CN110911148A - 一种基于三维图像识别的配变智能接线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业化自动检测技术领域，特指一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，包括设于型材框架底部位置的调节变压器旋转机构、以及设于型材框架上部的配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构，以及设于型材框架顶部的工业相机和驱动机构，调节变压器旋转机构用于调整待检测变压器的位态，工业相机用于对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作。通过调节变压器旋转机构的位姿调整，工业相机的准确定位，配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构的定位压接，实现自动化接线，有效规避人工接线的风险和成本，促进变压器领域的智能检测试验。
Description
技术领域
本发明涉及工业化自动检测技术领域，特指一种基于三维图像识别的配变智能接线装置。
背景技术
目前，各地的检测方式仍主要依靠人力，在智能制造的时代背景下，智能检测也成为了焦点，对变压器的检测需求提出了更高的要求，出于对人力成本，安全隐患，检测效率，自动化转型等众多因素的考虑，急需将人工检测的传统配变接线方式转型为自动化的现代智能配变接线方式。
专利申请号201420537084.8公开了一种智能变电站3/2接线的模块化配置，使智能变电站3/2接线简单化，方便厂家生产、拼装和调试以及使用后期的更换及运维，可应用于配变智能接线装置，但对于二次侧接线装置的自动接线装置还处于空白。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，主要对配电变压器接线进行自动化设计，旨在通过视觉识别系统和自动接线系统，实现配电变压器的智能接线。
为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：
一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，包括设于型材框架底部位置的调节变压器旋转机构、以及设于型材框架上部的配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构，以及设于型材框架顶部的工业相机和驱动机构，调节变压器旋转机构用于调整待检测变压器的位态，工业相机用于对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作。
进一步而言，所述调节变压器旋转机构包括旋转电机、旋转盘与变压器周转支架，变压器周转支架设于旋转盘上，旋转盘通过旋转电机驱动旋转。
进一步而言，所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑与压线接头，压线接头通过绝缘压板支撑连接于驱动机构，驱动机构驱动压线接头与变压器的接触和定位。
进一步而言，所述压线接头采用机械爪结构。
进一步而言，所述配电二次侧接线机构包括夹爪、气缸、二次侧缓冲板、滑块、滑轨与绝缘隔板，绝缘隔板连接于驱动机构，滑轨设于绝缘隔板上，滑块配合可在滑轨内滑动，气缸与二次侧缓冲板均设于滑块上，气缸控制夹爪的伸缩。
进一步而言，所述驱动机构包括齿条、齿轮与驱动电机，齿条与齿轮啮合连接，驱动电机驱动齿轮转动，齿条连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板。
进一步而言，所述驱动电机对应设置有接近开关与行程开关。
本发明有益效果：
1)通过调节变压器旋转机构的位姿调整，工业相机的准确定位，配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构的定位压接，实现自动化接线，有效规避人工接线的风险和成本，促进变压器领域的智能检测试验；
2)结构紧凑，运行稳定，安装方便，结构模块化，功能一体化，易于加工，成本低廉，为配变智能接线领域的自动化和智能化发展提供了载体，为日后的一体化智能检测系统的实现提供了保障。
附图说明
图1是本发明整体结构立体图；
图2是本发明整体结构主视图；
图3是图2中A位置放大图；
图4是图2中B位置放大图；
图5是本发明整体结构侧视图；
图6是图5中C-C位置剖视图。
1.旋转电机；2.旋转盘；3.变压器周转支架；4.型材框架；5.气缸；6.二次侧缓冲板；7.滑块；8.滑轨；9.绝缘隔板；10.接近开关；11.行程开关；12.齿条；13.工业相机；14.齿轮；15.驱动电机；16.绝缘压板支撑；17.压线接头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图6所示，本发明所述一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，包括设于型材框架4底部位置的调节变压器旋转机构、以及设于型材框架4上部的配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构，以及设于型材框架4顶部的工业相机13和驱动机构，调节变压器旋转机构用于调整待检测变压器的位态，工业相机13用于对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作。采用这样的结构设置，其工作原理，将待检测变压器置于调节变压器旋转机构上，通过调节变压器旋转机构调整待检测变压器的位态，然后再通过工业相机13对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，最后通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作，从而完成试验的自动化接线工作。
更具体而言，所述调节变压器旋转机构包括旋转电机1、旋转盘2与变压器周转支架3，变压器周转支架3设于旋转盘2上，旋转盘2通过旋转电机1驱动旋转。采用这样的结构设置，其工作原理，将待检测变压器置于变压器周转支架3上，通过旋转电机1驱动旋转盘2转动带动变压器周转支架3上的待检测变压器一起转动，从而实现调整待检测变压器的位态的效果。
更具体而言，所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑16与压线接头17，压线接头17通过绝缘压板支撑16连接于驱动机构，驱动机构驱动压线接头17与变压器的接触和定位。采用这样的结构设置，其工作原理，通过驱动机构驱动绝缘压板支撑16带动压线接头17与待检测变压器的高压套管对接。
实际应用中，通过工业相机13定位变压器高压套管的具体空间位置，经由驱动机构控制压线接头17的空间三维坐标，最终与待检测变压器的高压套管完全接触。
实际应用中，压线接头17的运动方式为优先调整水平方向的位置，最后自上而下进行压接。
更具体而言，所述压线接头17采用机械爪结构。采用这样的结构设置，可以高效、便捷的实现待检测变压器与接线端子的接触与定位。
实际应用中，压线接头17两侧安装一部分环氧树脂垫块，增加爬电距离。
更具体而言，所述配电二次侧接线机构包括夹爪、气缸5、二次侧缓冲板6、滑块7、滑轨8与绝缘隔板9，绝缘隔板9连接于驱动机构，滑轨8设于绝缘隔板9上，滑块7配合可在滑轨8内滑动，气缸5与二次侧缓冲板6均设于滑块7上，气缸5设于夹爪的内侧，并控制夹爪的伸缩。采用这样的结构设置，其工作原理，通过驱动机构驱动绝缘隔板9带动滑轨8上下移动，再通过气缸5驱动夹爪的伸缩，实现夹爪驱动压针安装座与待检测变压器的低压套管对接，并实现压接。
也就是说，对于二次侧接线端子需要双重定位，第一次由工业相机13配合驱动机构进行粗定位，第二次由气缸5调整压针安装座进行最终的精准接线定位。
实际应用中，为保证二次侧接线处能够接触牢固，在夹爪内侧安装气缸5，可以实现一定行程范围内的夹爪张合调整，可以满足于不同类型变压器，对接线处的接触范围进行调节。
实际应用中，绝缘隔板9的作用在于保证设备与周围施工人员的安全。
实际应用中，滑块7与滑轨8用于调节夹爪与气缸5的导向。
更具体而言，所述驱动机构包括齿条12、齿轮14与驱动电机15，齿条12与齿轮14啮合连接，驱动电机15驱动齿轮14转动，齿条12连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑16以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板9。实际应用中，本发明所述的驱动机构由三个互相垂直方向的齿条12、齿轮14与驱动电机15组成，用于控制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的X、Y、Z轴方向的行程。
实际应用中，压线接头17的位置调整依靠互相垂直方向的齿条12、齿轮14进行传动，其中，齿轮14依靠驱动电机15驱动，实现压线接头17的位置调整。
实际应用中，齿轮14与驱动电机15的输出轴共轴，为增强运动过程中的稳定性，一般一个驱动电机15的输出端通过刚性轴同时连接两套齿轮齿条系统。
更具体而言，所述驱动电机15对应设置有接近开关10与行程开关11。实际应用中，接近开关10与行程开关11用于限制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构Z轴方向的位移，保证配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构不会发生相互碰撞干涉，避免破坏本体结构。
需要说明的是，因为配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的电压等级差别比较大，配电一次侧接线机构的理论最高电压为20kv，为保证试验过程中的绝缘距离，配电二次侧接线机构均从背离配电一次侧接线机构的方向出线，另外一侧用绝缘隔板9进行绝缘，因此配电一次侧接线机构所使用的绝缘压板支撑16与配电二次侧接线机构所使用的绝缘隔板9尺寸略有差异，且配电二次侧接线机构的接线处要求有一定范围内的可调余量以满足对不同变压器的试验要求。
实际应用中，10Kv配电变压器二次侧共有四个接线端子分别为a、b、c和N，根据现场实际变压器模型测量可知，在容量为200KvA-630KvA的10Kv变压器中a、b、c三相间距尺寸变化不大，而N相同a相间的距离差异很大。考虑到以上因素，同时为了保障接线效率，将a、b、c三相的接线机构并联，同步运动，N相的接线机构单独用一个电机进行控制，保障接线功能。
实际应用中，考虑到厂家加工的接线铜牌端面平整度层次不齐，若平整度较低会导致接触面积不够，影响试验数据可靠性，为解决上述问题，采用二次侧夹紧机构使用九根弹簧进行多点压接，一方面减少接线端子表面平整度产生的影响确保接触面积，另一方面保护接线夹具，避免直接刚性接触。由九根压接短柱组成的压接线排末端通过大电流导线转接到铜制转接板上，最终通过两根大电流导线进行引出。
实际应用中，当被测变压器的容量为630KvA的10Kv时，理论上做感应耐压试验时二次侧电压会最高，根据计算得知，二次侧电压最高为800v左右，电压较小同时考虑到气缸气管等安装空间，设置a、b、c三相夹具带电部分距离为45mm。
实际应用中，由于不同厂家配电变压器接线端子加工工艺不同，这就导致了不同厂家变压器接线端子加工精度不同，考虑到二次侧接线铜牌垂直度以及铜牌接线端面同基准端面的平行度，为保障接线质量、接线成功率以及后续试验的可靠性，二次侧接线机构需具备一定的柔性即在一定范围内能够根据接线端子的情况自动做出调整。
本发明的工作流程：
实验前，首先确保型材框架4的稳定性和牢固性，将配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构调整至一定高度的安全距离，然后利用叉车将待测试样变压器放置于变压器周转支架3上，最后通过旋转电机1带动旋转盘2对变压器的方位进行适当的调整，使变压器的绝缘子接线端子排列与配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构保持平行；
实验时，要保证变压器处于接地状态，首先通过工业相机13对变压器的接线端子进行识别定位，而后由驱动电机15驱动齿轮12沿齿条14进行相应的运动，使配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构分别与变压器的高、低压绝缘端子接触，最后接通高压电源进行电压试验；
实验结束后，关闭电源，将配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构复位为初始工作状态，利用叉车将被测试样移出试验区，根据试样测试的成功与失败进行不同的归类。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非是将本发明的范围限制在上述实施例。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于本实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应合理的包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：包括设于型材框架(4)底部位置的调节变压器旋转机构、以及设于型材框架(4)上部的配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构，以及设于型材框架(4)顶部的工业相机(13)和驱动机构，所述调节变压器旋转机构用于调整待检测变压器的位态，所述工业相机(13)用于对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述调节变压器旋转机构包括旋转电机(1)、旋转盘(2)与变压器周转支架(3)，所述变压器周转支架(3)设于旋转盘(2)上，所述旋转盘(2)通过旋转电机(1)驱动旋转。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑(16)与压线接头(17)，所述压线接头(17)通过绝缘压板支撑(16)连接于驱动机构，所述驱动机构驱动压线接头(17)与变压器的接触和定位。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述压线接头(17)采用机械爪结构。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述配电二次侧接线机构包括夹爪、气缸(5)、二次侧缓冲板(6)、滑块(7)、滑轨(8)与绝缘隔板(9)，所述绝缘隔板(9)连接于驱动机构，所述滑轨(8)设于绝缘隔板(9)上，所述滑块(7)配合可在滑轨(8)内滑动，所述气缸(5)与二次侧缓冲板(6)均设于滑块(7)上，所述气缸(5)控制夹爪的伸缩。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述驱动机构包括齿条(12)、齿轮(14)与驱动电机(15)，所述齿条(12)与齿轮(14)啮合连接，所述驱动电机(15)驱动齿轮(14)转动，所述齿条(12)连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑(16)以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板(9)。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述驱动电机(15)对应设置有接近开关(10)与行程开关(11)。
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