CN107225572A - 用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置，涉及电力负载箱校准领域，针对现有技术对电力负载箱进行校准时自动化程度较低，操作繁琐冗余，重复性操作多，花费时间多的技术问题，采用包括图像采集单元、执行单元、上位机，图像采集单元输出端与上位机第一通讯接口连接，上位机第二通讯接口与执行单元连接，图像采集单元包括图像采集器和照明光源用于获取机械档位旋钮图像信息，执行单元包括机械手和机械手控制单元用于抓紧及旋转机械档位旋钮，上位机包括计算机、图像分析软件和系统控制软件用于分析图像信息及控制执行单元的技术方案，本发明能将负载箱繁琐的校准工作变成一键化操作，有效提高负载箱校准的自动化、智能化水平。

Description

用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置

技术领域

本发明涉及电力负载箱校准领域，特别涉及一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置。

背景技术

电力负载箱校准是电力系统电能计量量值溯源中的一个重要环节。电力负载箱档位多达60多档，目前的电力负载箱加压加流已基本实现了自动化，但负载箱的档位切换仍需要人工手动切换，即一个负载点校准完后，需要手动将旋钮档位切换到下一个档位，在进行校准工作，该种校准方法存在自动化程度较低，操作繁琐冗余，重复性操作多，花费时间多的缺点。

发明内容

本发明提供一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置，用以解决现有技术对电力负载箱进行校准时自动化程度较低，操作繁琐冗余，重复性操作多，花费时间多的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置，包括图像采集单元、执行单元、上位机，图像采集单元输出端与上位机第一通讯接口连接，上位机第二通讯接口与执行单元连接；

所述图像采集单元包括图像采集器和照明光源，用于获取机械档位旋钮图像信息；

所述执行单元包括机械手和机械手控制单元，用于抓紧及旋转所述机械档位旋钮；

所述上位机包括计算机、图像分析软件和系统控制软件，用于分析图像信息及控制所述执行单元。

优选地，所述图像采集器包括工业相机、镜头和图像采集卡组成；

所述工业相机分辨率为130万像素、配置有千兆LAN网络接口，该工业相机设计视野为100mm×80mm；所述镜头采用Navita的25mm镜头；所述LAN网络接口通过网线与所述上位机连接。

优选地，所述照明光源为环形光源发生器。

优选地，所述机械手包括机夹紧机构、旋转机构和升降机构，所述夹紧机构与旋转机构连接，所述旋转机构与升降机构连接，所述机械手控制单元包括单片机控制器、旋转机构驱动器、升降机构驱动器；所述旋转机构驱动器与所述旋转机构连接，所述升降机构驱动器与所述升降机构连接，所述单片机控制器分别与所述旋转机构驱动器和升降机构驱动器连接，所述单片机控制器通过RS232收发器与所述上位机第二通讯接口连接。

优选地，所述夹紧机构为机械抓手；所述旋转机构包括旋转电机，所述旋转电机与所述机械抓手连接；所述升降机构包括升降电机、旋转丝杆、升降臂，升降电机输出轴与旋转丝杆一端连接，升降臂与所述旋转丝杆活动连接；

所述单片机控制器采用ARM-32位核心控制器，该控制器包含32KRAM、RS232、ADC和32个IO控制口。

优选地，所述旋转电机采用自带减速齿轮的组合式电机；所述升降电机也采用自带减速齿轮的组合式电机。

优选地，所述执行单元采用直流24V电源供电。

优选地，所述升降机构驱动器包括4个大功率三极管组成的H桥电路。

优选地，所述系统控制软件包括采用VB、VC 、C、或C++语音组建而成的能够控制计算机接收图像分析软件内的信息以及发送控制命令的应用程序。

优选地，所述装置的使用操作包括以下步骤：

S1、启动装置，执行单元移动到机械档位旋钮位置并抓紧；

S2、通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息；

S3、通过图像分析软件对步骤S2获取的信息进行分析和识别得到档位信息；

S4、系统控制软件向执行单元下发控制指令并等待执行单元执行；

S5、执行单元执行完成后再次通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息并上传给图像分析软件确认，如果还没有执行到位则继续回到步骤S4执行，直到满足要求。

本发明图像识别系统识别负载箱上标识的负载点，上传到上位机形成校准方案，然后通过执行单元将负载箱的机械档位自动切换到方案上相对应的负载点进行校准，将负载箱繁琐的校准工作变成一键化操作，有效提高负载箱校准的自动化、智能化水平。

附图说明

图1是本发明提供的实施例结构框架图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明提供的实施例结构框架图，如图1所示，一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置，包括图像采集单元、执行单元、上位机，图像采集单元输出端与上位机第一通讯接口连接，上位机第二通讯接口与执行单元连接；

图像采集单元包括图像采集器和照明光源，用于获取机械档位旋钮图像信息，其中图像采集器包括工业相机、镜头和图像采集卡组成，工业相机采用AVT的Manta，分辨率130万像素，配置千兆LAN网络接口，设计视野为100mm×80mm；镜头采用Navita的25mm镜头，其孔径光阑需放置在成像一侧焦平面上，可以消除透视畸变；图像采集卡采用PCI规格，用于被测设备文字、颜色与面积等特征图像数据的采集、记录和处理，完成测试测量、信号处理分析的功能；照明光源采用环形光源发生器，同时配置ANG-1000光源发生器控制器为光源发生器供电，控制亮度照明状态（亮/灭），实现频闪的稳定控制；

执行单元包括机械手和机械手控制单元，用于抓紧及旋转机械档位旋钮，其中；机械手包括机夹紧机构、旋转机构和升降机构，夹紧机构与旋转机构连接，旋转机构与升降机构连接，机械手控制单元包括单片机控制器、旋转机构驱动器、升降机构驱动器；旋转机构驱动器与旋转机构连接，升降机构驱动器与升降机构连接，单片机控制器分别与旋转机构驱动器和升降机构驱动器连接，单片机控制器通过RS232收发器与上位机第二通讯接口连接；夹紧机构为机械抓手；旋转机构包括旋转电机，旋转电机与机械抓手连接；升降机构包括升降电机、旋转丝杆、升降臂，升降电机输出轴与旋转丝杆一端连接，升降臂与旋转丝杆活动连接；单片机控制器采用用于工业控制的意法半导体微控制芯片，采用ARM-32位核心，包含32KRAM、RS232、ADC和32个IO控制口。

为了减少成本提高效率，旋转电机和升降电机均采用自带减速齿轮的组合式电机，该种电机控制简单，扭矩大，转速比较低，配以4个大功率三极管组成的H桥电路形式的驱动器就可以有效控制，该电路可控制电机进行正转、反转和刹车动作，并读取相应的保护信号，对电机进行断电保护。另外，为了设备及人身安全，执行单元采用直流24V电源供电，具体方式是通过电源适配器从电网中获取电能并转换成直流24V电压，然后再传送给执行单元。

上位机包括计算机、图像分析软件和系统控制软件，用于分析图像信息及控制执行单元，其中上位机通讯接口包括LAN口和RS232口，并配置了图像识别分析软件和系统控制软件，图像识别分析软件可以采用现有的图像识别软件，系统控制软件包括采用VB、VC 、C、或C++语音组建而成的能够控制计算机接收图像分析软件内的信息以及发送控制命令的应用程序。

使用时，根据以下步骤操作：

步骤S1、启动装置，执行单元移动到机械档位旋钮位置并抓紧：将被测设备放置到检测平台上，上位机软件（系统控制软件）上点击“开始校准”按钮后，通过图像采集器的实时监视和反馈定位，机械手移动到被测设备的档位旋钮上方，通过升降电机控制和升降电机，机械手下降并将档位旋钮抓获。

步骤S2、通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息：光源发生器打开，发射出亮光，图像采集器对档位旋钮及旋钮对应的文字、颜色、面积等特征进行拍摄，并将拍摄内容通过LAN口上传到上位机图像分析软件。

步骤S3、通过图像分析软件对步骤S2获取的信息进行分析和识别得到档位信息：上位机图像分析软件对拍摄的档位信息图片进行分析识别，得到档位信息。

步骤S4、系统控制软件向执行单元下发控制指令并等待执行单元执行：上位机软件按获取的档位信息从小到大的顺序向单片机控制器下发档位控制指令，当下发某一档位控制指令时，图像采集器首先监测旋钮上指针的当前位置，如果指针在下发的档位上，则单片机控制器不响应；如果指针不在下发命令指定的档位上，则单片机控制器根据下发的旋转档位信息分发到旋钮电机控制器，通过控制旋转电机带动机械抓手，逐步将指针调节到指定档位。

步骤S5、执行单元执行完成后再次通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息并上传给图像分析软件确认，如果还没有执行到位则继续回到步骤S4执行，直到满足要求具体是：每次调节后，图像采集器再次对旋钮指针进行拍摄，并上传到上位机图像分析软件对当前指针位置进行确认，如果指针位置与发下指令指定位置相符，即调节到位，不作处理，如果指针位置与下发指令指定位置不相符，则继续进行调节，直至指针位置调节到位。

本发明图像识别系统识别负载箱上标识的负载点，上传到上位机形成校准方案，然后通过执行单元将负载箱的机械档位自动切换到方案上相对应的负载点进行校准，将负载箱繁琐的校准工作变成一键化操作，有效提高负载箱校准的自动化、智能化水平。

Claims (10)

1.一种用于电力负载箱校准的机械档位旋钮自适应装置，其特征在于：

包括图像采集单元、执行单元、上位机，图像采集单元输出端与上位机第一通讯接口连接，上位机第二通讯接口与执行单元连接；

所述图像采集单元包括图像采集器和照明光源，用于获取机械档位旋钮图像信息；

所述执行单元包括机械手和机械手控制单元，用于抓紧及旋转所述机械档位旋钮；

所述上位机包括计算机、图像分析软件和系统控制软件，用于分析图像信息及控制所述执行单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述图像采集器包括工业相机、镜头和图像采集卡组成；

所述工业相机分辨率为130万像素、配置有千兆LAN网络接口，该工业相机设计视野为100mm×80mm；所述镜头采用Navita的25mm镜头；所述LAN网络接口通过网线与所述上位机连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述照明光源为环形光源发生器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述机械手包括机夹紧机构、旋转机构和升降机构，所述夹紧机构与旋转机构连接，所述旋转机构与升降机构连接，所述机械手控制单元包括单片机控制器、旋转机构驱动器、升降机构驱动器；所述旋转机构驱动器与所述旋转机构连接，所述升降机构驱动器与所述升降机构连接，所述单片机控制器分别与所述旋转机构驱动器和升降机构驱动器连接，所述单片机控制器通过RS232收发器与所述上位机第二通讯接口连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述夹紧机构为机械抓手；所述旋转机构包括旋转电机，所述旋转电机与所述机械抓手连接；所述升降机构包括升降电机、旋转丝杆、升降臂，升降电机输出轴与旋转丝杆一端连接，升降臂与所述旋转丝杆活动连接；

所述单片机控制器采用ARM-32位核心控制器，该控制器包含32K字节的随机存储器RAM、支持RS232串口通信的接口、ADC和32个IO控制口。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述旋转电机采用自带减速齿轮的组合式电机；所述升降电机也采用自带减速齿轮的组合式电机。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述执行单元采用直流24V电源供电。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述升降机构驱动器包括4个大功率三极管组成的H桥电路。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述系统控制软件包括采用VB、VC 、C、或C++语音组建而成的能够控制计算机接收图像分析软件内的信息以及发送控制命令的应用程序。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的使用操作包括以下步骤：

S1、启动装置，执行单元移动到机械档位旋钮位置并抓紧；

S2、通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息；

S3、通过图像分析软件对步骤S2获取的信息进行分析和识别得到档位信息；

S4、系统控制软件向执行单元下发控制指令并等待执行单元执行；

S5、执行单元执行完成后再次通过图像采集单元获取机械档位旋钮对应的文字、颜色、面积信息并上传给图像分析软件确认，如果还没有执行到位则继续回到步骤S4执行，直到满足要求。