JP7499211B2 - Generator inspection device, generator inspection method, and generator inspection program - Google Patents

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Description

本開示は、発電機の固定子コイル表面(部分放電防止層)の劣化状態を、画像処理を用いて定量的に評価する発電機点検装置、発電機点検方法、および発電機点検プログラムに関するものである。 This disclosure relates to a generator inspection device, a generator inspection method, and a generator inspection program that quantitatively evaluate the deterioration state of the generator stator coil surface (partial discharge prevention layer) using image processing.

空冷タービン発電機などの固定子コイル表面に施している部分放電防止材は、経年劣化により消失することで、コイルのフレッティング事象が発生し地絡などの障害につながる。このような障害が発生することを予知するために、画像処理技術を用いた点検作業が行われている。 Partial discharge prevention materials applied to the surface of stator coils in air-cooled turbine generators and other equipment can disappear due to deterioration over time, causing fretting in the coil and leading to problems such as ground faults. Inspection work using image processing technology is being carried out to predict the occurrence of such problems.

ロータ、ステータなどを構成する金属板における絶縁皮膜の剥がれを、画像処理技術を用いて検査する従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。また、組み上がって製品化された発電機の固定子コイル表面の状態を、撮像画像を用いて検査する手法としては、定期点検的に回転子を抜き、固定子のコアダクトからファイバースコープカメラを挿入し、撮像された映像を作業員が目視でチェックすることで、コイル表面の劣化状態を判定するものがある。 There is a conventional technique for inspecting the peeling of insulating coatings on metal plates that compose rotors, stators, etc., using image processing technology (see, for example, Patent Document 1). In addition, a method for inspecting the condition of the stator coil surface of an assembled generator using captured images includes removing the rotor for periodic inspections, inserting a fiberscope camera through the stator core duct, and having workers visually check the captured images to determine the deterioration state of the coil surface.

特開2020-054115号公報JP 2020-054115 A

しかしながら、ファイバースコープカメラの映像を目視により評価するため、評価結果に個人差が生じる。また、目視点検箇所は、最大で約10000箇所にわたり、摩耗状態を目視により判定するためには長時間を要し、長時間作業に伴う誤判断、判定精度のばらつき等の懸念があった。 However, because the images from the fiberscope camera are visually evaluated, there are individual differences in the evaluation results. In addition, the number of locations to be visually inspected can reach up to approximately 10,000, and it takes a long time to visually determine the state of wear, raising concerns about misjudgments and variations in the accuracy of the assessment due to long hours of work.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発電機の固定子コイル表面の劣化状態を点検する際に、点検作業の効率化を図るとともに、均一な基準での劣化状態の評価を実現することのできる発電機点検装置、発電機点検方法、および発電機点検プログラムを得ることを目的としている。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a generator inspection device, a generator inspection method, and a generator inspection program that can improve the efficiency of inspection work when inspecting the deterioration state of the surface of a generator's stator coil, and can evaluate the deterioration state using uniform standards.

本開示に係る発電機点検装置は、発電機の固定子コイルの表面の画像を撮像する撮像装置と、撮像装置による撮像結果に基づいて固定子コイルの表面における状態を検査する検査部とを備え、検査部は、固定子コアのダクト毎に、撮像装置を固定子コイルの表面に沿って移動させながら撮像された時系列画像データに対して画像処理を施すことで固定子コイルの表面の状態を定量的に判定するものである。 The generator inspection device according to the present disclosure includes an imaging device that captures images of the surface of the generator's stator coil, and an inspection unit that inspects the condition of the surface of the stator coil based on the imaging results of the imaging device. The inspection unit quantitatively determines the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on the time-series image data captured while moving the imaging device along the surface of the stator coil for each duct of the stator core.

本開示に係る発電機点検方法は、撮像装置により撮像された発電機の固定子コイルの表面の画像に基づいて固定子コイルの表面における状態を検査するコンピュータで実行される発電機点検方法であって、固定子コアのダクト毎に、撮像装置を固定子コイルの表面に沿って移動させることで撮像された時系列画像データを取得するステップと、時系列画像データに対して画像処理を施すことで固定子コイルの表面の状態を定量的に判定するステップを有するものである。 The generator inspection method according to the present disclosure is a generator inspection method executed by a computer that inspects the condition of the surface of the stator coil of the generator based on an image of the surface of the stator coil captured by an imaging device, and includes the steps of acquiring time-series image data captured by moving the imaging device along the surface of the stator coil for each duct of the stator core, and quantitatively determining the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on the time-series image data.

また、本開示に係る発電機点検プログラムは、撮像装置により撮像された発電機の固定子コイルの表面の画像に基づいて固定子コイルの表面における状態を検査する発電機点検プログラムであって、コンピュータを、固定子コアのダクト毎に、撮像装置を固定子コイルの表面に沿って移動させることで撮像された時系列画像データを取得する手段と、時系列画像データに対して画像処理を施すことで固定子コイルの表面の状態を定量的に判定する手段として機能させるものである。 The generator inspection program according to the present disclosure is a generator inspection program that inspects the condition of the surface of a stator coil of a generator based on an image of the surface of the stator coil captured by an imaging device, and causes a computer to function as a means for acquiring time-series image data captured by moving the imaging device along the surface of the stator coil for each duct of the stator core, and as a means for quantitatively determining the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on the time-series image data.

本開示によれば、画像処理技術を用いて、作業員による個人差をなくし、劣化状態を定量的にかつ効率的に評価できる構成を備えた発電機点検装置となっている。この結果、発電機の固定子コイル表面の劣化状態を点検する際に、点検作業の効率化を図るとともに、均一な基準での劣化状態の評価を実現することのできる発電機点検装置、発電機点検方法、および発電機点検プログラムを得ることができる。 According to the present disclosure, a generator inspection device is provided that uses image processing technology to eliminate individual differences among workers and to quantitatively and efficiently evaluate the deterioration state. As a result, it is possible to obtain a generator inspection device, a generator inspection method, and a generator inspection program that can improve the efficiency of the inspection work when inspecting the deterioration state of the surface of the stator coil of a generator and can realize the evaluation of the deterioration state based on uniform standards.

本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の全体構成を示した説明図である。1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a generator inspection device according to a first embodiment of the present disclosure; 本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a generator inspection device according to a first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の治具を示した説明図である。1 is an explanatory diagram showing a jig for a generator inspection device according to a first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1における画像再構成手順を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image reconstruction procedure according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の実施の形態1における画像再構成手順の一連処理を示したフローチャートである。1 is a flowchart showing a series of processes in an image reconstruction procedure according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の実施の形態1における2枚の画像間の平行移動量を示した説明図である。1 is an explanatory diagram showing a translation amount between two images according to the first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の実施の形態1に係る検査画像再構成部によって生成された、固定子コイル3の表面の平面画像の一例を示した図である。1 is a diagram showing an example of a planar image of a surface of a stator coil 3 generated by an inspection image reconstruction unit according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1に係る検査画像再構成部によって実行されるエッジ検出処理、中間ライナー検出処理、および上口コイル/下口コイルの判定処理に関する説明図である。11 is an explanatory diagram relating to edge detection processing, intermediate liner detection processing, and upper/lower port coil determination processing executed by the examination image reconstruction unit according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1における部分放電防止材の消失率算出手順の一連処理を示したフローチャートである。4 is a flowchart showing a series of steps for calculating a disappearance rate of a partial discharge prevention material according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部によって実行される部分放電防止材消失領域の抽出処理に関する説明図である。5 is an explanatory diagram relating to a process of extracting a partial discharge prevention material disappearance region executed by a coil surface quality determination unit according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1において、色情報に基づいて部分放電防止材消失領域であるか否かを判別する手法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for determining whether or not a region is one in which partial discharge prevention material has disappeared, based on color information, in the first embodiment of the present disclosure. 本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部122によって色情報に基づいて実行される部分放電防止材消失領域の抽出処理に関する説明図である。10 is an explanatory diagram relating to an extraction process of a partial discharge prevention material disappearance region executed based on color information by a coil surface quality determination unit 122 according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部によって、平面画像から部分放電防止材の消失領域を白画像として抽出した状態を示した説明図である。1 is an explanatory diagram showing a state in which a region in which partial discharge prevention material has disappeared is extracted as a white image from a planar image by the coil surface quality determination unit according to the first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の実施の形態1に係る点検履歴データ生成部によって生成された点検履歴データの一例を示した説明図である。1 is an explanatory diagram showing an example of inspection history data generated by an inspection history data generating unit according to the first embodiment of the present disclosure; FIG.

以下、本開示の発電機点検装置、発電機点検方法、および発電機点検プログラムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。 Below, preferred embodiments of the generator inspection device, generator inspection method, and generator inspection program disclosed herein are described with reference to the drawings.

実施の形態1.
まず始めに、本実施の形態1に係る発電機点検装置の動作概要について、図1に基づいて説明する。図1は、本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の全体構成を示した説明図である。作業員は、撮像装置であるファイバースコープカメラ10とパソコン(PC)100とを接続し、さらに、ファイバースコープカメラ10に治具11を装着する。その後、作業員は、点検対象となる固定子1のコアダクト2の中に、ファイバースコープカメラ10を挿入する。
Embodiment 1.
First, an overview of the operation of the generator inspection device according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the generator inspection device according to the first embodiment of the present disclosure. An operator connects a fiberscope camera 10, which is an imaging device, to a personal computer (PC) 100, and further attaches a jig 11 to the fiberscope camera 10. After that, the operator inserts the fiberscope camera 10 into the core duct 2 of the stator 1 to be inspected.

なお、以下の説明では、撮像装置の具体例として、ファイバースコープカメラ10を用いる場合について説明するが、本開示に係る撮像装置は、ファイバースコープカメラ10に限定されるものではない。本開示に係る撮像装置は、点検対象となる固定子コイル3の表面の映像を撮影できればよく、小型カメラなど、他の機器を適用することも可能である。 In the following explanation, a fiberscope camera 10 is used as a specific example of an imaging device, but the imaging device according to the present disclosure is not limited to the fiberscope camera 10. The imaging device according to the present disclosure only needs to be able to capture an image of the surface of the stator coil 3 to be inspected, and other devices such as a small camera can also be used.

コアダクト2内を撮影する際には、作業員は、コアダクト2のスロット番号を入力した後、ファイバースコープカメラ10を、固定子コイル3の表面に沿ってコアダクト2の入り口に引き寄せながら、固定子コイル3の表面の映像を撮影する。 When photographing the inside of the core duct 2, the worker inputs the slot number of the core duct 2, then moves the fiberscope camera 10 along the surface of the stator coil 3 toward the entrance of the core duct 2, capturing an image of the surface of the stator coil 3.

または、ファイバースコープカメラ10を、固定子コイル3の表面に沿ってコアダクト2の入り口から差し込みながら、固定子コイル3の表面の映像を撮影する。引き寄せによる撮影と差し込みによる撮影の両方を可能にすることによって、コアダクト2内の撮影を順次行う際に、撮影時間の短縮を図ることができる。 Alternatively, the fiberscope camera 10 is inserted from the entrance of the core duct 2 along the surface of the stator coil 3, and an image of the surface of the stator coil 3 is captured. By enabling both approaching and inserting the camera for capture, the capture time can be reduced when sequentially capturing images of the inside of the core duct 2.

ファイバースコープカメラ10により撮影された映像は、デジタル化された信号として、PC100内に伝送される。PC100内では、デジタル化された信号に基づいて、固定子コイル3の表面の状態を定量的に判定する。ここで、固定子コイル3の表面の状態とは、固定子コイル3の表面において、部分放電防止材が消失した状態、コイルが摩耗した状態、コイル表面に異物等が付着して絶縁性能の劣化要因となる状態などに相当する。なお、以下の説明では、固定子コイル3の表面の状態のことを、単にコイル表面の状態と称することとする。 The image captured by the fiberscope camera 10 is transmitted to the PC 100 as a digitized signal. In the PC 100, the surface condition of the stator coil 3 is quantitatively determined based on the digitized signal. Here, the surface condition of the stator coil 3 corresponds to a state in which the partial discharge prevention material has disappeared on the surface of the stator coil 3, a state in which the coil is worn, a state in which foreign matter has adhered to the coil surface and is a cause of deterioration of insulation performance, and the like. In the following explanation, the surface condition of the stator coil 3 will be simply referred to as the coil surface condition.

次に、本実施の形態1に係る発電機点検装置が有する各機能について、概要を説明する。 Next, we will provide an overview of each function of the generator inspection device according to the first embodiment.

図2は、本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の機能ブロック図である。本実施の形態1における発電機点検装置は、ファイバースコープカメラ10およびパソコン100を備えて構成されている。特に、この図2では、パソコン100の内部を各機能ブロックに分けて示しており、各機能の概要を以下に説明する。 Figure 2 is a functional block diagram of the generator inspection device according to the first embodiment of the present disclosure. The generator inspection device according to the first embodiment is configured with a fiberscope camera 10 and a personal computer 100. In particular, Figure 2 shows the inside of the personal computer 100 divided into functional blocks, and an overview of each function is described below.

本実施の形態1に係るパソコン100は、画像メモリ110、検査部120、および点検履歴データベース130を備えている。画像メモリ110は、撮像装置に相当するファイバースコープカメラ10により撮像された画像を、順次、時系列データとして記憶できるように、複数フレーム分の画像メモリとして構成されている。 The personal computer 100 according to the first embodiment includes an image memory 110, an inspection unit 120, and an inspection history database 130. The image memory 110 is configured as an image memory for multiple frames so that images captured by a fiberscope camera 10, which corresponds to an imaging device, can be stored sequentially as time-series data.

例えば、60fpsまたは30fpsで撮像された映像フレームが、順次、時系列データとして画像メモリ110に記憶されることとなる。1フレーム分の画像は、複数の画素から構成される。 For example, video frames captured at 60 fps or 30 fps are stored in sequence as time-series data in the image memory 110. One frame of an image is made up of multiple pixels.

また、検査部120は、検査画像再構成部121、コイル表面良否判定部122、および点検履歴データ生成部123を含んで構成されている。ここで、検査部120は、発電機の固定子コイル表面の劣化状態を点検するためのプログラムを実行するコンピュータに相当する。検査画像再構成部121は、画像メモリ110に順次記憶された映像フレームを切り出し、レンズ歪を補正して、平行移動量を計算し、合成画像を生成する。 The inspection unit 120 is also configured to include an inspection image reconstruction unit 121, a coil surface quality determination unit 122, and an inspection history data generation unit 123. Here, the inspection unit 120 corresponds to a computer that executes a program for inspecting the deterioration state of the surface of the stator coil of the generator. The inspection image reconstruction unit 121 cuts out video frames stored sequentially in the image memory 110, corrects lens distortion, calculates the amount of parallel movement, and generates a composite image.

検査画像再構成部121は、撮像されたすべての映像フレームの合成が完了すると、合成画像に対してエッジ検出を行い、コイルの上口と下口の中間にある中間ライナーを認識して、上口/下口を分離し、検査領域に相当するコイル領域を特定する。これらの一連処理により、検査画像再構成部121は、劣化状態の検査対象となるコイル領域を、検査画像データとして再構成する。 When the test image reconstruction unit 121 has completed the synthesis of all captured video frames, it performs edge detection on the synthesized image, recognizes the intermediate liner between the upper and lower ends of the coil, separates the upper and lower ends, and identifies the coil area that corresponds to the inspection area. Through this series of processes, the test image reconstruction unit 121 reconstructs the coil area that is to be inspected for deterioration as test image data.

次に、コイル表面良否判定部122は、検査画像再構成部121により特定されたコイル領域の検査画像データについて、部分放電防止材の消失部を検出する。コイル表面良否判定部122は、コイル領域全体の面積と、部分放電防止材の消失部の面積との割合から、部分放電防止材の消失率を算出し、消失率の大きさから補修の要否を決定する。ここで、面積とは、画像上の画素数に相当する。 Next, the coil surface quality determination unit 122 detects the disappearance of the partial discharge prevention material in the inspection image data of the coil area identified by the inspection image reconstruction unit 121. The coil surface quality determination unit 122 calculates the disappearance rate of the partial discharge prevention material from the ratio of the area of the entire coil area to the area of the disappearance of the partial discharge prevention material, and determines whether or not repair is necessary based on the magnitude of the disappearance rate. Here, the area corresponds to the number of pixels on the image.

次に、点検履歴データ生成部123は、コイル表面良否判定部122によって全てのコアダクト2のスロットに対する消失率の算出が完了すると、スロットに対するダクト毎に消失率を書き込んだ点検履歴データを作成する。さらに、点検履歴データ生成部123は、絶縁劣化診断を行った点検日と関連付けた点検履歴データを点検履歴データベース130に記憶させることで、データベース化を行う。 Next, when the coil surface quality determination unit 122 has completed calculation of the loss rates for all slots of the core duct 2, the inspection history data generation unit 123 creates inspection history data in which the loss rate for each duct for the slot is written. Furthermore, the inspection history data generation unit 123 stores the inspection history data associated with the inspection date on which the insulation deterioration diagnosis was performed in the inspection history database 130, thereby creating a database.

従って、コイル表面良否判定部122は、データベース化された点検履歴データに基づいて、最新の点検日における点検履歴データと、最新の点検日よりも過去の点検日における点検履歴データとの比較から、コイル表面の状態を定量的に判定し、補修の要否を決定することができる。ただし、コイル表面良否判定部122は、上述したように、最新の点検日における点検履歴データだけを用いて、コイル表面の状態を定量的に判定し、補修の要否を決定することもできる。 The coil surface quality determination unit 122 can therefore quantitatively determine the condition of the coil surface and determine whether repair is required by comparing the inspection history data on the most recent inspection date with the inspection history data on an inspection date prior to the most recent inspection date based on the databased inspection history data. However, as described above, the coil surface quality determination unit 122 can also quantitatively determine the condition of the coil surface and determine whether repair is required using only the inspection history data on the most recent inspection date.

次に、作業員による実際の点検作業手順に即して、各々の処理の詳細を説明する。作業員は、最初に、撮影する固定子コアのスロット番号を入力する。スロット番号は、キーボードによる入力、または、作業員がマイクを介して発声する音声入力、または、発電機の固定子コアにスロット番号を貼り、ヘルメット等に装着したカメラで撮像したスロット番号を画像認識することによって、スロット番号を入力することも考えられる。 Next, the details of each step will be explained in accordance with the actual inspection procedure performed by a worker. First, the worker inputs the slot number of the stator core to be photographed. The slot number can be entered from a keyboard, or by the worker speaking into a microphone, or it can be entered by attaching the slot number to the stator core of the generator and then performing image recognition of the slot number captured by a camera attached to a helmet or the like.

キーボードによる入力に関しては、PC100で実行可能である。また、音声入力に関しては、ファイバースコープカメラ10あるいはPC100に音声認識機能を持たせることで、スロット番号を音声認識することが可能となる。 Keyboard input can be performed on the PC 100. Voice input can also be performed by providing a voice recognition function to the fiberscope camera 10 or the PC 100, allowing the slot number to be recognized by voice.

図3は、本開示の実施の形態1に係る発電機点検装置の治具を示した説明図である。作業員は、例えば、図3に示したように、治具11にファイバースコープカメラ10を装着し、固定子コアのダクト内に治具11と一体化されたファイバースコープカメラ10を挿入しながら、または、手前に引きながら、固定子1の表面を撮影する。 Figure 3 is an explanatory diagram showing a jig of a generator inspection device according to the first embodiment of the present disclosure. For example, as shown in Figure 3, an operator attaches a fiberscope camera 10 to the jig 11, and photographs the surface of the stator 1 while inserting the fiberscope camera 10 integrated with the jig 11 into the duct of the stator core or while pulling it toward himself.

治具11にスコープ台を装着することで、撮影の際に、固定子コイルの表面とファイバースコープカメラ10の撮像面との距離を一定に保つことが容易となる。また、ファイバースコープカメラ10の移動が等速になるようにするためには、図3に示すステッピングモータから回転ローラを等速に回転させ、一定速度でファイバースコープカメラ10を手前に引いたり、押し込んだりして、撮影を行うことが可能になる。 By mounting the scope stand on the jig 11, it becomes easy to keep the distance between the surface of the stator coil and the imaging surface of the fiberscope camera 10 constant during photography. Also, to ensure that the fiberscope camera 10 moves at a constant speed, the stepping motor shown in Figure 3 rotates the rotating roller at a constant speed, making it possible to take photographs by pulling or pushing the fiberscope camera 10 toward you at a constant speed.

ファイバースコープカメラ10で撮影した映像は、デジタル化され、一例として、256階調の濃淡値の映像データとしてPC100に伝送される。なお、RGBの映像データを用いることも可能である。PC100は、ファイバースコープカメラ10から転送された映像データをリアルタイムで読み取る。読み取った映像データは、一連の時系列画像データとしてPC100上の画像メモリ110に記憶される。 The image captured by the fiberscope camera 10 is digitized and transmitted to the PC 100 as, for example, image data with 256 gray levels. Note that RGB image data can also be used. The PC 100 reads the image data transferred from the fiberscope camera 10 in real time. The read image data is stored in the image memory 110 on the PC 100 as a series of time-series image data.

検査画像再構成部121は、画像メモリ110に順次記憶された時系列画像データを読み出し、画像間に合成処理を施すことで、検査対象となる固定子コイル3の表面の画像を検査画像データとして再構成する。 The inspection image reconstruction unit 121 reads out the time-series image data stored in the image memory 110 in sequence, and performs a synthesis process between the images to reconstruct an image of the surface of the stator coil 3 to be inspected as inspection image data.

次に、検査画像データの再構成の具体的な手法について、図面を用いて詳細に説明する。図4は、本開示の実施の形態1における画像再構成手順を示した説明図である。図4に示したように、作業員は、固定子のコアダクト2内に挿入された、治具11と一体化されたファイバースコープカメラ10を引き出しながら、検査対象である固定子コイル3の表面の映像を撮影する。撮影結果は、時系列画像データとして画像メモリ110に記憶される。 Next, a specific method for reconstructing the inspection image data will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the image reconstruction procedure in the first embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 4, an operator captures an image of the surface of the stator coil 3 to be inspected while pulling out the fiberscope camera 10 integrated with the jig 11 inserted into the stator core duct 2. The captured image is stored in the image memory 110 as time-series image data.

図4中に概略を示したように、画像メモリ110に時系列画像データとして記憶されたそれぞれのフレーム画像に対して合成処理を繰り返すことで、検査対象となる固定子コイル3の表面の画像が検査画像データとして再構成される。そこで、図5のフローチャートを用いて、再構成手順を詳細に説明する。 As shown in FIG. 4, by repeating the synthesis process for each frame image stored as time-series image data in the image memory 110, an image of the surface of the stator coil 3 to be inspected is reconstructed as inspection image data. The reconstruction procedure will now be described in detail using the flowchart in FIG. 5.

図5は、本開示の実施の形態1における画像再構成手順の一連処理を示したフローチャートである。まず、検査画像再構成部121は、コアダクト2を撮影した映像フレームを画像メモリ110から順次取り出し、レンズによる歪を補正する(ステップS501~ステップS503参照)。 Figure 5 is a flowchart showing a series of steps in the image reconstruction procedure in the first embodiment of the present disclosure. First, the inspection image reconstruction unit 121 sequentially retrieves video frames of the core duct 2 from the image memory 110 and corrects distortion caused by the lens (see steps S501 to S503).

次に、検査画像再構成部121は、時系列的に隣接した2枚の画像に対して平行移動量を計算し、計算結果に基づいて2枚の画像の合成処理を行う(ステップS504、ステップS505参照)。 Next, the inspection image reconstruction unit 121 calculates the amount of parallel movement for two chronologically adjacent images, and performs a synthesis process for the two images based on the calculation results (see steps S504 and S505).

平行移動量は、画像から求めてもよいし、等速で動作する治具の速度と撮影距離から求めてもよい。画像から求める場合には、時刻tの映像フレームと時刻t+Δtの映像フレームとを用いて求める。 The amount of parallel movement may be found from an image, or from the speed of a jig moving at a constant speed and the shooting distance. When found from an image, it is found using the video frame at time t and the video frame at time t+Δt.

適切な平行移動量は、例えば、画像の相関値が最小になる値、または画像間の距離が最小となる値を基にして計算する。画像間の距離を基に計算した場合には、下式(1)に従って求めることができる。 The appropriate amount of parallel movement is calculated, for example, based on the value that minimizes the correlation value of the images or the value that minimizes the distance between the images. When calculated based on the distance between the images, it can be obtained according to the following formula (1).

ここで、Dt(xi,yj)は、時刻tにおける画像の座標xi,yjの画素の濃淡値である。 Here, Dt(xi,yj) is the gray value of the pixel at coordinates xi,yj in the image at time t.

治具の速度から求める場合には、撮影距離に応じた1画素当たりの長さを計算することによって、時刻Δtの間に進む距離を求めることができる。 When determining from the jig speed, the distance traveled during time Δt can be determined by calculating the length per pixel according to the shooting distance.

そして、検査画像再構成部121は、例えば、上式(1)が成立するyjとyj+Δyを取り出し、平行移動量とする。 Then, the inspection image reconstruction unit 121 extracts, for example, yj and yj+Δy for which the above formula (1) holds, and sets them as the amount of parallel translation.

図6は、本開示の実施の形態1における2枚の画像間の平行移動量を示した説明図である。検査画像再構成部121は、上式(1)に基づく照合を行うことで算出した平行移動量に基づいて2枚の映像フレームを合成することで、図6に示したような合成画像を生成することができる。 Figure 6 is an explanatory diagram showing the amount of parallel translation between two images in embodiment 1 of the present disclosure. The inspection image reconstruction unit 121 can generate a composite image as shown in Figure 6 by synthesizing two video frames based on the amount of parallel translation calculated by performing matching based on the above formula (1).

検査画像再構成部121は、上述した手法により、2枚の映像フレームを合成し、合成した画像と次の映像フレームとの間で、同様の処理を繰り返し、平行移動量の計算、画像合成を行っていくことで、全フレームの合成処理を行う(ステップS506参照)。 The inspection image reconstruction unit 121 synthesizes two video frames using the method described above, and repeats the same process between the synthesized image and the next video frame, calculating the amount of parallel movement and synthesizing the images, thereby synthesizing all frames (see step S506).

この結果、検査画像再構成部121は、最終的に、撮影した映像データから合成した、固定子コイル3の表面の平面画像を生成することができる。図7は、本開示の実施の形態1に係る検査画像再構成部121によって生成された、固定子コイル3の表面の平面画像の一例を示した図である。 As a result, the inspection image reconstruction unit 121 can finally generate a planar image of the surface of the stator coil 3 that is synthesized from the captured video data. FIG. 7 is a diagram showing an example of a planar image of the surface of the stator coil 3 generated by the inspection image reconstruction unit 121 according to the first embodiment of the present disclosure.

次に、検査画像再構成部121は、全フレームの合成処理後に得られた図7の平面画像に対して、エッジ検出を行い、上口コイルおよび下口コイルの判定を行う(ステップS507、ステップS508参照)。 Next, the test image reconstruction unit 121 performs edge detection on the planar image of FIG. 7 obtained after the synthesis process of all frames, and determines whether the coil is an upper or lower exit coil (see steps S507 and S508).

検査画像再構成部121は、例えば、hough変換、sobelフィルタなどを用いて上口コイルおよび下口コイルの境界の候補のエッジを検出する。さらに、検査画像再構成部121は、検出したエッジのうち、最も適切なエッジを選択する。また、検査画像再構成部121は、エッジの選択方法として、コイルの長さあるいは中間ライナーのテクスチャを用いてエッジを判定する。 The test image reconstruction unit 121 detects candidate edges for the boundary between the upper and lower coils using, for example, a Hough transform, a Sobel filter, or the like. Furthermore, the test image reconstruction unit 121 selects the most appropriate edge from among the detected edges. In addition, the test image reconstruction unit 121 determines the edge using the length of the coil or the texture of the intermediate liner as a method for selecting the edge.

または、コイル境界付近の画像を学習させ、コイル境界付近で検出されたエッジをコイル境界位置とする判定モデルを事前に作成しておくことによっても、エッジを判定することができる。 Alternatively, edges can be determined by learning images near the coil boundaries and creating a determination model in advance that uses edges detected near the coil boundaries as the coil boundary positions.

図8は、本開示の実施の形態1に係る検査画像再構成部121によって実行されるエッジ検出処理、中間ライナー検出処理、および上口コイル/下口コイルの判定処理に関する説明図である。 Figure 8 is an explanatory diagram of the edge detection process, intermediate liner detection process, and upper/lower coil determination process executed by the test image reconstruction unit 121 according to the first embodiment of the present disclosure.

合成処理によって生成された256階調の平面画像に対して、例えばHough変換処理を施すことで、図8に示したように、上口コイル端、中間ライナー、および下口コイル端には、白い線状の画像が残る。そこで、検査画像再構成部121は、平面画像に対してHough変換処理を施すことで生成された画像に対してエッジ検出処理を実行することで白い線状部分を特定する。 By performing, for example, a Hough transform process on the 256-level planar image generated by the synthesis process, white linear images remain at the upper coil end, the intermediate liner, and the lower coil end, as shown in FIG. 8. Therefore, the test image reconstruction unit 121 identifies the white linear portions by performing an edge detection process on the image generated by performing a Hough transform process on the planar image.

この結果、検査画像再構成部121は、固定子1の表面の中間部分に存在する中間ライナー、および固定子1の表面の両端部分に存在する上口コイル端、下口コイル端を分離することができ、検査対象となる上口コイル領域および下口コイル領域を抽出することができる。 As a result, the inspection image reconstruction unit 121 can separate the intermediate liner present in the middle part of the surface of the stator 1, and the upper and lower end coil ends present at both ends of the surface of the stator 1, and can extract the upper and lower end coil regions to be inspected.

次に、図9のフローチャートを用いて、抽出された上口コイル領域および下口コイル領域のそれぞれに対して、部分放電防止材の消失領域を判定し、消失率を算出する手順を詳細に説明する。 Next, using the flowchart in Figure 9, we will explain in detail the procedure for determining the disappearance area of partial discharge prevention material for each of the extracted upper and lower coil areas and calculating the disappearance rate.

図9は、本開示の実施の形態1における部分放電防止材の消失率算出手順の一連処理を示したフローチャートである。消失率の算出に基づく部分放電防止材の良否判定は、コイル表面良否判定部122によって行われる。 Figure 9 is a flowchart showing a series of steps for calculating the disappearance rate of the partial discharge prevention material in the first embodiment of the present disclosure. The quality of the partial discharge prevention material is determined based on the calculation of the disappearance rate by the coil surface quality determination unit 122.

まず、コイル表面良否判定部122は、合成画像から抽出された上口コイル領域、下口コイル領域のそれぞれに対して、部分放電防止材の消失領域を抽出する(ステップS901~ステップS904参照)。 First, the coil surface quality determination unit 122 extracts the areas where partial discharge prevention material has disappeared for each of the upper and lower coil areas extracted from the composite image (see steps S901 to S904).

具体的には、コイル表面良否判定部122は、上口コイル領域および下口コイル領域として特定されるコイル領域の256階調の画像に対して2値化処理を施すことで、部分放電防止材の消失領域を白画像として抽出する。 Specifically, the coil surface quality determination unit 122 performs binarization processing on the 256-level image of the coil areas identified as the upper and lower coil areas, and extracts the areas where the partial discharge prevention material has disappeared as a white image.

図10は、本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部122によって実行される部分放電防止材消失領域の抽出処理に関する説明図である。コイル表面良否判定部122は、部分放電防止材の消失領域を抽出するためにグレースケール化した画像に対して2値化処理を施すことで、図10に示したように、部分放電防止材の消失領域を白画像として抽出し、部分放電防止材が消失した領域を識別することができる。 Figure 10 is an explanatory diagram of the extraction process of partial discharge prevention material disappearance areas executed by the coil surface quality determination unit 122 according to the first embodiment of the present disclosure. The coil surface quality determination unit 122 performs binarization processing on the grayscaled image in order to extract the partial discharge prevention material disappearance areas, and as shown in Figure 10, it is possible to extract the partial discharge prevention material disappearance areas as white images and identify the areas where the partial discharge prevention material has disappeared.

また、コイル表面良否判定部122は、色情報に基づいて部分放電防止材消失領域を抽出することもできる。図11は、本開示の実施の形態1において、色情報に基づいて部分放電防止材消失領域であるか否かを判別する手法の説明図である。図11では、色情報として、色相と彩度を用いた場合を例示している。なお、色情報の1つに明度があるが、明度は位置によって大きく変化するため、除外した。 The coil surface quality determination unit 122 can also extract areas where partial discharge prevention material has disappeared based on color information. FIG. 11 is an explanatory diagram of a method for determining whether an area is a partial discharge prevention material disappearance area based on color information in the first embodiment of the present disclosure. FIG. 11 illustrates an example in which hue and saturation are used as color information. Note that although brightness is one type of color information, it has been excluded because brightness varies greatly depending on the position.

2値化処理の代わりに、図11に示したように、部分放電防止材の正常領域から取得した複数のサンプリング点における色情報(色相と彩度)と、消失領域から取得した複数のサンプリング点における色情報をプロットすることで、正常クラスと消失領域クラスとを識別する境界面をあらかじめ求めておくことができる。 Instead of binarization processing, as shown in Figure 11, by plotting color information (hue and saturation) at multiple sampling points obtained from the normal area of the partial discharge prevention material and color information at multiple sampling points obtained from the lost area, it is possible to obtain in advance the boundary surface that distinguishes between the normal class and the lost area class.

図12は、本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部122によって色情報に基づいて実行される部分放電防止材消失領域の抽出処理に関する説明図である。コイル表面良否判定部122は、判定したい領域の色情報が、あらかじめ求めておいた境界面のどちらのクラスに位置するかを識別することで、その領域が正常領域であるか消失領域であるかを判定することができる。 Figure 12 is an explanatory diagram regarding the extraction process of partial discharge prevention material disappearance areas, which is executed based on color information by the coil surface quality determination unit 122 according to the first embodiment of the present disclosure. The coil surface quality determination unit 122 can determine whether the area to be determined is a normal area or a disappearance area by identifying which class of the boundary surface obtained in advance the color information of the area to be determined belongs to.

上述したように、本開示に係る検査部120は、画像処理として2値化処理、または、色情報に関するカラー画像処理を施し、固定子コイルの表面の部分放電防止材の消失箇所を識別することで、部分放電防止材の状態を定量的に判定することができる。 As described above, the inspection unit 120 according to the present disclosure performs image processing such as binarization processing or color image processing related to color information, and can quantitatively determine the state of the partial discharge prevention material by identifying areas where the partial discharge prevention material has disappeared on the surface of the stator coil.

図13は、本開示の実施の形態1に係るコイル表面良否判定部122によって、平面画像から部分放電防止材の消失領域を白画像として抽出した状態を示した説明図である。コイル表面良否判定部122は、上口コイル領域、下口コイル領域として認識された領域の画素数全体と、部分放電防止材の消失領域として抽出された画素数との比から、消失率を計算することができる(ステップS905参照)。 Figure 13 is an explanatory diagram showing a state in which the coil surface quality determination unit 122 according to the first embodiment of the present disclosure extracts the partial discharge prevention material disappearance area from the planar image as a white image. The coil surface quality determination unit 122 can calculate the disappearance rate from the ratio of the total number of pixels in the area recognized as the upper end coil area and the lower end coil area to the number of pixels extracted as the partial discharge prevention material disappearance area (see step S905).

消失率の計算は、コイル表面良否判定部122によって、それぞれのスロットにおいて、上口コイル、下口コイル毎に別々に算出される。コイル表面良否判定部122は、消失率が、あらかじめ設定された閾値に相当するα%を超えることで、部分放電防止材の劣化が発生した箇所を特定し、部分放電防止材の補修が必要であると判断することができる。 The loss rate is calculated separately for the upper and lower coils in each slot by the coil surface quality determination unit 122. When the loss rate exceeds α%, which corresponds to a preset threshold value, the coil surface quality determination unit 122 can identify the location where degradation of the partial discharge prevention material has occurred and determine that repair of the partial discharge prevention material is necessary.

次に、点検履歴データについて説明する。点検履歴データ生成部123は、コイル表面良否判定部122によって上口コイル、下口コイル毎に算出された消失率に基づいて点検履歴データを生成する。 Next, the inspection history data will be described. The inspection history data generation unit 123 generates the inspection history data based on the loss rate calculated for each of the upper and lower coils by the coil surface quality determination unit 122.

一例として、点検履歴データ生成部123は、消失率に応じて5段階に分けて点検履歴データを生成することができる。すなわち、部分放電防止材の消失箇所の画素数の割合に応じて、消失度合をレベル分けする。 As an example, the inspection history data generating unit 123 can generate inspection history data divided into five levels according to the disappearance rate. In other words, the degree of disappearance is divided into levels according to the percentage of pixels in the area where the partial discharge prevention material has disappeared.

点検履歴データ生成部123は、消失率によってレベル分けされたデータを指標として、コアダクト2のスロット番号と関連付けて、上口コイル、下口コイル毎に個別の点検履歴データを生成することができる。 The inspection history data generation unit 123 can use the data classified into levels according to the loss rate as an index, associate it with the slot number of the core duct 2, and generate individual inspection history data for each upper and lower coils.

図14は、本開示の実施の形態1に係る点検履歴データ生成部123によって生成された点検履歴データの一例を示した説明図である。図14では、上口コイルにおいて、コアダクトの番号およびスロット番号と、5段階にレベル分けされた部分放電防止材の消失劣化レベルとが関連付けられた点検履歴データの一例が示されている。 Figure 14 is an explanatory diagram showing an example of inspection history data generated by the inspection history data generating unit 123 according to the first embodiment of the present disclosure. Figure 14 shows an example of inspection history data in which the core duct number and slot number are associated with the loss deterioration level of the partial discharge prevention material, which is classified into five levels, for the upper coil.

なお、図14では、レベル1~レベル5を、丸数字として示している。また、消失劣化レベルに関しては、上述したような5段階には限定されず、2以上のN段階に区分けすることも可能である。また、点検履歴データ生成部123は、レベル分けせずに、消失率の値自身を、部分放電防止層の状態を示す指標として用い、点検履歴データを作成することも可能である。 In FIG. 14, levels 1 to 5 are indicated by circled numbers. The disappearance degradation levels are not limited to the five levels described above, and can be divided into N levels of 2 or more. The inspection history data generating unit 123 can also create the inspection history data by using the disappearance rate value itself as an index showing the state of the partial discharge prevention layer, without dividing the levels.

また、点検履歴データ生成部123は、点検日と関連付けて点検履歴データを作成し、点検履歴データベース130に記憶させることができる。この場合、コイル表面良否判定部122は、点検日と関連付けられた点検履歴データを用いて、時系列的に部分放電防止層の劣化状態の推移を管理することができる。 The inspection history data generating unit 123 can also create inspection history data in association with the inspection date and store it in the inspection history database 130. In this case, the coil surface quality determining unit 122 can use the inspection history data associated with the inspection date to manage the progression of the deterioration state of the partial discharge prevention layer in chronological order.

具体的には、コイル表面良否判定部122は、最新の点検日における点検履歴データと、最新の点検日よりも過去の点検日における点検履歴データとの比較から、部分放電防止材の劣化状態の推移を定量的に判定し、補修の要否を決定することができる。 Specifically, the coil surface quality determination unit 122 can quantitatively determine the progression of the deterioration state of the partial discharge prevention material by comparing the inspection history data on the most recent inspection date with the inspection history data on an inspection date prior to the most recent inspection date, and determine whether or not repair is required.

なお、図5および図9のそれぞれのフローチャートで示した各ステップは、本開示に係る発電機点検装置において実行される発電機点検方法に相当する。また、コンピュータに相当する検査部120を、このような発電機点検方法による各ステップに相当する手段として機能させるような発電機点検プログラムを用いることで、定量的な劣化診断を実現できる。 The steps shown in the respective flow charts of FIG. 5 and FIG. 9 correspond to a generator inspection method executed in the generator inspection device according to the present disclosure. In addition, quantitative deterioration diagnosis can be realized by using a generator inspection program that causes the inspection unit 120, which corresponds to a computer, to function as a means corresponding to each step of such a generator inspection method.

以上のように、実施の形態1によれば、固定子コイル表面の部分放電防止材の撮像結果に基づいて生成された平面画像に対して画像処理を施すことで、部分放電防止材の消失率を定量的に算出することができる構成を備えている。この結果、発電機固定子コイルの部分放電防止材の劣化状態を点検する際に、点検作業の効率化を図るとともに、均一な基準での劣化状態の評価を実現することのできる発電機点検装置を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, a configuration is provided that can quantitatively calculate the loss rate of partial discharge prevention material by performing image processing on a planar image generated based on the imaging results of the partial discharge prevention material on the stator coil surface. As a result, it is possible to obtain a generator inspection device that can improve the efficiency of the inspection work when inspecting the deterioration state of the partial discharge prevention material of the generator stator coil and can evaluate the deterioration state based on a uniform standard.

1 固定子、2 コアダクト、3 固定子コイル、10 ファイバースコープカメラ(撮像装置)、11 治具、100 パソコン、110 画像メモリ、120 検査部、121 検査画像再構成部、122 コイル表面良否判定部、123 点検履歴データ生成部、130 点検履歴データベース。 1 stator, 2 core duct, 3 stator coil, 10 fiberscope camera (imaging device), 11 jig, 100 personal computer, 110 image memory, 120 inspection unit, 121 inspection image reconstruction unit, 122 coil surface quality determination unit, 123 inspection history data generation unit, 130 inspection history database.

Claims (10)

発電機の固定子コイルの表面の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置による撮像結果に基づいて前記固定子コイルの表面における状態を検査する検査部と
を備え、
前記検査部は、固定子コアのダクト毎に、前記撮像装置を前記固定子コイルの表面に沿って移動させながら撮像された時系列画像データに対して画像処理を施すことで前記固定子コイルの表面の前記状態を定量的に判定する
発電機点検装置。
an imaging device that captures an image of a surface of a stator coil of the generator;
an inspection unit that inspects a state of a surface of the stator coil based on an imaging result by the imaging device,
The inspection unit quantitatively determines the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on time-series image data captured while moving the imaging device along the surface of the stator coil for each duct of the stator core.
前記撮像装置は、ファイバースコープカメラまたは小型カメラであり、
前記ファイバースコープカメラに装着され、ファイバースコープカメラを前記固定子コイルの表面に沿って移動させる際に、前記表面と前記ファイバースコープカメラの撮像面との距離を一定に保つ治具
をさらに備える請求項1に記載の発電機点検装置。
the imaging device is a fiberscope camera or a small camera;
The generator inspection device according to claim 1 , further comprising a jig attached to the fiberscope camera for maintaining a constant distance between the surface of the stator coil and an imaging surface of the fiberscope camera when the fiberscope camera is moved along the surface of the stator coil.
前記検査部は、
前記時系列画像データに対して画像処理を施すことで前記状態の検査領域を特定した前記固定子コイルの内部の画像を検査画像データとして再構成し、
再構成した前記検査画像データに対して画像処理を施すことで、前記固定子コイルの表面の前記状態を定量的に判定する
請求項1または2に記載の発電機点検装置。
The inspection unit includes:
image processing is performed on the time-series image data to reconstruct an image of the inside of the stator coil in which the inspection region in the state is specified as inspection image data;
The generator inspection device according to claim 1 or 2, wherein the condition of the surface of the stator coil is quantitatively determined by performing image processing on the reconstructed inspection image data.
前記検査部は、前記画像処理として2値化処理またはカラー画像処理を施し、前記固定子コイルの表面の部分放電防止材の消失箇所を識別することで前記状態を定量的に判定する
請求項1から3のいずれか1項に記載の発電機点検装置。
The generator inspection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the inspection unit performs binarization or color image processing as the image processing, and quantitatively determines the condition by identifying areas where partial discharge prevention material has disappeared on the surface of the stator coil.
前記検査部は、前記消失箇所の画素数に応じて消失度合をレベル分けし、前記前記状態を定量的に判定する
請求項4に記載の発電機点検装置。
The generator inspection device according to claim 4 , wherein the inspection unit classifies the degree of disappearance into levels according to the number of pixels in the lost portion, and quantitatively determines the state.
前記検査部は、判定した前記状態と前記固定子コアのスロット番号とを関連付けた点検履歴データを生成する
請求項1から5のいずれか1項に記載の発電機点検装置。
The generator inspection device according to claim 1 , wherein the inspection unit generates inspection history data that associates the determined state with a slot number of the stator core.
前記検査部は、
固定子コアのダクト毎に、前記撮像装置を前記固定子コイルの表面に沿って移動させる際に作業員が発声するスロット番号を音声認識して識別する音声認識機能を有し、
判定した前記状態と音声認識した前記スロット番号とを関連付けて前記点検履歴データを生成する
請求項6項に記載の発電機点検装置。
The inspection unit includes:
a voice recognition function for recognizing and identifying a slot number spoken by an operator when moving the imaging device along a surface of the stator coil for each duct of the stator core;
The generator inspection device according to claim 6, wherein the inspection history data is generated by associating the determined state with the slot number recognized by voice recognition.
前記検査部は、
前記状態を定量的に判定する検査を実施した点検日をさらに関連付けて前記点検履歴データを生成し、
最新の点検日における点検履歴データと、前記最新の点検日よりも過去の点検日における点検履歴データとの比較に基づいて、前記状態の推移を定量的に判定する
請求項6または7に記載の発電機点検装置。
The inspection unit includes:
generating the inspection history data by further associating the inspection date on which the inspection for quantitatively determining the state was performed;
The generator inspection device according to claim 6 or 7, wherein the change in state is quantitatively determined based on a comparison of inspection history data on a latest inspection date with inspection history data on an inspection date earlier than the latest inspection date.
撮像装置により撮像された発電機の固定子コイルの表面の画像に基づいて前記固定子コイルの表面における状態を検査するコンピュータで実行される発電機点検方法であって、
固定子コアのダクト毎に、前記撮像装置を前記固定子コイルの表面に沿って移動させることで撮像された時系列画像データを取得するステップと、
前記時系列画像データに対して画像処理を施すことで前記固定子コイルの表面の前記状態を定量的に判定するステップ
を有する発電機点検方法。
1. A generator inspection method executed by a computer for inspecting a condition of a surface of a stator coil of a generator based on an image of the surface of the stator coil captured by an imaging device, comprising:
acquiring time-series image data captured by moving the imaging device along a surface of the stator coil for each duct of a stator core;
a step of quantitatively determining the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on the time-series image data.
撮像装置により撮像された発電機の固定子コイルの表面の画像に基づいて前記固定子コイルの表面における状態を検査する発電機点検プログラムであって、
コンピュータを、
固定子コアのダクト毎に、前記撮像装置を前記固定子コイルの表面に沿って移動させることで撮像された時系列画像データを取得する手段と、
前記時系列画像データに対して画像処理を施すことで前記固定子コイルの表面の前記状態を定量的に判定する手段と
して機能させる発電機点検プログラム。
A generator inspection program for inspecting a condition of a surface of a stator coil of a generator based on an image of the surface of the stator coil captured by an imaging device, comprising:
Computer,
a means for acquiring time-series image data captured by moving the imaging device along a surface of the stator coil for each duct of the stator core;
a generator inspection program that functions as a means for quantitatively determining the condition of the surface of the stator coil by performing image processing on the time-series image data.
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