一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，所述方法是通過CCD攝像機(jī)實(shí)時(shí)捕獲低壓斷路器雙金屬片的螺釘螺母的圖像信息，然后經(jīng)圖像采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理得到螺釘螺母的中心坐標(biāo)信息，并以脈沖形式發(fā)送到PLC控制單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)軸向移動(dòng)平臺(tái)和電機(jī)的位移以調(diào)整螺釘長(zhǎng)度。本發(fā)明通過采用視覺定位技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)螺釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)Hough算法計(jì)算出螺釘?shù)闹行淖鴺?biāo)，從而實(shí)現(xiàn)螺釘長(zhǎng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變了傳統(tǒng)手動(dòng)定位調(diào)整的方式，提高了檢測(cè)效率和系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高了低壓斷路器過載保護(hù)的可靠性，具有實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，具體說，是涉及一種利用視覺定位技術(shù)自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，屬于低壓斷路器過載保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]過載保護(hù)是低壓斷路器的重要功能之一，其工作原理是:當(dāng)斷路器的回路電流超過額定值時(shí)，雙金屬片受熱變形，并向脫扣器的一側(cè)偏移，直至雙金屬片上的脫扣螺釘頂?shù)矫摽垩b置，使脫扣器發(fā)生跳閘動(dòng)作，切斷回路電流。對(duì)于斷路過載保護(hù)的檢測(cè)，目前市場(chǎng)上大多采用手工調(diào)節(jié)雙金屬片螺釘?shù)姆绞?，?如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)斷路器沒有動(dòng)作，通過手工調(diào)節(jié)螺釘螺母在金屬片上的位置，調(diào)整后使得螺釘能夠頂跳脫扣裝置，這種手工調(diào)整方法不但效率低，還會(huì)由于人工檢測(cè)造成一定的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用視覺定位技術(shù)自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，以自動(dòng)化的模式消除人工檢測(cè)方式所存在的不穩(wěn)定因素，提高低壓斷路器過載保護(hù)的可靠性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，在放置低壓斷路器的工作架下方設(shè)有一軸向移動(dòng)平臺(tái)，在所述軸向移動(dòng)平臺(tái)上安裝有固定支架，在所述固定支架上設(shè)置有CCD攝像機(jī)和升降電機(jī)，所述CCD攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)低壓斷路器雙金屬片的螺釘螺母；且所述CCD攝像機(jī)的輸出端與圖像采集卡的輸入端相連，所述圖像采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入端相連，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸出端與PLC控制單元的輸入端相連，所述PLC控制單元的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置相連接；由所述CCD攝像機(jī)實(shí)時(shí)捕獲的低壓斷路器雙金屬片的螺釘螺母的圖像信息，經(jīng)圖像采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理得到螺釘螺母的中心坐標(biāo)信息，然后以脈沖形式發(fā)送到PLC控制單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)軸向移動(dòng)平臺(tái)和電機(jī)的位移以調(diào)整螺釘長(zhǎng)度。
[0006]作為優(yōu)選方案，所述升降電機(jī)的絲桿連接有移動(dòng)支架，在所述移動(dòng)支架上設(shè)置有內(nèi)套筒電機(jī)和外套筒電機(jī)，所述內(nèi)套筒電機(jī)的輸出軸與內(nèi)套筒連接，所述外套筒電機(jī)的輸出軸與外套筒連接，所述內(nèi)套筒與外套筒套裝。
[0007]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在所述內(nèi)套筒的頂端設(shè)有用于調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的內(nèi)外螺刀。
[0008]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在所述外套筒電機(jī)的輸出軸上套設(shè)有主齒輪，該主齒輪通過副齒輪與套設(shè)于外套筒上的從齒輪嚙合，從而帶動(dòng)外套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在所述外套筒上還套設(shè)有柔性節(jié)。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在所述移動(dòng)支架的上、下方各安裝一個(gè)光電傳感器，以保證移動(dòng)支架上、下移動(dòng)的極限位置。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述CCD攝像機(jī)位于低壓斷路器雙金屬片螺釘螺母的下方。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述CXD攝像機(jī)與斷路器的間距為80?100mm。
[0013]作為優(yōu)選方案，低壓斷路器雙金屬片的螺母連接有扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器與PLC控制單元相連接。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015]本發(fā)明通過采用視覺定位技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)螺釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)Hough算法計(jì)算出螺釘?shù)闹行淖鴺?biāo)，從而實(shí)現(xiàn)螺釘長(zhǎng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變了傳統(tǒng)手動(dòng)定位調(diào)整的方式，提高了檢測(cè)效率和系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高了低壓斷路器過載保護(hù)的可靠性，具有實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明所涉及的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、(XD攝像機(jī)；2、圖像采集卡；3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；4、PLC控制單元；5、軸向移動(dòng)平臺(tái)；6、雙金屬片；7、雙金屬片的螺釘；8、雙金屬片的螺母；9、內(nèi)外螺刀；10、柔性節(jié)；11、外套筒；12、固定支架；13、升降電機(jī)的絲桿；14、螺母；15、升降電機(jī)；16、內(nèi)套筒；17、內(nèi)套筒電機(jī)；18、外套筒電機(jī)；19、移動(dòng)支架；20、主齒輪；21、副齒輪；22、從齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0020]結(jié)合圖1和圖2所示:本發(fā)明提供的一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，是在放置低壓斷路器的工作架下方設(shè)有一軸向移動(dòng)平臺(tái)5，在所述軸向移動(dòng)平臺(tái)5上安裝有固定支架12，在所述固定支架12上設(shè)置有CCD攝像機(jī)I和升降電機(jī)15，所述CCD攝像機(jī)I對(duì)準(zhǔn)低壓斷路器雙金屬片6的螺釘7和螺母8 ;且所述CXD攝像機(jī)I的輸出端與圖像采集卡2的輸入端相連，所述圖像采集卡2的輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3的輸入端相連，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3的輸出端與PLC控制單元4的輸入端相連，所述PLC控制單元4的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置相連接；所述升降電機(jī)15的絲桿13通過螺母14連接有移動(dòng)支架19，在所述移動(dòng)支架19上設(shè)置有內(nèi)套筒電機(jī)17和外套筒電機(jī)18，所述內(nèi)套筒電機(jī)17的輸出軸與內(nèi)套筒16連接，所述外套筒電機(jī)18的輸出軸與外套筒11連接，所述內(nèi)套筒16與外套筒11套裝。在所述內(nèi)套筒16的頂端設(shè)有用于調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的內(nèi)外螺刀9 ；
[0021]CXD攝像機(jī)I實(shí)時(shí)捕獲的低壓斷路器雙金屬片6的螺釘7和螺母8的圖像信息，由圖像采集卡2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3，再經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3根據(jù)Hough算法處理得到螺釘螺母的中心坐標(biāo)信息，然后以脈沖形式發(fā)送到PLC控制單元4 ；
[0022]PLC控制單元4再將脈沖信號(hào)發(fā)送給軸向移動(dòng)平臺(tái)5的驅(qū)動(dòng)模塊，使軸向移動(dòng)平臺(tái)5左右移動(dòng)；所述的軸向移動(dòng)平臺(tái)5包括X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)及X/Y軸磁柵位移傳感器，通過X/Y軸磁柵位移傳感器反饋軸向移動(dòng)平臺(tái)5的位移信號(hào)，并將這個(gè)位移信號(hào)變成脈沖信號(hào)發(fā)送給PLC控制單元，組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。如步進(jìn)電機(jī)讀取100個(gè)脈沖則產(chǎn)生Imm位移，則X軸磁柵傳感器將Xl坐標(biāo)2.438變成脈沖信號(hào)，使X軸步進(jìn)電機(jī)讀取脈沖產(chǎn)生2.438位移，同理Y軸步進(jìn)電機(jī)讀取脈沖產(chǎn)生3.358的位移；
[0023]PLC控制單元4將反饋的位移脈沖信號(hào)發(fā)送給升降電機(jī)15的驅(qū)動(dòng)模塊，由螺母14帶動(dòng)移動(dòng)支架19上升；延時(shí)20s同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)套筒電機(jī)17和外套筒電機(jī)18，使內(nèi)套筒16旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘7長(zhǎng)度，直至頂跳脫扣裝置；此時(shí)內(nèi)套筒電機(jī)17停止，內(nèi)套筒16固定保持不動(dòng)，PLC控制單元4發(fā)送脈沖信號(hào)給外套筒電機(jī)18，外套筒11上升將雙金屬片6的螺母8鎖緊，然后內(nèi)套筒電機(jī)17、外套筒電機(jī)18以及升降電機(jī)15反轉(zhuǎn)，返回原來的位置。
[0024]作為優(yōu)選方案，在所述外套筒電機(jī)18的輸出軸上套設(shè)有主齒輪20，該主齒輪20通過副齒輪21與套設(shè)于外套筒11上的從齒輪22嚙合，從而帶動(dòng)外套筒11轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將雙金屬片6的螺母8鎖緊。
[0025]作為優(yōu)選方案，在所述外套筒11上還套設(shè)有柔性節(jié)10 ;在所述移動(dòng)支架19的上、下方各安裝一個(gè)光電傳感器，以保證移動(dòng)支架上、下移動(dòng)的極限位置；所述CCD攝像機(jī)I位于低壓斷路器雙金屬片螺釘螺母的下方，最好與斷路器的間距為80?100mm。
[0026]作為優(yōu)選方案，低壓斷路器雙金屬片的螺母8連接有扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器與PLC控制單元4相連接。通過扭矩傳感器測(cè)量外套筒擰螺母的扭矩，以電流的形式傳給PLC控制單元4來控制外套筒11的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于螺母8的鎖緊程度的控制。
[0027]所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3是基于OpenCV軟件平臺(tái)搭建的，用于處理圖像信息，顯示測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出螺釘?shù)闹行淖鴺?biāo)。
[0028]所述的圖像采集卡2采用Aver EZCapture,圖像處理軟件采用OpenCV。
[0029]所述的PLC控制單元采用S7-300。
[0030]本發(fā)明的CXD攝像機(jī)I用于實(shí)時(shí)捕獲雙金屬片的螺釘螺母的圖像；圖像采集卡2是將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并對(duì)采集到的圖片進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、特征提取，即:首先，對(duì)采集到的原始圖片進(jìn)行預(yù)處理，灰度轉(zhuǎn)換、平滑去噪；然后，對(duì)圖像進(jìn)行圖像分割和Canny邊緣檢測(cè)，將圖像的主要特征從背景中分離出來，使其易于識(shí)別。
[0031]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3通過Hough變換算法進(jìn)行計(jì)算螺釘螺母中心坐標(biāo)的計(jì)算并輸出計(jì)算結(jié)果。
[0032]Hough算法是建立在Canny邊緣檢測(cè)基礎(chǔ)之上的。Canny算法使用了拉普拉斯算子，使用兩種不同的閾值分別檢測(cè)強(qiáng)邊緣和弱邊緣，并且僅當(dāng)弱邊緣與強(qiáng)邊緣相連時(shí)才將弱邊緣包含在輸出圖像中，這種方法不容易被噪聲填充，更容易檢測(cè)出真正的弱邊緣。
[0033]最后有必要在此說明的是:以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制；本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的方法，其特征在于:在放置低壓斷路器的工作架下方設(shè)有一軸向移動(dòng)平臺(tái)，在所述軸向移動(dòng)平臺(tái)上安裝有固定支架，在所述固定支架上設(shè)置有CCD攝像機(jī)和升降電機(jī)，所述CCD攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)低壓斷路器雙金屬片的螺釘螺母；且所述CCD攝像機(jī)的輸出端與圖像采集卡的輸入端相連，所述圖像采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入端相連，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸出端與PLC控制單元的輸入端相連，所述PLC控制單元的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置相連接；由所述CCD攝像機(jī)實(shí)時(shí)捕獲的低壓斷路器雙金屬片的螺釘螺母的圖像信息，經(jīng)圖像采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理得到螺釘螺母的中心坐標(biāo)信息，然后以脈沖形式發(fā)送到PLC控制單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)軸向移動(dòng)平臺(tái)和電機(jī)的位移以調(diào)整螺釘長(zhǎng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述升降電機(jī)的絲桿連接有移動(dòng)支架，在所述移動(dòng)支架上設(shè)置有內(nèi)套筒電機(jī)和外套筒電機(jī)，所述內(nèi)套筒電機(jī)的輸出軸與內(nèi)套筒連接，所述外套筒電機(jī)的輸出軸與外套筒連接，所述內(nèi)套筒與外套筒套裝。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在所述內(nèi)套筒的頂端設(shè)有用于調(diào)整低壓斷路器雙金屬片螺釘長(zhǎng)度的內(nèi)外螺刀。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在所述外套筒電機(jī)的輸出軸上套設(shè)有主齒輪，該主齒輪通過副齒輪與套設(shè)于外套筒上的從齒輪嚙合，從而帶動(dòng)外套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在所述外套筒上還套設(shè)有柔性節(jié)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在所述移動(dòng)支架的上、下方各安裝一個(gè)光電傳感器，以保證移動(dòng)支架上、下移動(dòng)的極限位置。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述CCD攝像機(jī)位于低壓斷路器雙金屬片螺釘螺母的下方。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述CCD攝像機(jī)與斷路器的間距為80?IOOmm0
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:低壓斷路器雙金屬片的螺母連接有扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器與PLC控制單元相連接。
【文檔編號(hào)】H01H69/01GK103943422SQ201410206140
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】李秀芹, 杜向陽, 甘宜洋, 賈聰, 徐超 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)