CN120947918A - 一种电力电容器高海拔密封试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本说明书公开了一种电力电容器高海拔密封试验装置及方法，装置采用程序控制的码垛机械臂完成试验过程中风险系数最高的电力电容器高温搬运，冷水浸泡，然后通过计算机程序完成自动拍照和结果分析工作，试验过程中电力电容器被置于特制的试验工装内，并且在机械臂上安装有对应的工装，机械臂通过工装转运电力电容器，并且在运行过程中通过机械臂上3个方向的超声波测距探头，实时检测装置周围障碍物距离，以及电力电容器与目标位置的对应关系，确保机械臂能够准确的将电力电容器送到目标试验位置，从而解决目前的试验方法无法适用于最新并联电容器高海拔密封试验要求的问题。

Description

一种电力电容器高海拔密封试验装置及方法

技术领域

本申请涉及电力电容器试验技术领域，具体而言，涉及一种电力电容器高海拔密封试验装置及方法。

背景技术

并联电容器是电力系统中常见的无功补偿设备，随着国家大力开发高海拔地区的水电工程时代背景下，对并联电容器在高海拔地区的环境适应性评价工作被写进了新修订的DL/T 840-2024标准中。

相比于旧标准，新标准中新增了高海拔密封试验，试验要求与常规海拔下的密封试验要求更加复杂，不仅新增了浸没于低温水槽中的要求，还增加了试验周期，具体试验要求为“当电容器安装于高海拔地区时，应增加急速冷却条件下的密封性能试验。即将被试品置于恒温箱内，温度为80℃，时间不少于12h，然后将被试品取出立即浸没于水槽内，水温应为0℃～10℃，保持10min，取出被试品后观察套管应无损坏，套管端子及与箱壳结合部位应无渗漏油现象，此过程应重复进行5次。”在此过程中存在几个较为麻烦的问题。首先在高温和低温条件下对沉重的电力电容器搬运工作危险系数较高，容易造成生产事故；其次，试验过程持续时间长，如果手动作业，需要安排专人长时间值班，工作效率低；第三，试验完成后需要对电力电容器的套管，器身进行仔细检查，此时对检查人员的细心程度要求非常高，并且纯靠肉眼观察，很难发现细微的裂痕。

发明内容

本说明书提供一种电力电容器高海拔密封试验装置及方法，用以解决目前的试验方法无法适用于最新并联电容器高海拔密封试验要求的问题。为实现上述目的，本说明书采用的技术方案如下：

一个方面，本说明书提供一种电力电容器高海拔密封试验装置，该装置包括：

码垛机械臂，用于实现电力电容器在各试验位置之间的搬运；

机械臂搬运工装，安装于码垛机械臂的前端，用于搬运电力电容器搬运工装；

电力电容器搬运工装，用于安放电力电容器并与机械臂搬运工装对接进行电力电容器搬运；

高温试验箱，用于为电力电容器提供高温试验环境；

低温试验箱，用于为电力电容器提供低温试验环境；

干燥单元，用于对完成冷水浸泡后的电力电容器进行干燥；

拍照单元，用于对干燥后的电力电容器进行全方位的拍照取证，获得试验照片；

控制计算机，用于通过RS485通信接口控制所述码垛机械臂、所述高温试验箱、所述低温试验箱、所述干燥单元、所述拍照单元完成电力电容器高海拔密封试验。

另一方面，本说明书提供一种电力电容器高海拔密封试验方法，该方法包括：

S1、控制码垛机械臂到达试验坐标原点，将码垛机械臂设置为手动控制模式；

S2、打开电力电容器搬运工装的舱门，手动操作码垛机械臂，将被试验的电力电容器吊入到电力电容器搬运工装内部，然后码垛机械臂在手动控制模式下移出电力电容器搬运工装；

S3、关闭电力电容器搬运工装的舱门，并调整电力电容器的位置，安装限位竖杆和限位横杆；

S4、电力电容器准备就绪后，将码垛机械臂设置为自动控制模式，启动试验，控制计算机依次检查各种试验条件是否满足，包括高温试验箱通信，高温试验箱舱门通信，低温试验箱通信，低温试验箱舱门通信，测距传感模块通信，第一重力传感器1和第二重量传感器的通信，以及确保高温试验箱，低温试验箱，以及机械臂初始位置符合试验要求；

S5、各种试验条件检查完毕并确认都满足后，控制计算机控制码垛机械臂，使码垛机械臂前端的机械臂搬运工装与电力电容器搬运工装对接，吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装，并记录此时电力电容器搬运工装的重量数据Mc；

S6、控制计算机在吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装之后，检查高温试验的舱门状态，通过与高温试验箱的舱门控制模块通信，将高温试验箱的舱门打开，并检查确认舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂吊运电力电容器进入高温试验箱，在此过程中每0.5s检查一次测距传感模块，第一重量传感器和高温试验箱舱门状态，确保传感器数据符合设定的限制范围，当传感器数据超出限制范围时，控制计算机立刻控制停止试验，并报告错误信息；

S7、在码垛机械臂的运动每1s内，都需接收来自控制计算机的心跳数据，当控制计算机出现异常或者死机没有响应时，码垛机械臂停止运动并报告错误信息，确保试验过程绝对安全；

S8、当控制计算机控制码垛机械臂，按照历史运动轨迹将电力电容器顺利送入到高温试验箱后，检查测距传感模块实测的三个距离是否符合电力电容器放置要求，当测距结果符合要求时，将电力电容器搬运工装放下，并在此过程中不断检测机械臂搬运工装上的开关位置传感器和第一重量传感器的信号，当开关位置传感器的位置状态为释放后且第一重量传感器的数值下降到最低后，继续向下运动0.1m，之后码垛机械臂从高温试验箱退出，回到坐标原位；

S9、当码垛机械臂回到坐标原位后，控制计算机与高温试验箱的舱门通信，关闭高温试验箱的舱门，确认舱门关闭到位后，控制计算机与高温试验箱通信，开启温度控制并在温度达到试验设定温度的95%后，开始计时；

S10、当电力电容器在高温试验箱内在试验设定温度下烘烤达到第一预设试验时间后，控制计算机首先检查低温试验箱温度条件，高温试验箱和低温试验箱的舱门状态，干燥单元状态和码垛机械臂状态，当上述状态检查符合要求时，控制计算机控制高温试验箱停机，同时开启低温试验箱的舱门，待停机状态确认且低温试验箱舱门开启后，控制计算机与高温试验箱舱门通信，开启高温试验箱舱门；

S11、控制计算机检查高温试验箱舱门和低温试验箱舱门均开启到位后，控制码垛机械臂从坐标原点进入到高温试验箱，到达之前从舱内退出的位置，然后开始往上提升，在码垛机械臂上升过程中，不断检查机械臂搬运工装上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器，当第一重量传感器数据的数值超过试验启动时记录的Mc的60%后且开关位置传感器的位置状态为跳变时，控制码垛机械臂继续往上提升0.1m， 提起电力电容器后，控制计算机控制码垛机械臂按照历史运动轨迹将电力电容器移动吊运到低温试验箱的冷水槽，在此过程中不断检测测距传感模块离障碍物的距离，确保间距始终符合要求，当间距低于最小限制值时，立即暂停移动并报告错误信息；

S12、当控制计算机控制码垛机械臂进入低温试验箱的预设坐标位置时，进入放置程序，此时控制计算机不断检测机械臂搬运工装上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器状态，当第一重量传感器的数据再次达到最小，且开关位置传感器的位置状态为释放时，再继续向下运行0.1m，然后将码垛机械臂从低温试验箱退出，回归坐标原点，控制计算机控制低温试验箱的舱门关闭，并开始冷水浸泡计时；

S13、当冷水浸泡时间达到第二预设试验时间后，控制计算机检查干燥单元状态，确保干燥单元无障碍物，并控制低温试验箱停机，待停机状态被确认后，控制计算机控制低温试验箱的舱门开启，并检查确保舱门开启到位；

S14、当低温试验箱的舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂再次进入低温试验箱，到达之前从舱内退出的位置，开始逐步抬升码垛机械臂，直到第一重量传感器的数据超过Mc的60%且开关位置传感器的位置状态为跳变时，继续提升0.1m，然后将电力电容器搬运到干燥单元的平台上；

S15、待电力电容器充分干燥后，打开电力电容器搬运工装的舱门，然后将电力电容器依次手动吊装到拍照单元的转盘上，在控制计算机调整高清摄像头的位置和焦距，确保拍摄位置完整覆盖电力电容器的拍摄点后，启动拍照程序，对电力电容器进行拍摄，并且每次拍摄后将电力电容器转动30度，依次拍摄12张照片以覆盖电力电容器的各个角度；

S16、拍摄完成后，在控制计算机的软件上点击自动分析，则软件将拍摄的照片传输至AI模型，通过调用AI模型的API接口，对照片进行自动分析，并给出分析结论。

基于上述技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：

本装置通过控制计算机控制机械臂将重达200kg的电力电容器在高温试验箱，低温试验箱水槽及拍照单元之间精确且快速移动，然后计算机通过高清摄像头和AI分析程序，对测试后的电力电容器进行全面拍照，并自动分析给出结论的自动化试验系统，因此，试验过程中无需人工搬运高温且沉重的电力电容器，可以有效防止试验过程中对人员造成的伤害，整个试验过程中的温度控制、电容器转运、冷水浸泡、试验结果、电力电容器外观检查全程无需人员干预，可以完全解放试验人员，且整个试验装置可以长时间持续运行，大幅提高工作效率，试验完成后对试品的检查可通过对试品表面进行全方位高清扫描拍照和AI自动分析完成，在AI自动分析的基础上再结合人工复查的方式，可以提高试验结果分析的效率和可靠性。

附图说明

图1是本说明书一实施例所示的一种电力电容器高海拔密封试验装置的示意图。

图2是本说明书一实施例所示的一种电力电容器高海拔密封试验装置的俯视图。

图3是本说明书一实施例所示的机械臂搬运工装的示意图。

图4是本说明书一实施例所示的电力电容器搬运工装的示意图。

图5是本说明书一实施例所示的干燥单元和拍照单元的示意图。

图6是本说明书一实施例所示的一种电力电容器高海拔密封试验方法的流程图。

1、机械臂搬运工装；2、电力电容器搬运工装；3、高温试验箱；4、低温试验箱；5、码垛机械臂；6、干燥单元；7、拍照转盘；8、高清摄像头；9、超声波测距传感器；10、开关位置传感器；11、吊装凹槽；12、电容器限位竖杆；13、电容器限位横杆；14、电力电容器搬运工装的舱门；

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本说明书中所使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

实施例1

请参考图1-2，图1-2所示为本实施例提供的一种电力电容器高海拔密封试验装置的示意图。该装置，包括：

码垛机械臂5，用于实现电力电容器在各试验位置之间的搬运；

机械臂搬运工装1，安装于码垛机械臂5的前端，用于搬运电力电容器搬运工装2；

电力电容器搬运工装2，用于安放电力电容器并与机械臂搬运工装1对接进行电力电容器搬运；

高温试验箱3，用于为电力电容器提供高温试验环境；

低温试验箱4，用于为电力电容器提供低温试验环境；

干燥单元6，用于对完成冷水浸泡后的电力电容器进行干燥；

拍照单元，用于对干燥后的电力电容器进行全方位的拍照取证，获得试验照片；

控制计算机，用于通过RS485通信接口控制所述码垛机械臂5、所述高温试验箱3、所述低温试验箱4、所述干燥单元6、所述拍照单元完成电力电容器高海拔密封试验。

本实施例中，所述码垛机械臂5为6轴搬运码垛机械臂，具备RS485通信接口，通过接收所述控制计算机的命令调整码垛机械臂5的工作状态和位置；

本实施例中，码垛机械臂5有自动控制模式和手动控制模式，在自动控制模式下，控制计算机调用码垛机械臂5记录的历史运动轨迹，使码垛机械臂5具备运动记忆功能，完整重现码垛机械臂5的运动轨迹，且在自动控制模式下，码垛机械臂5具备心跳检测机制，接收来自控制计算机的心跳数据，当心跳数据消失后码垛机械臂5将停止运动，保证安全。

本实施例中，码垛机械臂5能够承重200kg，具备RS485通信接口，能够通过控制计算机控制码垛机械臂5的运动。

本实施例中，参考图3，所述机械臂搬运工装1包括测距传感器；所述测距传感器由机械臂搬运工装1正前方和左右方向的超声波测距模块组成，当码垛机械臂5运动时，3个超声波测距模块同步工作，将测得的测距信息反馈到控制计算机。

本实施例中，所述机械臂搬运工装1还包括安装在顶部凹槽中央的开关位置传感器10和第一重量传感器；

其中，开关位置传感器10作为位置开关，用于检测所述机械臂搬运工装1与所述电力电容器搬运工装2的接触情况，当位置开关被压下后，其后端的检测电路导通，此时控制电路检测到开关位置传感器10的状态为跳变，当电力电容器搬运工装2从码垛机械臂5上被释放后，位置开关弹起，其后端的检测电路变成截止，此时控制电路检测到的开关位置传感器10的状态为释放；

第一重量传感器用于实时检测所述机械臂搬运工装1承受的重量。

具体的，码垛机械臂5的前端安装有机械臂搬运工装1（搬运工装1）如图2所示，搬运工装1的正前方和左右方均装有超声波测距模块，机械臂向前，向左，向右运动时超声波测距模块可以实时输出测距信息至控制计算机。搬运工装1的顶部设计凹槽，与电力电容器转运工装模块2实现对接。搬运工装1的顶部凹槽中央设计有位置检测按钮和重量传感器1，搬运工装1与电力电容器转运工装模块2连接后，位置检测按钮被按下，中央控制单元实时检测按钮位置用于试验过程控制。

进一步的，搬运工作模块上1装有开关位置传感器10和第一重力传感器，第一超声波测距传感器，第二超声波测距传感器，第三超声波测距传感器。三个超声波传感器和开关位置传感器10的控制电路置于码垛机械臂5的底部，避免控制电路在高温环境下暴露，且超声波测距传感器9前端只安装能够在高温环境工装的传感器，试验过程中该部分传感器可接触高达100度的高温。开关位置传感器10实际是一个位置检测按钮，当该位置开关被压下后，其后端的检测电路导通，此时控制电路检测到位置状态跳变，当搬运工装模块2从机械臂上被释放后，位置检测开关弹起，其后端的检测电路变成截止，此时控制电路检测到的位置状态再次跳变成释放。安装在搬运工作模块1上的第一重力传感器，第一重力传感器实时检测压在机械臂负荷重量Mc，作为试验运行过程中的另一个检测指标。在实际运行工程中，当机械臂向上移动直到该按钮被按下时，表示机械臂已经接触电力电容器搬运工装2（搬运工装2），此时机械臂开始降低运动速度，并且控制计算机不断检测搬运工作模块1所实际承受的重量Mc，当实际重量不超过最大重量允许时，继续往上提升和保持继续运动，直到搬运工装模块2被运送到下一个工作位置。当机械臂放下搬运工装模块2时，首先是第一重量传感器的数值开始下降至0，并且位置开关被完全释放后，此时机械臂方可从搬运工装模块2对应的位置完全退出，完成一次完整的搬运动作过程。

所述第一超声波测距传感器负责侦测运行过程中机械臂离前方障碍物的距离，第二超声波测距传感器负责侦测运行过程中机械臂离右侧障碍物的距离，第三超声波测距传传感器负责侦测运行过程中机械臂左侧障碍物的距离，三个传感器每0.1s完成一次测距数值，三个超声传感器工作在不同的特征频率段，避免三个传感器测距传感器之间的互相干扰。

设定第一超声波测距传感器，第二超声波测距传感器，第三超声波测距传感器离搬运工装2的边缘距离分别为d1,d3,d3，当控制计算机在检测到机械臂向前运动，如果障碍物距离测距模块小于d1+1m时，机械臂开始降低向前运行的速度，当距离小于d1+0.1米时禁止机械臂继续向前运动。当机械臂往右侧或左侧移动时，采用同样的控制策略，当右侧传感器检测到障碍物离传感器距离小于d2+1m，开始减速，当距离小于d2+0.1m则禁止继续运动。

所述第一重量传感器安装在搬运工装1的凹槽内，当码垛机械臂5启动试验首次提起电力电容器时，重量传感器在此过程中对应的重量最大值读数Mc会被记录，后续试验过程中当码垛机械臂5再次插入搬运工装2，并试图搬运电力电容器时，该重量Mc会被控制计算机当作一个重要指标来判断电力电容器是否已经被提起或者完全放下。

本实施例中，参考图4，所述电力电容器搬运工装2底部为承重钢网，左右两侧为承重金属支架，顶部支架中心具备吊装凹槽11，能够与所述机械臂搬运工装1的顶部凹槽对接，所述电力电容器搬运工装2的前后舱门可以打开或关闭，以便电力电容器的装入；所述电力电容器搬运工装2可以同时容纳2只电力电容器，两侧承重金属支架上安装有可以移动和紧固的电容器限位横杆13，电容器限位横杆13上设置有四个可移动和紧固的电容器限位竖杆12，通过调整电容器限位横杆13和电容器限位竖杆12的位置，将电力电容器限定在所述电力电容器搬运工装2的中间位置。

本实施例中，所述控制计算机通过RS485通信接口与所述高温试验箱3和所述低温试验箱4进行通信，控制所述高温试验箱3的舱内温度在环境温度到100度范围内调节，控制所述低温试验箱4的舱内温度在环境温度到0度范围内调节。

本实施例中，所述高温试验箱3和所述低温试验箱4的舱门均为横向开启且均设置有独立的舱门控制模块，所述控制计算机通过舱门控制模块的RS485通信接口读取舱门状态以及控制舱门的导轨滑动，将舱门开启或关闭。

本实施例中，低温试验箱4内安装水槽，水槽底部安装阀门可以将废水排出，试验室机械臂可将装有电力电容器的搬运工装2整体置入水槽内。

具体的，所述高温试验箱3具备RS485通信接口，控制计算机能够通过RS485与高温试验箱3进行通信，设定高温试验箱3的工作状态，试验温度。高温试验箱3的舱门为左右方向横向开启，舱门具备单独的通信模块，能够通过RS485命令自动控制舱门的导轨滑动，将舱门开启和关闭。试验时控制计算机通过与舱门通信模块进行数据交互，获取和设定舱门的状态。当试验开始时，在确保高温试验箱3处于非工作状态时，控制舱门开启，并且通过控制机械臂将电力电容器装入高温试验箱3。完成电力电容器装入后，并确认机械臂完整退出后，控制计算机通过RS485给舱门控制模块发送命令，关闭试验舱门，然后开启加热。当确保试验温度达到目标温度并保持了足够的试验时长后，控制计算机通过RS485通信控制高温试验箱3停止试验，然后给高温试验箱3的舱门通信模块发送命令，将舱门打开，在确保舱门开启到位后，迅速启动机械臂，将高温试验箱3内的电力电容器迅速转运至低温试验箱4的水槽内部进行浸泡。

所述低温试验箱4具备RS485通信接口，控制计算机能够通过RS485与低温试验箱4进行通信，设定低温试验箱4的工作状态，试验温度。低温试验箱4的舱门具备单独的通信模块，能够通过RS485命令自动控制开启和关闭，试验时控制计算机可通过与低温试验箱4舱门通信模块进行数据交互，获取和设定舱门的状态。当试验开始时，电力电容器处于高温试验箱3内进行加热，此时低温试验箱4对内部的水槽进行持续控温，确保水槽温度始终保持在目标试验温度区间。当电力电容器在高温试验箱3内部加热达到目标温度时，控制计算机会首先检测低温试验箱4水槽的温度是否符合要求，当确保所有试验条件达到要求后。会首先控制低温试验箱4和高温试验箱3的舱门同步开启，在确保两个舱门都开启到位后，控制码垛机械臂5快速将电力电容器从高温试验箱3转移到低温试验箱4水槽。然后码垛机械臂5退出，关闭低温试验箱4的舱门，保持电力电容器在低温试验箱4水槽持续浸泡。当低温试验箱4浸泡时间达到后，控制计算机控制低温试验箱4的舱门开启，然后将处于浸泡过程中的电力电容器转运至拍照模块。所述的低温试验箱4水槽置于低温试验箱4内，顶部为完全敞开式，底部装有阀门，阀门穿过低温试验箱4，试验污水可通过阀门控制排出水槽，水槽为不锈钢金属结构。所述的低温水槽底部是带有阻尼层的水平结构，确保电容器在水中浸泡时，不会发生较大的位移。

本实施例中，所述干燥单元6为一个安装有第二重量传感器的金属平台，金属平台边缘具备收集电力电容器干燥时流下的水或油污的凹槽；所述控制计算机通过第二重量传感器的RS485通信接口实时采集实测重量数据，用以判断干燥单元6上是否有电力电容器存在，当重量传感器读数为最小时判定干燥单元6为空置状态。

具体的，所述干燥单元6是一个装有重量传感器的金属平台，平台的边缘具备凹槽收集电力电容器干燥时流下的水或者油污，所述的干燥单元6底部装有第二重量传感器，当试验进入到冷水浸泡阶段时，控制计算机会不断检查干燥单元6是否为空置状态，当冷水浸泡完成后，且干燥单元6为空置状态，计算机会控制码垛机械臂5将电力电容器从冷水槽转运到干燥单元6。所述的干燥单元6的第二重量传感器具备RS485通信接口，计算机通过第二重量传感器的实测重量数据来判断干燥单元6是否有电力电容器存在，当重量传感器读数为最小时标识干燥单元6为空置状态。

本实施例中，所述拍照单元由拍照转盘7、高清摄像头8、可上下伸缩的线性模组、金属转盘以及第二重量传感器组成；当将电力电容器在干燥单元6完成干燥后，开启电力电容器搬运工装的舱门14，通过所述码垛机械臂5将单只电力电容器吊运到拍照单元的拍照转盘7，控制计算机启动拍照程序，在完成高清摄像头8高度调节和焦距调节后，自动控制高清摄像头8和转盘转动，对电力电容器进行360°的拍照取证，拍摄完成后的照片，控制计算机通过调用AI的API程序对照片进行自动判定，输出分析结论。

具体的，所述的拍照模块如图5所示，由高清摄像头8，可上下伸缩的线性模组，金属转盘和重量传感器2组成。当电力电容器从冷水槽取出并在干燥单元6完成干燥后，打开搬运工装2的舱门，通过码垛机械臂5可将单只电力电容器吊运到拍照单元的转盘。在控制计算机启动拍照程序，在完成高清摄像头8高度调节和焦距调节后，软件自动控制高清摄像头8和转盘转动，对电力电容器进行全面的拍照取证，每一次拍照后电力电容器的底座转盘旋转30度，直到完整的一圈转完，完成对电力电容器的12张照片取证。控制计算机拍摄完成后的照片，通过调用AI的API程序，并通过API给AI模型下达分析命令，通过AI模型的API接口输出分析结论。

本实施例中，第一重量传感器用于测量垂直方向的重量数据；第二重量传感器用于测量水平方向的重量数据。

本实施例中，所述中央控制计算机，由一台计算机和通信模块组成，运行在计算机上的软件负责完成整个试验流程的控制，试验过程保护，实时状态指示等。计算机可以与码垛机械臂5通信，控制码垛机械臂5的移动，计算机还实时收集来自码垛机械臂5前端搬运工装1上的测距传感器数据，在控制机械臂运动时，通过测距模块的反馈信息进行实时修正和躲避危险障碍，避免误操作。控制计算机在码垛机械臂5移动时，还需定时对码垛机械臂5提供心跳数据，确保码垛机械臂5的运动始终处于控制计算机的监控下运行。所述的控制计算机可以与高温试验箱3，低温试验箱4以及试验箱的舱门控制模块通信，控制高低温试验箱4的试验启停和试验过程。所述的计算机还可以控制高清拍照单元的高清摄像头8和转盘转动，自动完成对样品电力电容器的检查成像，然后运行AI分析程序对所拍摄的照片进行检查并自动给出结论。

综上，本装置具有以下有益效果包括：

1、试验过程中重量达到数百斤的电力电容器转运，无需人工参与，全程通过码垛机械臂操作完成，试验效率提升，安全风险大幅降低。

2、被测试的电力电容器需要在温度高度80度以上的条件下，放置到冷水槽，在此过程中通过码垛机械臂可以快速安全的完成此项任务，保证测试人员的安全。

3、整个试验过程持续时间达到12小时以上，从电力电容器准备就绪开始，试验过程无需人工干预，可以解放试验人员，提高工作效率。

4、试验过程码垛机械臂运动期间实时检测障碍物距离，并且通过传感器判断电力电容器工装挂载状态，安全系数高。

5、自动拍摄测试完成后的电力电容器表面高清照片，提高检查的分辨率，利于发现细微的裂缝和破损问题。

6、AI模型自动分析测试结果的照片，可减少人为失误造成的错误判断结论。

实施例2

参考图6，图6所示为本实施例提供的一种电力电容器高海拔密封试验方法的流程示意图。该方法，包括：

S1、控制码垛机械臂5到达试验坐标原点，将码垛机械臂5设置为手动控制模式；

S2、打开电力电容器搬运工装2的舱门，手动操作码垛机械臂5，将被试验的电力电容器吊入到电力电容器搬运工装2内部，然后码垛机械臂5在手动控制模式下移出电力电容器搬运工装2；

S3、关闭电力电容器搬运工装2的舱门，并调整电力电容器的位置，安装限位竖杆和限位横杆；

S4、电力电容器准备就绪后，将码垛机械臂5设置为自动控制模式，启动试验，控制计算机依次检查各种试验条件是否满足，包括高温试验箱3通信，高温试验箱3舱门通信，低温试验箱4通信，低温试验箱4舱门通信，测距传感模块通信，第一重力传感器1和第二重量传感器的通信，以及确保高温试验箱3，低温试验箱4，以及机械臂初始位置符合试验要求；

S5、各种试验条件检查完毕并确认都满足后，控制计算机控制码垛机械臂5，使码垛机械臂5前端的机械臂搬运工装1与电力电容器搬运工装2对接，吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装2，并记录此时电力电容器搬运工装2的重量数据Mc；

S6、控制计算机在吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装2之后，检查高温试验的舱门状态，通过与高温试验箱3的舱门控制模块通信，将高温试验箱3的舱门打开，并检查确认舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂5吊运电力电容器进入高温试验箱3，在此过程中每0.5s检查一次测距传感模块，第一重量传感器和高温试验箱3舱门状态，确保传感器数据符合设定的限制范围，当传感器数据超出限制范围时，控制计算机立刻控制停止试验，并报告错误信息；

S7、在码垛机械臂5的运动每1s内，都需接收来自控制计算机的心跳数据，当控制计算机出现异常或者死机没有响应时，码垛机械臂5停止运动并报告错误信息，确保试验过程绝对安全；

S8、当控制计算机控制码垛机械臂5，按照历史运动轨迹将电力电容器顺利送入到高温试验箱3后，检查测距传感模块实测的三个距离是否符合电力电容器放置要求，当测距结果符合要求时，将电力电容器搬运工装2放下，并在此过程中不断检测机械臂搬运工装1上的开关位置传感器10和第一重量传感器的信号，当开关位置传感器10的位置状态为释放后且第一重量传感器的数值下降到最低后，继续向下运动0.1m，之后码垛机械臂5从高温试验箱3退出，回到坐标原位；

S9、当码垛机械臂5回到试验坐标原点后，控制计算机与高温试验箱3的舱门通信，关闭高温试验箱3的舱门，确认舱门关闭到位后，控制计算机与高温试验箱3通信，开启温度控制并在温度达到试验设定温度的95%后，开始计时；

S10、当电力电容器在高温试验箱3内在试验设定温度下烘烤达到第一预设试验时间后，控制计算机首先检查低温试验箱4温度条件，高温试验箱3和低温试验箱4的舱门状态，干燥单元6状态和码垛机械臂5状态，当上述状态检查符合要求时，控制计算机控制高温试验箱3停机，同时开启低温试验箱4的舱门，待停机状态确认且低温试验箱4舱门开启后，控制计算机与高温试验箱3舱门通信，开启高温试验箱3舱门；

S11、控制计算机检查高温试验箱3舱门和低温试验箱4舱门均开启到位后，控制码垛机械臂5从坐标原点进入到高温试验箱3，到达之前从舱内退出的位置，然后开始往上提升，在码垛机械臂5上升过程中，不断检查机械臂搬运工装1上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器10，当第一重量传感器数据的数值超过试验启动时记录的Mc的60%后且开关位置传感器10的位置状态为跳变时，控制码垛机械臂5继续往上提升0.1m， 提起电力电容器后，控制计算机控制码垛机械臂5按照历史运动轨迹将电力电容器移动吊运到低温试验箱4的冷水槽，在此过程中不断检测测距传感模块离障碍物的距离，确保间距始终符合要求，当间距低于最小限制值时，立即暂停移动并报告错误信息；

S12、当控制计算机控制码垛机械臂5进入低温试验箱4的预设坐标位置时，进入放置程序，此时控制计算机不断检测机械臂搬运工装1上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器10状态，当第一重量传感器的数据再次达到最小，且开关位置传感器10的位置状态为释放时，再继续向下运行0.1m，然后将码垛机械臂5从低温试验箱4退出，回归坐标原点，控制计算机控制低温试验箱4的舱门关闭，并开始冷水浸泡计时；

S13、当冷水浸泡时间达到第二预设试验时间后，控制计算机检查干燥单元6状态，确保干燥单元6无障碍物，并控制低温试验箱4停机，待停机状态被确认后，控制计算机控制低温试验箱4的舱门开启，并检查确保舱门开启到位；

S14、当低温试验箱4的舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂5再次进入低温试验箱4，到达之前从舱内退出的位置，开始逐步抬升码垛机械臂5，直到第一重量传感器的数据超过Mc的60%且开关位置传感器10的位置状态为跳变时，继续提升0.1m，然后将电力电容器搬运到干燥单元6的平台上；

S15、待电力电容器充分干燥后，打开电力电容器搬运工装2的舱门，然后将电力电容器依次手动吊装到拍照单元的转盘上，在控制计算机调整高清摄像头8的位置和焦距，确保拍摄位置完整覆盖电力电容器的拍摄点后，启动拍照程序，对电力电容器进行拍摄，并且每次拍摄后将电力电容器转动30度，依次拍摄12张照片以覆盖电力电容器的各个角度；

S16、拍摄完成后，在控制计算机的软件上点击自动分析，则软件将拍摄的照片传输至AI模型，通过调用AI模型的API接口，对照片进行自动分析，并给出分析结论。

基于此，本方法通过控制计算机控制机械臂将重达200kg的电力电容器在高温试验箱，低温试验箱水槽及拍照单元之间精确且快速移动，然后计算机通过高清摄像头和AI分析程序，对测试后的电力电容器进行全面拍照，并自动分析给出结论的自动化试验系统，因此，试验过程中无需人工搬运高温且沉重的电力电容器，可以有效防止试验过程中对人员造成的伤害，整个试验过程中的温度控制、电容器转运、冷水浸泡、试验结果、电力电容器外观检查全程无需人员干预，可以完全解放试验人员，且整个试验装置可以长时间持续运行，大幅提高工作效率，试验完成后对试品的检查可通过对试品表面进行全方位高清扫描拍照和AI自动分析完成，在AI自动分析的基础上再结合人工复查的方式，可以提高试验结果分析的效率和可靠性。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例中，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本说明书的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本说明书的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本说明书的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种电力电容器高海拔密封试验装置，其特征在于，包括：

码垛机械臂，用于实现电力电容器在各试验位置之间的搬运；

机械臂搬运工装，安装于码垛机械臂的前端，用于搬运电力电容器搬运工装；

电力电容器搬运工装，用于安放电力电容器并与机械臂搬运工装对接进行电力电容器搬运；

高温试验箱，用于为电力电容器提供高温试验环境；

低温试验箱，用于为电力电容器提供低温试验环境；

干燥单元，用于对完成冷水浸泡后的电力电容器进行干燥；

拍照单元，用于对干燥后的电力电容器进行全方位的拍照取证，获得试验照片；

控制计算机，用于通过RS485通信接口控制所述码垛机械臂、所述高温试验箱、所述低温试验箱、所述干燥单元、所述拍照单元完成电力电容器高海拔密封试验。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述码垛机械臂为6轴搬运码垛机械臂，具备RS485通信接口，通过接收所述控制计算机的命令调整码垛机械臂的工作状态和位置；码垛机械臂有自动控制模式和手动控制模式，在自动控制模式下，控制计算机调用码垛机械臂记录的历史运动轨迹，使码垛机械臂具备运动记忆功能，完整重现码垛机械臂的运动轨迹，且在自动控制模式下，码垛机械臂具备心跳检测机制，接收来自控制计算机的心跳数据，当心跳数据消失后码垛机械臂将停止运动，保证安全。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械臂搬运工装包括测距传感模块；所述测距传感模块由机械臂搬运工装正前方和左右方向的超声波测距传感器组成，当码垛机械臂运动时，3个超声波测距传感器同步工作，将测得的测距信息反馈到控制计算机。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械臂搬运工装还包括安装在顶部凹槽中央的开关位置传感器和第一重量传感器；其中，开关位置传感器作为位置开关，用于检测所述机械臂搬运工装与所述电力电容器搬运工装的接触情况，当位置开关被压下后，其后端的检测电路导通，此时控制电路检测到开关位置传感器的状态为跳变，当电力电容器搬运工装从码垛机械臂上被释放后，位置开关弹起，其后端的检测电路变成截止，此时控制电路检测到的开关位置传感器的状态为释放；第一重量传感器用于实时检测所述机械臂搬运工装承受的重量。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电力电容器搬运工装底部为承重钢网，左右两侧为承重金属支架，顶部支架中心具备吊装的凹槽，能够与所述机械臂搬运工装的顶部凹槽对接，所述电力电容器搬运工装的前后舱门可以打开或关闭，以便电力电容器的装入；所述电力电容器搬运工装可以同时容纳2只电力电容器，两侧承重金属支架上安装有可以移动和紧固的电容器限位横杆，电容器限位横杆上设置有四个可移动和紧固的电容器限位竖杆，通过调整电容器限位横杆和电容器限位竖杆的位置，将电力电容器限定在所述电力电容器搬运工装的中间位置。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制计算机通过RS485通信接口与所述高温试验箱和所述低温试验箱进行通信，控制所述高温试验箱的舱内温度在环境温度到100度范围内调节，控制所述低温试验箱的舱内温度在环境温度到0度范围内调节。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高温试验箱和所述低温试验箱的舱门均为横向开启且均设置有独立的舱门控制模块，所述控制计算机通过舱门控制模块的RS485通信接口读取舱门状态以及控制舱门的导轨滑动，将舱门开启或关闭。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干燥单元为一个安装有第二重量传感器的金属平台，金属平台边缘具备收集电力电容器干燥时流下的水或油污的凹槽；所述控制计算机通过第二重量传感器的RS485通信接口实时采集实测重量数据，用以判断干燥单元上是否有电力电容器存在，当重量传感器读数为最小时判定干燥单元为空置状态。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拍照单元由高清摄像头、可上下伸缩的线性模组、金属转盘以及第二重量传感器组成；当将电力电容器在干燥单元完成干燥后，开启电力电容器搬运工装的舱门，通过所述码垛机械臂将单只电力电容器吊运到拍照单元的金属转盘，控制计算机启动拍照程序，在完成高清摄像头高度调节和焦距调节后，自动控制高清摄像头和金属转盘转动，对电力电容器进行360°的拍照取证，拍摄完成后的照片，控制计算机通过调用AI的API程序对照片进行自动判定，输出分析结论。

10.一种应用权利要求1-9任一项所述装置的电力电容器高海拔密封试验方法，其特征在于，包括：

控制码垛机械臂到达试验坐标原点，将码垛机械臂设置为手动控制模式；

打开电力电容器搬运工装的舱门，手动操作码垛机械臂，将被试验的电力电容器吊入到电力电容器搬运工装内部，然后码垛机械臂在手动控制模式下移出电力电容器搬运工装；

关闭电力电容器搬运工装的舱门，并调整电力电容器的位置，安装限位竖杆和限位横杆；

电力电容器准备就绪后，将码垛机械臂设置为自动控制模式，启动试验，控制计算机依次检查各种试验条件是否满足，包括高温试验箱通信，高温试验箱舱门通信，低温试验箱通信，低温试验箱舱门通信，测距传感模块通信，第一重力传感器1和第二重量传感器的通信，以及确保高温试验箱，低温试验箱，以及机械臂初始位置符合试验要求；

各种试验条件检查完毕并确认都满足后，控制计算机控制码垛机械臂，使码垛机械臂前端的机械臂搬运工装与电力电容器搬运工装对接，吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装，并记录此时电力电容器搬运工装的重量数据Mc；

控制计算机在吊起装有电力电容器的电力电容器搬运工装之后，检查高温试验的舱门状态，通过与高温试验箱的舱门控制模块通信，将高温试验箱的舱门打开，并检查确认舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂吊运电力电容器进入高温试验箱，在此过程中每0.5s检查一次测距传感模块，第一重量传感器和高温试验箱舱门状态，确保传感器数据符合设定的限制范围，当传感器数据超出限制范围时，控制计算机立刻控制停止试验，并报告错误信息；

在码垛机械臂的运动每1s内，都需接收来自控制计算机的心跳数据，当控制计算机出现异常或者死机没有响应时，码垛机械臂停止运动并报告错误信息，确保试验过程绝对安全；

当控制计算机控制码垛机械臂，按照历史运动轨迹将电力电容器顺利送入到高温试验箱后，检查测距传感模块实测的三个距离是否符合电力电容器放置要求，当测距结果符合要求时，将电力电容器搬运工装放下，并在此过程中不断检测机械臂搬运工装上的开关位置传感器和第一重量传感器的信号，当开关位置传感器的位置状态为释放后且第一重量传感器的数值下降到最低后，继续向下运动0.1m，之后码垛机械臂从高温试验箱退出，回到坐标原位；

当码垛机械臂回到坐标原位后，控制计算机与高温试验箱的舱门通信，关闭高温试验箱的舱门，确认舱门关闭到位后，控制计算机与高温试验箱通信，开启温度控制并在温度达到试验设定温度的95%后，开始计时；

当电力电容器在高温试验箱内在试验设定温度下烘烤达到第一预设试验时间后，控制计算机首先检查低温试验箱温度条件，高温试验箱和低温试验箱的舱门状态，干燥单元状态和码垛机械臂状态，当上述状态检查符合要求时，控制计算机控制高温试验箱停机，同时开启低温试验箱的舱门，待停机状态确认且低温试验箱舱门开启后，控制计算机与高温试验箱舱门通信，开启高温试验箱舱门；

控制计算机检查高温试验箱舱门和低温试验箱舱门均开启到位后，控制码垛机械臂从坐标原点进入到高温试验箱，到达之前从舱内退出的位置，然后开始往上提升，在码垛机械臂上升过程中，不断检查机械臂搬运工装上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器，当第一重量传感器数据的数值超过试验启动时记录的Mc的60%后且开关位置传感器的位置状态为跳变时，控制码垛机械臂继续往上提升0.1m， 提起电力电容器后，控制计算机控制码垛机械臂按照历史运动轨迹将电力电容器移动吊运到低温试验箱的冷水槽，在此过程中不断检测测距传感模块离障碍物的距离，确保间距始终符合要求，当间距低于最小限制值时，立即暂停移动并报告错误信息；

当控制计算机控制码垛机械臂进入低温试验箱的预设坐标位置时，进入放置程序，此时控制计算机不断检测机械臂搬运工装上的第一重量传感器的数据和开关位置传感器状态，当第一重量传感器的数据再次达到最小，且开关位置传感器的位置状态为释放时，再继续向下运行0.1m，然后将码垛机械臂从低温试验箱退出，回归坐标原点，控制计算机控制低温试验箱的舱门关闭，并开始冷水浸泡计时；

当冷水浸泡时间达到第二预设试验时间后，控制计算机检查干燥单元状态，确保干燥单元无障碍物，并控制低温试验箱停机，待停机状态被确认后，控制计算机控制低温试验箱的舱门开启，并检查确保舱门开启到位；

当低温试验箱的舱门开启到位后，控制计算机控制码垛机械臂再次进入低温试验箱，到达之前从舱内退出的位置，开始逐步抬升码垛机械臂，直到第一重量传感器的数据超过Mc的60%且开关位置传感器的位置状态为跳变时，继续提升0.1m，然后将电力电容器搬运到干燥单元的平台上；

待电力电容器充分干燥后，打开电力电容器搬运工装的舱门，然后将电力电容器依次手动吊装到拍照单元的转盘上，在控制计算机调整高清摄像头的位置和焦距，确保拍摄位置完整覆盖电力电容器的拍摄点后，启动拍照程序，对电力电容器进行拍摄，并且每次拍摄后将电力电容器转动30度，依次拍摄12张照片以覆盖电力电容器的各个角度；

拍摄完成后，在控制计算机的软件上点击自动分析，则软件将拍摄的照片传输至AI模型，通过调用AI模型的API接口，对照片进行自动分析，并给出分析结论。