CN111256980A - 一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法 - Google Patents

一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，所述方法包括：安装断路器储能弹簧性能检测的装置，基于所述断路器分合闸，采集弹簧释能过程的图像序列及弹簧冲击产生的震动信号；对所述弹簧释能过程的图像序列进行预处理，对所述弹簧冲击产生的震动信号进行滤波处理；确定储能弹簧性能评估的有效时间域；对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域；调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置；得到变化曲线图；将所有弹簧匝数的坐标数据和预处理后的震动信号代入断路器储能弹簧性能评估函数。在本发明实施中，实现对断路器储能弹簧总体性能的评估。

Description

一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法
技术领域
本发明涉及电气设备故障诊断的技术领域，尤其涉及一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法。
背景技术
高压断路器运行的可靠性对电网的保护与控制至关重要。断路器本体之外的机械操动装置被称为操动机构，其中弹簧操动机构因储能电源容量小，维护简洁等优点使用最为普遍。随着断路器服役年限的延长，因制造工艺、材料缺陷、环境因素等原因，操动机构中的弹簧难免出现锈蚀、老化、疲劳、应振动松弛等问题，直接影响断路器分合闸的速度。弹簧性能的劣化诱发断路器动作延迟甚至拒动等现象，严重影响断路器的安全稳定运行。
通常定期巡检时需要观察断路器储能弹簧状况，但在不拆解弹簧情况下，仅凭人工的巡视无法准确判断弹簧的疲劳状态及部分缺陷。目前，对大多弹簧性能通常采用弹簧疲劳试验机，在设定负载下检测，但断路器储能弹簧不便反复拆解，且无法保证再次安装后设备的稳定可靠。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，实现对断路器储能弹簧总体性能的评估。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，所述方法包括：
在断路器待检弹簧上安装断路器储能弹簧性能检测的装置，并基于所述断路器分合闸的过程中，通过所述装置采集弹簧释能过程的图像序列及弹簧冲击产生的震动信号；
对所述弹簧释能过程的图像序列进行预处理，得到预处理后的图像序列，对所述弹簧冲击产生的震动信号进行滤波处理，得到预处理后的震动信号；
基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域；
对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域；
基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置；
基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图；
基于所述变化曲线图得到所述有效时间域内的所有弹簧匝数的坐标数据，并结合所述预处理后的震动信号，代入断路器储能弹簧性能评估函数；
通过所述断路器储能弹簧性能评估函数的结果，对弹簧的性能进行评估。
可选的，所述断路器储能弹簧性能检测的装置包括：主机、光源、高速相机、相机支架和振动传感器；所述高速相机的镜头径向对所述准断路器待检弹簧，使得弹簧位于图像正中央。
可选的，所述基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：
基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域；
基于所述储能弹簧性能评估的有效时间域得到储能弹簧运动开始后的n帧图像序列；
基于所述储能弹簧运动开始后的n帧图像序列记录开始帧时刻t0，以及n帧图像序列结束时刻t1，所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。
可选的，所述基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：
统计相邻两帧对应点像素差值大于第一预设值的数量q，并设定图像总像素点个数的第二预设值为阈值；
若所述数量q超过所述阈值，则得到该帧为弹簧释能的开始帧。
可选的，所述确定储能弹簧性能评估的有效时间域还包括：
通过所述弹簧释能的开始帧的帧号除以相机帧率确定时间t0，并设弹簧释能开始后的第n帧图像释能结束，得到弹簧释能的结束帧；
最后一帧通过所述弹簧释能的结束帧的帧号除以相机帧率确定时间t1；
基于所述时间t0和时间t1，得到所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。
可选的，所述对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域包括：
基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
可选的，所述基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域包括：
提取首帧图像，通过储能弹簧整体作为目标，基于NCC算法全域搜索出弹簧区域；
将弹簧轴线方向设置一根贯穿弹簧的直线，沿所述直线上的像素值绘制曲线；其中，所述直线经过每匝弹簧时会同时出现上升沿和下降沿；
基于所述直线经过每匝弹簧，依次从上往下对所述每匝弹簧进行编号，得到编号后的弹簧；
基于所述编号后的弹簧，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
可选的，所述基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置包括：
基于NCC算法在第i个识别域内识别第i匝弹簧目标；
基于动态识别域调整的算法，结合所述第i匝弹簧目标在上一帧和该帧的位置动态调整识别域；
重复所述动态调整识别域，得到储能弹簧所有匝在第k帧图像序列中的位置为止，之后转向下一帧。
可选的，所述动态识别域调整的算法的具体计算公式如下：
Figure BDA0002437360510000041
其中，
Figure BDA0002437360510000042
表示第k+1帧第i匝的识别域中心，
Figure BDA0002437360510000043
表示第k帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000044
表示第k-1帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000045
表示第k-2帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000046
表示第k帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure BDA0002437360510000047
表示第k-1帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure BDA0002437360510000048
表示第k-2帧的第i匝目标的垂向坐标。
可选的，所述基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图包括：
基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，分析n帧弹簧释能过程图像序列；
通过n帧弹簧释能过程图像序列得到m匝弹簧的坐标x-时间t的变化曲线图。
在本发明实施中，运用高速相机捕捉断路器储能弹簧释能过程，获得弹簧释放过程图像序列；与此同时在弹簧固定端与基座连接处安装振动传感器，获得弹簧释能时冲击产生的振动；结合图像和振动信号综合评估断路器储能弹簧性能；识别像弹簧图像这类含重复结构的目标，算法的准确度和精度直接影响方法的实用价值；NCC算法有着识别精度高、抗噪声干扰能振动强、抗灰度值线性变换能振动强等优点，匹配弹簧图像时，在基础上设定识别域限制跟踪范围，优化运算速度及准确度，减少误匹配；最后根据在弹簧释能过程中，匝距变化及振动信号，代入储能弹簧性能评估函数，实现对断路器弹簧总体性能的评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中断路器弹簧性能检测专用装置示意图；
图3是本发明实施例中断路器弹簧截线边缘检测法示意图；
图4是本发明实施例中识别域自动调整示意图；
图5是本发明实施例中断路器弹簧性能检测流程图；
图6是本发明实施例中检测方法的整体程序流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例中的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法的流程示意图。
如图1所示，一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，所述方法包括：
S11：在断路器待检弹簧上安装断路器储能弹簧性能检测的装置，并基于所述断路器分合闸的过程中，通过所述装置采集弹簧释能过程的图像序列及弹簧冲击产生的震动信号；
在本发明具体实施过程中，所述断路器储能弹簧性能检测的装置包括：主机、光源、高速相机、相机支架和振动传感器；所述高速相机的镜头径向对所述准断路器待检弹簧，使得弹簧位于图像正中央。
具体的，在安装时需调节支架的高度和相机角度，使高速相机径向对准断路器待检弹簧，且让弹簧尽可能位于图像中央；设置高速相机的焦距与帧率，使其能够在确保图像清晰度的同时捕获足够多的图像；为减少计算误差，振动采集的频率为图像采集帧率的整数倍。
S12：对所述弹簧释能过程的图像序列进行预处理，得到预处理后的图像序列，对所述弹簧冲击产生的震动信号进行滤波处理，得到预处理后的震动信号；
具体的，启动基于图像和振动的断路器储能弹簧性能检测的软件，同步采集弹簧的高速图像序列和振动，并进行计算分析。
S13：基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域；基于所述储能弹簧性能评估的有效时间域得到储能弹簧运动开始后的n帧图像序列；基于所述储能弹簧运动开始后的n帧图像序列记录开始帧时刻t0，以及n帧图像序列结束时刻t1，所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。
具体的，所述基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：统计相邻两帧对应点像素差值大于第一预设值的数量q，并设定图像总像素点个数的第二预设值为阈值；若所述数量q超过所述阈值，则得到该帧为弹簧释能的开始帧。需要说明的是，第一预设值为10，第二预设值为3％。
具体的，所述确定储能弹簧性能评估的有效时间域还包括：通过所述弹簧释能的开始帧的帧号除以相机帧率确定时间t0，并设弹簧释能开始后的第n帧图像释能结束，得到弹簧释能的结束帧；最后一帧通过所述弹簧释能的结束帧的帧号除以相机帧率确定时间t1；基于所述时间t0和时间t1，得到所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。需要说明的是，确定t0～t1时段为储能弹簧性能评估有效时间域，该时段需大于0.2s。在最终对储能弹簧性能评估时仅代入该时间域内的数据，在有效时间域外的数据皆视为干扰信号或无效信号。
S14：对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域；
在本发明具体实施过程中，所述对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域包括：基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
具体的，所述基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域包括：提取首帧图像，通过储能弹簧整体作为目标，基于NCC算法全域搜索出弹簧区域；将弹簧轴线方向设置一根贯穿弹簧的直线，沿所述直线上的像素值绘制曲线；其中，所述直线经过每匝弹簧时会同时出现上升沿和下降沿；基于所述直线经过每匝弹簧，依次从上往下对所述每匝弹簧进行编号，所述编号为1，2，…，m，用以区分各个相似的弹簧匝，得到编号后的弹簧；基于所述编号后的弹簧，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
S15：基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置包括：基于NCC算法在第i个识别域内识别第i匝弹簧目标；基于动态识别域调整的算法，结合所述第i匝弹簧目标在上一帧和该帧的位置动态调整识别域；重复所述动态调整识别域，得到储能弹簧所有匝在第k帧图像序列中的位置为止，之后转向下一帧。
具体的，以第i匝为例，根据首帧弹簧区域和直线上第i匝弹簧对应上升沿下降沿中心坐标，以该坐标为中心的s×r区域作为第i匝首帧识别域；识别域中心以前几帧速度与位置关系推导得到的预测中心作为调整依据：当已知第k-1、k-2帧的第i匝目标位置后，计算出新的识别域中心，具体公式如下：
Figure BDA0002437360510000071
其中，
Figure BDA0002437360510000072
表示第k+1帧第i匝的识别域中心，
Figure BDA0002437360510000073
表示第k帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000074
表示第k-1帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000081
表示第k-2帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure BDA0002437360510000082
表示第k帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure BDA0002437360510000083
表示第k-1帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure BDA0002437360510000084
表示第k-2帧的第i匝目标的垂向坐标。
特别的，对于第二帧和第三帧图像的识别域中心，则分别由前一帧和前两帧目标位置调整，公式如下：
Figure BDA0002437360510000085
Figure BDA0002437360510000086
每次动态调整识别域后，在新识别区域中可快速、准确地用NCC算法搜索到第k帧第i匝弹簧目标。
S16：基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图包括：基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，分析n帧弹簧释能过程图像序列；通过n帧弹簧释能过程图像序列得到m匝弹簧的坐标x-时间t的变化曲线图。
S17：基于所述变化曲线图得到所述有效时间域内的所有弹簧匝数的坐标数据，并结合所述预处理后的震动信号，代入断路器储能弹簧性能评估函数；
具体的，若在第k帧中第i匝弹簧的坐标为
Figure BDA0002437360510000087
则在第k帧中，第i与i+1相邻两匝弹簧的匝距为：
Figure BDA0002437360510000088
其中，i＝1，2，…，m-1；k＝1，2，…，n；
对储能弹簧的性能情况进行评估是根据储能弹簧在整个分合闸的n帧中图像序列中的匝距波动程度，断路器弹簧性能的形变评估分量函数为：
Figure BDA0002437360510000089
其中
Figure BDA0002437360510000091
对于振动信号则采用能量公式的形式反映储能弹簧释放能量的大小：
Figure BDA0002437360510000092
实际信号为离散点时，则为t0到t1时段振动值平方和即：
Figure BDA0002437360510000093
其中Δt为采样频率的倒数，即1/f；
最终断路器弹簧性能的评估函数为：
λ＝ω/A+p；
即
Figure BDA0002437360510000094
其中A为系数指标，一般取0.5～3，按弹簧匝数m/10选取；
最后得到所有匝弹簧性能的评估值，将其与阈值相比较，便可知晓弹簧的性能状况、是否发生疲劳劣化。
S18：通过所述断路器储能弹簧性能评估函数的结果，对弹簧的性能进行评估。
在本发明实施中，运用高速相机捕捉断路器储能弹簧释能过程，获得弹簧释放过程图像序列；与此同时在弹簧固定端与基座连接处安装振动传感器，获得弹簧释能时冲击产生的振动；结合图像和振动信号综合评估断路器储能弹簧性能；识别像弹簧图像这类含重复结构的目标，算法的准确度和精度直接影响方法的实用价值；NCC算法有着识别精度高、抗噪声干扰能振动强、抗灰度值线性变换能振动强等优点，匹配弹簧图像时，在基础上设定识别域限制跟踪范围，优化运算速度及准确度，减少误匹配；最后根据在弹簧释能过程中，匝距变化及振动信号，代入储能弹簧性能评估函数，实现对断路器弹簧总体性能的评估。
实施例二
以CT14型高压断路器的弹簧操作机构合闸过程为例，如图5、图6所示，本发明的具体实施方式如下：
第1步，安装断路器储能弹簧性能检测专用装置，如图2所示，安装振动传感器、连接含采集功能的主机、光源、高速相机、相机支架，调节相机支架高度与角度，使高速相机镜头径向对准断路器待检储能弹簧轴线，并使弹簧尽可能完整的位于图像正中央；调节帧率为2000帧/秒，调节焦距使断路器弹簧清晰。启动联合图像和振动信号的断路器弹簧性能检测专用软件，同时采集弹簧释能高速图像序列和振动强度变化，并对图像数据和振动数据进行预处理，增强图像对比度，滤除振动信号噪声。
第2步，使用帧间逐点差分法来确定储能弹簧性能评估有效时间域。本次实验中图像的分辨率为240×640，则释能开始帧的判断阈值为4608(总像素数的3％)。对采集到的图像序列进行相邻帧逐点差分，统计灰度值差大于10的像素点个数p，若当前帧在统计过程中p已经超过阈值，则不再继续统计，直接转向下一帧的计算。得到初始帧后，以当前帧号除以相机帧速(每秒采集的图像数)确定时间t0，同样的方式确定释能后得到第n帧图像的时间t1，t0～t1即作为有效时间域。
第3步，使用截线边缘法对弹簧匝数进行计算并编号。先使用NCC算法以弹簧整体作为目标在图像全域识别出弹簧位置，标记出弹簧所在区域，再提取一根弹簧中心轴线方向直线上的灰度值绘制轴向灰度变化曲线，并寻找上升下降沿，以一组上升和下降沿判定一个弹簧匝，并依次从上往下对每匝弹簧进行编号为1，2，…，m，构建出m个待识别目标，如图3所示。由于每匝弹簧都有着相同的结构，截线边缘检测法不仅可以来区分每匝弹簧，还可以根据弹簧位置和上升下降沿的坐标，确定弹簧初始识别域位置。
第4步，以储能弹簧第i匝为例，首先截线边缘检测法，根据首帧弹簧区域和直线上第i匝弹簧对应上升沿下降沿，确定中心坐标，以该坐标为中心向外200×60的区域作为第i匝首帧识别域。依据第k-1、k-2帧第i匝目标位置，据式
Figure BDA0002437360510000101
不断更新的识别域中心。区域大小的方向保持不变。特别的，对于第二帧和第三帧图像的识别域中心，则分别由前一帧和前两帧目标位置调整。该调整方式会自动根据目标的运动速度方向，改变调整的矢量，如图4所示。以此法依识别所有帧直至得到第i匝弹簧在n帧图像序列中的所有位置。重复该步骤，识别CT14机构储能弹簧的全部27匝弹簧在n帧图像中的坐标，识别得到27个目标在n帧图像中的坐标为
Figure BDA0002437360510000111
Figure BDA0002437360510000112
第5步，利用m匝弹簧在n帧图像中位置坐标，计算弹簧两相邻匝的匝距变化，记第i与i+1两相邻匝弹簧在第k帧中的匝距为
Figure BDA0002437360510000113
以此计算出储能弹簧在n帧图像中的匝距为
Figure BDA0002437360510000114
Figure BDA0002437360510000115
对弹簧的匝距进行标准归一化处理后，断路器弹簧性能的形变评估函数为
Figure BDA0002437360510000116
对于振动信号则采用冲量公式的形式反映储能弹簧释放能量的大小
Figure BDA0002437360510000117
实际信号为离散点时，则为t0到t1时段振动值平方和，即
Figure BDA0002437360510000118
其中Δt为采样频率的倒数，即1/f。最终储能弹簧的断路器弹簧性能评估函数为λ＝ω/A+p，λ即代表断路器储能弹簧的性能，λ越大表示弹簧储能释能时形变振幅越大，能量释放越多，性能越好；反之λ越小表示弹簧性能越差，过低时可能导致动作速度过低甚至拒分拒合。最终只需将λ与设定的阈值相比较，则可实现对断路器弹簧性能的评估。
在本发明实施中，运用高速相机捕捉断路器储能弹簧释能过程，获得弹簧释放过程图像序列；与此同时在弹簧固定端与基座连接处安装振动传感器，获得弹簧释能时冲击产生的振动；结合图像和振动信号综合评估断路器储能弹簧性能；识别像弹簧图像这类含重复结构的目标，算法的准确度和精度直接影响方法的实用价值；NCC算法有着识别精度高、抗噪声干扰能振动强、抗灰度值线性变换能振动强等优点，匹配弹簧图像时，在基础上设定识别域限制跟踪范围，优化运算速度及准确度，减少误匹配；最后根据在弹簧释能过程中，匝距变化及振动信号，代入储能弹簧性能评估函数，实现对断路器弹簧总体性能的评估。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述方法包括：
在断路器待检弹簧上安装断路器储能弹簧性能检测的装置，并基于所述断路器分合闸的过程中，通过所述装置采集弹簧释能过程的图像序列及弹簧冲击产生的震动信号；
对所述弹簧释能过程的图像序列进行预处理，得到预处理后的图像序列，对所述弹簧冲击产生的震动信号进行滤波处理，得到预处理后的震动信号；
基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域；
对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域；
基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置；
基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图；
基于所述变化曲线图得到所述有效时间域内的所有弹簧匝数的坐标数据，并结合所述预处理后的震动信号，代入断路器储能弹簧性能评估函数；
通过所述断路器储能弹簧性能评估函数的结果，对弹簧的性能进行评估。
2.根据权利要求1所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述断路器储能弹簧性能检测的装置包括：主机、光源、高速相机、相机支架和振动传感器；所述高速相机的镜头径向对所述准断路器待检弹簧，使得弹簧位于图像正中央。
3.根据权利要求1所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述基于所述预处理后的图像序列和所述预处理后的震动信号，确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：
基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域；
基于所述储能弹簧性能评估的有效时间域得到储能弹簧运动开始后的n帧图像序列；
基于所述储能弹簧运动开始后的n帧图像序列记录开始帧时刻t0，以及n帧图像序列结束时刻t1，所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。
4.根据权利要求3所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述基于帧间逐点差分的算法确定储能弹簧性能评估的有效时间域包括：
统计相邻两帧对应点像素差值大于第一预设值的数量q，并设定图像总像素点个数的第二预设值为阈值；
若所述数量q超过所述阈值，则得到该帧为弹簧释能的开始帧。
5.根据权利要求4所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述确定储能弹簧性能评估的有效时间域还包括：
通过所述弹簧释能的开始帧的帧号除以相机帧率确定时间t0，并设弹簧释能开始后的第n帧图像释能结束，得到弹簧释能的结束帧；
最后一帧通过所述弹簧释能的结束帧的帧号除以相机帧率确定时间t1；
基于所述时间t0和时间t1，得到所述储能弹簧性能评估的有效时间域为t0～t1。
6.根据权利要求1所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述对所述有效时间域内的所有弹簧匝数进行计算并编号，得到弹簧目标和初始识别域包括：
基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
7.根据权利要求6所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述基于截线边缘检测的算法，通过计算得到弹簧匝数m，并对所述每匝弹簧进行编号，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域包括：
提取首帧图像，通过储能弹簧整体作为目标，基于NCC算法全域搜索出弹簧区域；
将弹簧轴线方向设置一根贯穿弹簧的直线，沿所述直线上的像素值绘制曲线；其中，所述直线经过每匝弹簧时会同时出现上升沿和下降沿；
基于所述直线经过每匝弹簧，依次从上往下对所述每匝弹簧进行编号，得到编号后的弹簧；
基于所述编号后的弹簧，得到m1个弹簧目标和m2个初始识别域。
8.根据权利要求1所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述基于所述初始识别域识别所述弹簧目标，并调整识别域，得到储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置包括：
基于NCC算法在第i个识别域内识别第i匝弹簧目标；
基于动态识别域调整的算法，结合所述第i匝弹簧目标在上一帧和该帧的位置动态调整识别域；
重复所述动态调整识别域，得到储能弹簧所有匝在第k帧图像序列中的位置为止，之后转向下一帧。
9.根据权利要求8所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述动态识别域调整的算法的具体计算公式如下：
Figure FDA0002437360500000031
其中，
Figure FDA0002437360500000041
表示第k+1帧第i匝的识别域中心，
Figure FDA0002437360500000042
表示第k帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure FDA0002437360500000043
表示第k-1帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure FDA0002437360500000044
表示第k-2帧的第i匝目标的水平坐标，
Figure FDA0002437360500000045
表示第k帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure FDA0002437360500000046
表示第k-1帧的第i匝目标的垂向坐标，
Figure FDA0002437360500000047
表示第k-2帧的第i匝目标的垂向坐标。
10.根据权利要求1所述的联合图像和振动信号的断路器储能弹簧性能检测方法，其特征在于，所述基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，得到变化曲线图包括：
基于所述储能弹簧的所有弹簧匝数在所述预处理后的图像序列中的位置，分析n帧弹簧释能过程图像序列；
通过n帧弹簧释能过程图像序列得到m匝弹簧的坐标x-时间t的变化曲线图。
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