现螺钉长度的自动调节，改变了传统手动定位调整的方式，提高了检测效率和系统的准确性和稳定性，提高了低压断路器过载保护的可靠性，具有实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，具体说，是涉及一种利用视觉定位技术自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，属于低压断路器过载保护技术领域。
背景技术
过载保护是低压断路器的重要功能之一，其工作原理是：当断路器的回路电流超过额定值时，双金属片受热变形，并向脱扣器的一侧偏移，直至双金属片上的脱扣螺钉顶到脱扣装置，使脱扣器发生跳闸动作，切断回路电流。对于断路过载保护的检测，目前市场上大多采用手工调节双金属片螺钉的方式，即：如果在规定的时间内断路器没有动作，通过手工调节螺钉螺母在金属片上的位置，调整后使得螺钉能够顶跳脱扣装置，这种手工调整方法不但效率低，还会由于人工检测造成一定的误差。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用视觉定位技术自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，以自动化的模式消除人工检测方式所存在的不稳定因素，提高低压断路器过载保护的可靠性。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，在放置低压断路器的工作架下方设有一轴向移动平台，在所述轴向移动平台上安装有固定支架，在所述固定支架上设置有CCD摄像机和升降电机，所述CCD摄像机对准低压断路器双金属片的螺钉螺母；且所述CCD摄像机的输出端与图像采集卡的输入端相连，所述图像采集卡的输出端与计算机系统的输入端相连，所述计算机系统的输出端与PLC控制单元的输入端相连，所述PLC控制单元的输出端与电机驱动装置相连接；由所述CCD摄像机实时捕获的低压断路器双金属片的螺钉螺母的图像信息，经图像采集卡进行A/D转换后输入计算机系统，再经计算机系统处理得到螺钉螺母的中心坐标信息，然后以脉冲形式发送到PLC控制单元，进而驱动轴向移动平台和电机的位移以调整螺钉长度。
作为优选方案，所述升降电机的丝杆连接有移动支架，在所述移动支架上设置有内套筒电机和外套筒电机，所述内套筒电机的输出轴与内套筒连接，所述外套筒电机的输出轴与外套筒连接，所述内套筒与外套筒套装。
作为进一步优选方案，在所述内套筒的顶端设有用于调整低压断路器双金属片螺钉长度的内外螺刀。
作为进一步优选方案，在所述外套筒电机的输出轴上套设有主齿轮，该主齿轮通过副齿轮与套设于外套筒上的从齿轮啮合，从而带动外套筒转动。
作为进一步优选方案，在所述外套筒上还套设有柔性节。
作为进一步优选方案，在所述移动支架的上、下方各安装一个光电传感器，以保证移动支架上、下移动的极限位置。
作为优选方案，所述CCD摄像机位于低压断路器双金属片螺钉螺母的下方。
作为进一步优选方案，所述CCD摄像机与断路器的间距为80～100mm。
作为优选方案，低压断路器双金属片的螺母连接有扭矩传感器，所述的扭矩传感器与PLC控制单元相连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过采用视觉定位技术自动检测螺钉的运动状态，并根据Hough算法计算出螺钉的中心坐标，从而实现螺钉长度的自动调节，改变了传统手动定位调整的方式，提高了检测效率和系统的准确性和稳定性，提高了低压断路器过载保护的可靠性，具有实用价值。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明所涉及的调节机构的结构示意图。
图中：1、CCD摄像机；2、图像采集卡；3、计算机系统；4、PLC控制单元；5、轴向移动平台；6、双金属片；7、双金属片的螺钉；8、双金属片的螺母；9、内外螺刀；10、柔性节；11、外套筒；12、固定支架；13、升降电机的丝杆；14、螺母；15、升降电机；16、内套筒；17、内套筒电机；18、外套筒电机；19、移动支架；20、主齿轮；21、副齿轮；22、从齿轮。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
结合图1和图2所示：本发明提供的一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，是在放置低压断路器的工作架下方设有一轴向移动平台5，在所述轴向移动平台5上安装有固定支架12，在所述固定支架12上设置有CCD摄像机1和升降电机15，所述CCD摄像机1对准低压断路器双金属片6的螺钉7和螺母8；且所述CCD摄像机1的输出端与图像采集卡2的输入端相连，所述图像采集卡2的输出端与计算机系统3的输入端相连，所述计算机系统3的输出端与PLC控制单元4的输入端相连，所述PLC控制单元4的输出端与电机驱动装置相连接；所述升降电机15的丝杆13通过螺母14连接有移动支架19，在所述移动支架19上设置有内套筒电机17和外套筒电机18，所述内套筒电机17的输出轴与内套筒16连接，所述外套筒电机18的输出轴与外套筒11连接，所述内套筒16与外套筒11套装。在所述内套筒16的顶端设有用于调整低压断路器双金属片螺钉长度的内外螺刀9；
CCD摄像机1实时捕获的低压断路器双金属片6的螺钉7和螺母8的图像信息，由图像采集卡2进行A/D转换后输入计算机系统3，再经计算机系统3根据Hough算法处理得到螺钉螺母的中心坐标信息，然后以脉冲形式发送到PLC控制单元4；
PLC控制单元4再将脉冲信号发送给轴向移动平台5的驱动模块，使轴向移动平台5左右移动；所述的轴向移动平台5包括X轴步进电机、Y轴步进电机及X/Y轴磁栅位移传感器，通过X/Y轴磁栅位移传感器反馈轴向移动平台5的位移信号，并将这个位移信号变成脉冲信号发送给PLC控制单元，组成一个闭环系统。如步进电机读取100个脉冲则产生1mm位移，则X轴磁栅传感器将X1坐标2.438变成脉冲信号，使X轴步进电机读取脉冲产生2.438位移，同理Y轴步进电机读取脉冲产生3.358的位移；
PLC控制单元4将反馈的位移脉冲信号发送给升降电机15的驱动模块，由螺母14带动移动支架19上升；延时20s同时启动内套筒电机17和外套筒电机18，使内套筒16旋转调整螺钉7长度，直至顶跳脱扣装置；此时内套筒电机17停止，内套筒16固定保持不动，PLC控制单元4发送脉冲信号给外套筒电机18，外套筒11上升将双金属片6的螺母8锁紧，然后内套筒电机17、外套筒电机18以及升降电机15反转，返回原来的位置。
作为优选方案，在所述外套筒电机18的输出轴上套设有主齿轮20，该主齿轮20通过副齿轮21与套设于外套筒11上的从齿轮22啮合，从而带动外套筒11转动，从而将双金属片6的螺母8锁紧。
作为优选方案，在所述外套筒11上还套设有柔性节10；在所述移动支架19的上、下方各安装一个光电传感器，以保证移动支架上、下移动的极限位置；所述CCD摄像机1位于低压断路器双金属片螺钉螺母的下方，最好与断路器的间距为80～100mm。
作为优选方案，低压断路器双金属片的螺母8连接有扭矩传感器，所述的扭矩传感器与PLC控制单元4相连接。通过扭矩传感器测量外套筒拧螺母的扭矩，以电流的形式传给PLC控制单元4来控制外套筒11的转动与停止，以实现对于螺母8的锁紧程度的控制。
所述的计算机系统3是基于OpenCV软件平台搭建的，用于处理图像信息，显示测量结果，计算出螺钉的中心坐标。
所述的图像采集卡2采用Aver EZCapture，图像处理软件采用OpenCV。
所述的PLC控制单元采用S7-300。
本发明的CCD摄像机1用于实时捕获双金属片的螺钉螺母的图像；图像采集卡2是将视频信号转换成数字信号，并对采集到的图片进行灰度转换、特征提取，即：首先，对采集到的原始图片进行预处理，灰度转换、平滑去噪；然后，对图像进行图像分割和Canny边缘检测，将图像的主要特征从背景中分离出来，使其易于识别。
计算机系统3通过Hough变换算法进行计算螺钉螺母中心坐标的计算并输出计算结果。
Hough算法是建立在Canny边缘检测基础之上的。Canny算法使用了拉普拉斯算子，使用两种不同的阈值分别检测强边缘和弱边缘，并且仅当弱边缘与强边缘相连时才将弱边缘包含在输出图像中，这种方法不容易被噪声填充，更容易检测出真正的弱边缘。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制；本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动调整低压断路器双金属片螺钉长度的方法，其特征在于：在放置低压断路器的工作架下方设有一轴向移动平台，在所述轴向移动平台上安装有固定支架，在所述固定支架上设置有CCD摄像机和升降电机，所述CCD摄像机对准低压断路器双金属片的螺钉螺母；且所述CCD摄像机的输出端与图像采集卡的输入端相连，所述图像采集卡的输出端与计算机系统的输入端相连，所述计算机系统的输出端与PLC控制单元的输入端相连，所述PLC控制单元的输出端与电机驱动装置相连接；由所述CCD摄像机实时捕获的低压断路器双金属片的螺钉螺母的图像信息，经图像采集卡进行A/D转换后输入计算机系统，再经计算机系统处理得到螺钉螺母的中心坐标信息，然后以脉冲形式发送到PLC控制单元，进而驱动轴向移动平台和电机的位移以调整螺钉长度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述升降电机的丝杆连接有移动支架，在所述移动支架上设置有内套筒电机和外套筒电机，所述内套筒电机的输出轴与内套筒连接，所述外套筒电机的输出轴与外套筒连接，所述内套筒与外套筒套装。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在所述内套筒的顶端设有用于调整低压断路器双金属片螺钉长度的内外螺刀。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在所述外套筒电机的输出轴上套设有主齿轮，该主齿轮通过副齿轮与套设于外套筒上的从齿轮啮合，从而带动外套筒转动。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在所述外套筒上还套设有柔性节。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在所述移动支架的上、下方各安装一个光电传感器，以保证移动支架上、下移动的极限位置。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CCD摄像机位于低压断路器双金属片螺钉螺母的下方。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述CCD摄像机与断路器的间距为80～100mm。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：低压断路器双金属片的螺母连接有扭矩传感器，所述的扭矩传感器与PLC控制单元相连接。
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