CN113029019A - 一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置及方法，所述装置包括：位移调节平台、激光传感器和上位机；位移调节平台用于实现激光传感器的位移调节；激光传感器用于沿着被测零件间隙的宽度方向进行扫描；其中，激光传感器自零件部扫描至被测零件间隙的一侧时出现下降沿信号，激光传感器自间隙部描至被测零件间隙的另一侧时出现上升沿信号；上位机用于获取出现下降沿信号时的位移调节平台的位移数据D1和出现上升沿信号时的位移调节平台的位移数据D2，并将二者做差运算获得差值，差值为被测零件间隙的数值。本发明能够方便地实现对运行中的高压电气设备的零件间隙进行测量，测量准确性较好，安全性较高。

Description

一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置及方法

技术领域

本发明属于高压电气设备的非接触式测量技术领域，特别涉及一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置及方法。

背景技术

在高压电气设备中，有时需要在设备运行状态下测量设备中零件之间的间隙，比如，在高压的断路器中，断路器分闸或二分时因弹簧机构分闸顶杆和分闸挚子间隙超标导致的分闸失败故障，对系统稳定运行带来很大的安全隐患。断路器通常采用弹簧操动机构，330kV断路器相当一部分采取气动弹簧操动机构，二者合并数量占到全网断路器设备的70％以上，弹簧、气动操动机构断路器中均存在分闸顶杆与分闸挚子的配合，其间隙尺寸超标将会造成断路器不能有效分闸，将导致故障范围扩大，引发母线及其所带间隔跳闸，造成不必要的停电。然而，由于分闸顶杆和分闸挚子间隙正常值普遍在1～2mm，其偏差值更小，目前该间隙的测量只能在断路器停电情况下开展，在运行情况下无法开展接触式精确测量，否则存在断路器误动风险。同时，目前也没有精度满足需求的非接触式测量方法，导致运行断路器弹簧、气动机构内分闸顶杆与挚子间隙尺寸无法开展带电、非接触精确测量，难以及时发现设备存在的重大隐患。

综上，对于弹簧、气动操动机构断路器中分闸顶杆与分闸挚子间的间隙，在设备不停电、确保设备和人员安全条件下，开展上述间隙的非接触式、精确测量，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供了一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置或方法，能够方便地实现对运行中的高压电气设备的零件间隙进行测量，测量准确性较好，安全性较高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，包括：位移调节平台、激光传感器和上位机；

所述激光传感器安装于所述位移调节平台，所述位移调节平台用于实现所述激光传感器的位移调节；

所述激光传感器用于沿着被测零件间隙的宽度方向进行扫描；其中，所述激光传感器自零件部扫描至被测零件间隙的一侧时出现下降沿信号，所述激光传感器自间隙部描至被测零件间隙的另一侧时出现上升沿信号；

所述上位机用于获取出现下降沿信号时的位移调节平台的位移数据D1和出现上升沿信号时的位移调节平台的位移数据D2，并将二者做差运算获得差值，所述差值为所述被测零件间隙的数值。

本发明的进一步改进在于，所述位移调节平台包括自下向上依次连接的X方向移动直线导轨、Y方向移动直线导轨和Z方向移动直线导轨；所述激光传感器安装于所述Z方向移动直线导轨的顶部；所述X方向移动直线导轨设置有X方向调节千分尺；所述Y方向移动直线导轨设置有Y方向调节千分尺；所述Z方向移动直线导轨设置有Z方向调节千分尺。

本发明的进一步改进在于，基于笛卡尔直角坐标系，所述X方向移动直线导轨能够实现横轴方向移动，所述Y方向移动直线导轨能够实现纵轴方向移动，所述Z方向移动直线导轨能够实现竖轴方向移动。

本发明的进一步改进在于，还包括：支架，所述位移调节平台可水平转动的安装于所述支架。

本发明的进一步改进在于，所述激光传感器为点激光传感器或线激光传感器。

本发明的进一步改进在于，所述位移调节平台上安装有精度不同的激光传感器。

本发明的进一步改进在于，还包括：

工业相机，用于获取被测零件间隙的数据并传输给上位机；

所述上位机接收工业相机获取的数据，并将其与预设的参考间隙数据库进行对比，获得对比结果，基于对比结果获得被测零件间隙数值。

本发明公开的一种用于高压电气设备的零件间隙测量方法，基于本发明上述的装置，包括以下步骤：

调节位移调节平台，使激光传感器沿着被测零件间隙的宽度方向进行扫描；其中，所述激光传感器自零件部扫描至被测零件间隙的一侧时出现下降沿信号，所述激光传感器自间隙部描至被测零件间隙的另一侧时出现上升沿信号；

上位机获取出现下降沿信号时的位移调节平台的位移数据D1和出现上升沿信号时的位移调节平台的位移数据D2，并将二者做差运算获得差值，所述差值为所述被测零件间隙的数值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的零件间隙测量装置或方法中，利用位移调节平台调节激光传感器对被测零件间隙进行扫描，当激光传感器从零件表面扫描至被测零件间隙的一侧时，激光信号会出现下降沿信号，通过位移调节平台能够读取出位移调节平台此时的位移数值D1，当激光传感器从被测零件间隙扫描至间隙另一侧的零件表面时，激光信号会出现上升沿信号，通过位移调节平台能够读取出位移调节平台此时的位移数值D2，通过计算D1和D2的差值就能得出间隙数值。综上所述，本发明公开的用于高压电气设备零件间隙的测量装置使用方便，且激光传感器灵敏性好，测量准确性好，在测量过程中，无需与零件接触，安全性高。

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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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他的附图。

图1是本发明实施例的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中，位移调节平台的结构示意图；

图3是本发明实施例中，被测零件间隙的示意图；

图4是本发明实施例中，激光传感器对图3所示的被测零件间隙扫描时产生的波形示意图；

图5是本发明实施例中，工业相机测量被测零件间隙的原理示意图；

图中，1、位移调节平台；2、激光传感器；3、上位机；4、三角支架；5、水平旋转座；6、工业相机；7、X方向移动直线导轨；8、Y方向移动直线导轨；9、Z方向移动直线导轨；10、X方向调节千分尺；11、Y方向调节千分尺；12、Z方向调节千分尺；13、被测零件间隙；14、激光扫描路径；15、下降沿信号；16、上升沿信号。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，本发明实施例的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置，包括：位移调节平台1、激光传感器2和上位机3，所述位移调节平台1能够沿X方向移动并示出所移动的位移数值，所述激光传感器2能够沿Y方向发射激光，所述激光传感器2安装于位移调节平台1上，所述上位机3用于接收激光传感器2传输的数据信号并进行显示；

测量时，所述位移调节平台1带着激光传感器2沿着被测零件间隙13的宽度方向(激光扫描路径14沿着X方向，X方向与Y方向垂直)扫描；激光传感器2扫描至被测零件间隙13的一侧而出现下降沿信号15时，读取位移调节平台1的位移数据D1，激光传感器2扫描至被测零件间隙13的另一侧而出现上升沿信号16时，读取位移调节平台1的位移数据D2，计算D1和D2的差值即得到被测零件间隙13数值。

本发明实施例的上述装置中，利用位移调节平台1带动激光传感器2对被测零件间隙13进行扫描，当激光传感器2从零件表面扫描至被测零件间隙13的一侧时，激光信号会出现下降沿信号15，通过位移调节平台1能够读取出位移调节平台1此时的位移数值D1，当激光传感器2从被测零件间隙13扫描至间隙另一侧的零件表面时，激光信号会出现上升沿信号16，通过位移调节平台1能够读取出位移调节平台1此时的位移数值D2，通过计算D1和D2的差值就能得出间隙数值。由此可见，本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置使用方便，而且激光传感器灵敏性好，测量准确性好，在测量过程中，无需与零件接触，安全性高。

请参阅图2，本发明实施例中，为了便于调节激光传感器2的位置从而使得激光传感器2相对于被测零件处于较合适的测量位置，如图2所示。所述位移调节平台1包括自下向上依次连接的X方向移动直线导轨7、Y方向移动直线导轨8和Z方向移动直线导轨9，X方向、Y方向和Z方向相互垂直，所述激光传感器2安装于Z方向调节模块的顶部；X方向移动直线导轨7由X方向调节千分尺10调节而沿X方向移动，通过X方向调节千分尺可以读取X方向移动直线导轨移动的位移，Y方向移动直线导轨8由Y方向调节千分尺11调节而沿Y方向移动，通过Y方向调节千分尺可以读取Y方向移动直线导轨移动的位移，Z方向移动直线导轨9由Z方向调节千分尺12调节而沿Z方向移动,通过Z方向调节千分尺可以读取Z方向移动直线导轨移动的位移。这样，一方面，可以通过X方向移动直线导轨7、Y方向移动直线导轨8和Z方向移动直线导轨9对激光传感器2的位置进行调整，从而使得激光传感器2相对被测零件间隙13处于合适的位置。另一方面，在测量作业时，通过X方向移动直线导轨7、Y方向移动直线导轨8和Z方向移动直线导轨9可以分别调整X、Y、Z三个方向的位移，使得本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置的工作范围更大。

本发明实施例中，为了更大范围地调整本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置的工作位姿，所述位移调节平台1安装在三角支架4上，三角支架4的顶部设有水平旋转座5，所述位移调节平台1安装在水平旋转座5上；上述技术方案可以通过旋转三角支架4来调整测量装置的位置和姿势，三角支架4还可以在竖直方向上进行较大范围的位置调节。一般情况下，被测零件间隙的宽度方向与X方向平行，或者相对于X方向的角度已知，对于被测零件间隙与X方向平行的情况，可以直接测量得出被测零件的间隙，对于被测零件间隙相对于X方向平行具有已知角度的情况，根据测量结果和角度关系可以换算出被测零件的间隙。

本发明实施例的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置，通过位移调节平台1和激光传感器2的组合来测量被测零件间隙13，测量零件之间的间隙时，先使得位移调节平台1正对被测位置，激光传感器2与被测位置之间根据激光传感器2的精度和测量范围保持合适的距离，使得激光传感器2能够有效地进行测量，通过激光传感器2在零件上投射的光斑确定激光传感器2的初始位置。

本发明实施例的测量装置中，所述激光传感器2可以采用点激光传感器，也可以采用线激光传感器。为了适应不同的测量要求，还可以在位移调节平台1上安装两个精度不同的激光传感器2，一方面能够根据不同的测量工况选择不同精度的激光传感器2投入测量作业，另一方面，还可以使得两个激光传感器2同时投入工作以便能够相互验证，从而提高测量准确性。

本发明实施例中，为了提高本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置的测量可靠性和准确性，作为一种优选的实施方式，如图1所示，所述位移调节平台1上还安装有工业相机6，所述工业相机6获取被测零件间隙13的数据并传输给上位机3，上位机3根据工业相机6获取的数据计算出被测零件间隙13。工业相机6测量的数据传递给上位机3，上位机3分析得出的被测零件间隙13可以校验激光传感器2与位移调节平台1的测量数值，这样相互校验，可靠性更高，测量更为准确。

请参阅图1至图5，利用本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置进行零件间隙测量时包括：在测量开始时，使得激光传感器2投射的光斑位于被测零件间隙13的一侧零件的表面上，然后驱动位移调节平台1移动，从而带着激光传感器2沿被测零件缝隙的宽度方向朝缝隙位置移动。如图3所示，被测零件间隙13数值为d，图3中虚线表示激光扫描路径14，图4表示激光传感器2对图3所示的被测零件间隙13进行扫描时激光传感器2产生的激光数据波形，激光从被测零件缝隙左侧开始扫描，激光投射在零件表面时激光传感器2所产生的激光数据的波形是水平的，当激光扫描至缝隙左侧边沿时，激光数据波形会突变显示产生下降沿信号15，此时，停止驱动位移调节平台1而使得位移调节平台1保持静止，读取位移调节平台1的位移数值D1；然后，位移调节平台1继续沿原来移动方向移动，当激光传感器2扫描至被测零件间隙13的右侧边沿时，激光数据波形会突变显示产生上升沿信号16，此时，停止驱动位移调节平台1而使得位移调节平台1保持静止，读取位移调节平台1的位移数值D2；计算D1与D2的差值即得出被测零件间隙13数值。

与本发明的一种用于高压电气设备零件间隙的测量装置相应地，本发明实施例还提供一种用于高压电气设备零件间隙的测量方法，用于高压电气设备零件间隙的测量装置进行测量作业，包括如下步骤：

1)将位移调节平台1放置于正对被测零件间隙13的位置，使得激光传感器2正对被测零件间隙13；

2)使位移调节平台1沿被测零件间隙13宽度方向从被测零件间隙13的一侧朝另一侧移动，同时，上位机3采集激光传感器2传递来的数据信息并显示激光数据的波形；

3)当激光数据波形出现下降沿信号15时，使得位移调节平台1停止并读取位移调节平台1的位移数值D1；

4)使得位移调节平台1继续沿原来移动方向移动，当激光数据波形出现上升沿信号16时，使位移调节平台1停止并读取位移调节平台1的位移数值D2；

5)计算D1与D2的差值即得出被测零件间隙13数值。

在测量作业开始之前，先调整好位移调节平台1与被测零件间隙13的位置，以测量装置不触碰高压电气设备的零部件为基本原则，选取合适的位置来放置测量装置，可以通过激光传感器2投射的光斑辅助调整测量装置的位置，使得测量装置放置到合适的位置进行测量。

为了提高测量装置的测量准确性和可靠性，还可以在位移调节平台1上安装工业相机6来进行辅助测量和校验，使用工业相机6校验的测试步骤如下：

I)选取与所述被测零件间隙13附近的特定零件作为参考零件，所述参考零件具有已知尺寸D；

II)工业相机6拍摄获得被测零件间隙13及参考零件的图像数据；

III)通过对被测零件间隙13与参考零件的已知尺寸D的图像数据进行分析，获得被测零件间隙13数值。

作为一种优选的实施方式，在步骤III)中，通过计算工业相机6获得的图像数据上的被测零件间隙13与参考零件的已知尺寸D之间的比例关系得出被测零件间隙13数值。请参考图5，假设以具有已知直径尺寸D的零件作为参考零件，工业相机6将参考零件的参考尺寸和被测零件间隙13拍摄在同一视野中，通过对拍摄的照片数据量取计算得出已知直径尺寸D与被测零件间隙13d之间的比例关系即可得出被测零件间隙13d的数值。为了使得测量更为准确，优先地选择被测零件间隙13附近位置的零件作为参考零件，参考零件的已知尺寸截面尽量与被测零件间隙13处于同一平面，从而避免视角影响。

综上所述，本发明的一种用于高压电气设备零件间隙测量的装置及方法能够方便地实现对运行中的高压电气设备的零件间隙进行测量，测量准确性好，安全性高，有利于及时安全地排查高压电气设备的运行隐患。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，包括：位移调节平台(1)、激光传感器(2)和上位机(3)；

所述激光传感器(2)安装于所述位移调节平台(1)，所述位移调节平台(1)用于实现所述激光传感器(2)的位移调节；

所述激光传感器(2)用于沿着被测零件间隙的宽度方向进行扫描；其中，所述激光传感器(2)扫描至被测零件间隙的一侧时出现下降沿信号，所述激光传感器(2)描至被测零件间隙的另一侧时出现上升沿信号；

所述上位机(3)用于获取出现下降沿信号时的位移调节平台(1)的位移数据D1和出现上升沿信号时的位移调节平台(1)的位移数据D2，并将二者做差运算获得差值，所述差值为所述被测零件间隙的数值。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，所述位移调节平台(1)包括自下向上依次连接的X方向移动直线导轨(7)、Y方向移动直线导轨(8)和Z方向移动直线导轨(9)；所述激光传感器(2)安装于所述Z方向移动直线导轨(9)的顶部；

所述X方向移动直线导轨(7)设置有X方向调节千分尺(10)；所述Y方向移动直线导轨(8)设置有Y方向调节千分尺(11)；所述Z方向移动直线导轨(9)设置有Z方向调节千分尺(12)。

3.根据权利要求2所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，基于笛卡尔直角坐标系，所述X方向移动直线导轨(7)能够实现横轴方向移动，所述Y方向移动直线导轨(8)能够实现纵轴方向移动，所述Z方向移动直线导轨(9)能够实现竖轴方向移动。

4.根据权利要求1所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，还包括：

支架，所述位移调节平台(1)可水平转动的安装于所述支架。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，所述激光传感器(2)为点激光传感器或线激光传感器。

6.根据权利要求1所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，所述位移调节平台(1)上安装有精度不同的激光传感器(2)。

7.根据权利要求1所述的一种用于高压电气设备的零件间隙测量装置，其特征在于，还包括：

工业相机(6)，用于获取被测零件间隙的数据并传输给上位机(3)；

所述上位机(3)接收工业相机(6)获取的数据，并将其与预设的参考间隙数据库进行对比，获得对比结果，基于对比结果获得被测零件间隙数值。

8.一种用于高压电气设备的零件间隙测量方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置，包括以下步骤：

调节位移调节平台，使激光传感器沿着被测零件间隙的宽度方向进行扫描；其中，所述激光传感器自零件部扫描至被测零件间隙的一侧时出现下降沿信号，所述激光传感器自间隙部描至被测零件间隙的另一侧时出现上升沿信号；

上位机获取出现下降沿信号时的位移调节平台的位移数据D1和出现上升沿信号时的位移调节平台的位移数据D2，并将二者做差运算获得差值，所述差值为所述被测零件间隙的数值。

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