一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法技术

本发明专利技术公开一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法，该方法的具体步骤是：（1）通过工业相机的摄像头获取硅钢片表面区域图像；（2）通过工业相机中的图像处理器对获取到的硅钢片图像进行处理，以确定硅钢片边缘与角点位置。（3）工业相机将硅钢片的边缘与角点位置信息发送给控制系统，控制系统根据不同滑石片的粘贴顺序与间隔要求，以及硅钢片的边缘与角点位置信息来确定每一个滑石片的粘贴点位置；同时，控制系统调控贴片装置根据设定的滑石片的粘贴顺序进行贴片作业。本发明专利技术方法通过单帧图像提取的三维硅钢片表面特征信息，即可计算出贴片装置在二维平面内的相对偏差量，进而可实现在三维空间目标粘贴点的准确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法
本专利技术涉及特高压变压器硅钢片的视觉检测以及按要求自动粘贴滑石片，具体是一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法。
技术介绍
电力工业是关系国民经济全局的重要基础产业，是关乎千家万户安居乐业的基本保障，电力工业的发展与国民经济的整体发展息息相关。由于特高压输电具备超远距离、超大容量、低损耗等特点，建设特高压电网，促进大煤电、大水电、大核电、大规模可再生能源建设，能够推进资源的集约开发和高效利用，缓解环境压力，节约土地资源，实现能源资源在全国乃至更大范围的优化配置，具有显著的经济效益和社会效益。特高压变压器是建设特高压电网必不可缺的电力设备。然而，特高压变压器结构非常特殊，它是由主体变、补偿变和调压变等三个变压器组合而成。三个变压器都有独立的铁芯，相互之间通过电气连接，励磁特性非常复杂，导致励磁涌流特点与常规变压器有较大的差异，如涌流衰减慢，调压变激磁绕组电流二次谐波含量低等。其中，大功率变压器的铁芯重量可达180吨，由长达6000毫米、宽1100毫米左右、厚度0.3毫米的硅钢片依照制造工艺层叠制造而成。一般情况下，冷却层的移动、破损会导致震动增强，接着又会导致产生螺旋效应，使得冷却液过热，大大降低变压器的性能。为有效解决特高压变压器铁芯散热问题，改善其稳定性能，可以在硅钢片上粘贴一定数量、排列有序的滑石片。目前，国内粘贴滑石片几乎都是采用人工粘贴的方式，耗时耗力，粘贴效果也达不到要求，薄而锋利的硅钢片也对工人人身构成潜在的安全危害。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法。该检测方法根据对单帧图像提取的硅钢片表面特征信息进行视觉处理，提取出二维平面内的边缘与角点，然后计算出在边缘与角点处粘贴滑石片的偏移量，不涉及到大规模矩阵变换，计算量不大，使得图像特征的变化和运动机构之间不存在非线性耦合，可实现在三维空间滑石片粘贴位置的精确定位。本专利技术解决所述方法技术问题所采用的技术方案是，设计一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法，用于硅钢片表面的检测、定位以及滑石片的粘贴，其特征在于该方法的具体步骤是：(1)硅钢片图像获取：通过工业相机的摄像头获取硅钢片表面区域图像；(2)硅钢片边缘与角点位置确定：通过工业相机中的图像处理器对获取到的硅钢片图像进行处理，以确定硅钢片边缘与角点位置，具体过程为：1)为提高硅钢片表面特征提取的可靠性和精确度，需要进行图像去噪和图像增强，具体是采用高斯滤波器平滑图像，来抑制噪声；采用直方图均衡化增强图像对比度，以便于图像分割；2)采用改进的Canny边缘检测方法识别出硅钢片的边缘，识别出的边缘主要有水平边与斜边，以确定在硅钢片边缘处滑石片的粘贴位置；3)插值补全边缘检测算法提取出边缘中的缺失点，之后采用高斯低通滤波器进一步消除噪声干扰，并对插值滤波后的边缘点进行Hough直线拟合；计算出两条直线的交点，即得到硅钢片角点位置；(3)滑石片贴片工艺：工业相机将硅钢片的边缘与角点位置信息发送给控制系统，控制系统根据不同滑石片的粘贴顺序与间隔要求，以及硅钢片的边缘与角点位置信息来确定每一个滑石片的粘贴点位置；同时，控制系统调控贴片装置根据设定的滑石片的粘贴顺序进行贴片作业。与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术方法通过单帧图像提取的三维硅钢片表面特征信息，即可计算出贴片装置在二维平面内的相对偏差量，进而可实现在三维空间目标粘贴点的准确定位。本专利技术装置通过工业相机在获取硅钢片表面二维信息时进行边缘检测与角点检测，并实时进行目标粘贴点定位，避免了普通相机标定过程中大量的矩阵变换，大大减少了标定与计算时间，显著提高了系统的实时性，一方面避免了建立复杂的相机成像模型，另一方面增强了相机标定的精度、鲁棒性和适应性。在图像检测的过程中实现了边缘与角点检测，简化了实时定位的算法，降低了对贴片装置的要求。附图说明图1为适用于本专利技术基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法一种实施例的贴片装置结构示意图；图中，1-震动送料器、2-不锈钢胶桶、3-副滑车机构、4-真空吸附器、5-升降双轴气缸、6-水平双轴气缸、7-主滑车机构、8-滑轨、9-可移动式工作台、10-不锈钢单轨道、11-工业相机、12-光源、13-光源控制器、14-存片槽、15-控制系统、17-硅钢片。图2与图3均为本专利技术基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法一种实施例所适用的硅钢片基本片型示意图，剪切角度均为45度，实际片型不限于此。图4为本专利技术基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法一种实施例的滑石片粘贴示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术设计的基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法(以下简称贴片方法，参见图1-4)，主要应用于工业现场，硅钢片表面的检测、定位与粘贴滑石片同时进行，检测与目标粘贴点定位算法充分适应工业现场情况，利用硅钢片表面图像得到目标粘贴点的位置信息，使得图像特征的变化和运动机构之间不存在非线性耦合，该方法的具体步骤是：(1)硅钢片图像获取：通过工业相机的摄像头获取硅钢片表面区域图像；(2)硅钢片边缘与角点位置确定：通过工业相机中的图像处理器对获取到的硅钢片图像进行处理，以确定硅钢片边缘与角点位置，具体过程为：1)为提高硅钢片表面特征提取的可靠性和精确度，需要进行图像去噪和图像增强，具体是采用高斯滤波器平滑图像，来抑制噪声；采用直方图均衡化增强图像对比度，以便于图像分割；2)采用改进的Canny边缘检测方法识别出硅钢片的边缘，识别出的边缘主要有水平边与斜边，以确定在硅钢片边缘处滑石片的粘贴位置；3)插值补全边缘检测算法提取出边缘中的缺失点，之后采用高斯低通滤波器进一步消除噪声干扰，并对插值滤波后的边缘点进行Hough直线拟合；计算出两条直线的交点，即得到硅钢片角点位置；(3)滑石片贴片工艺：工业相机将硅钢片的边缘与角点位置信息发送给控制系统，控制系统根据不同滑石片的粘贴顺序与间隔要求，以及硅钢片的边缘与角点位置信息来确定每一个滑石片的粘贴点位置；同时，控制系统调控贴片装置根据设定的滑石片的粘贴顺序进行贴片作业。硅钢片的边缘与角点位置处的滑石片贴片工艺与其中间部位的工艺不同，具体为：当滑石片的粘贴点位于角点时，调整贴片装置的位置，使得滑石片圆心距离硅钢片两边边缘各为7mm；当滑石片的粘贴点位于水平边时，若是加密状态，调整贴片装置的位置，使得滑石片圆心距离边缘为7mm，第一个滑石片与第二个滑石片圆心间距为30mm，之后圆心间距调整为60mm；若是不加密状态，调整贴片装置的位置在硅钢片上、下平行边间隔贴片，且滑石片圆心间距为60mm；当滑石片的粘贴点位于斜边时，调整贴片装置的位置，使得滑石片圆心距离斜边7mm。该实施例中，滑石片为纽扣型，直径12mm，厚度4mm，尺寸偏差±0.05mm；在相机引导下实现四周(含斜边)粘接时，能确保滑石片中心距边必须7mm，长度方向间距约为30mm，总的间距等分，浮动范围控制在25-30mm以内；中间部分间距约为60mm，错列菱形布置，可浮动范围控制在55-60mm左右；长度方向与两侧边滑石片冲齐。进一步的，本专利技术提供一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法，用于硅钢片表面的检测、定位以及滑石片的粘贴，其特征在于，该方法的具体步骤是：（1）硅钢片图像获取：通过工业相机的摄像头获取硅钢片表面区域图像；（2）硅钢片边缘与角点位置确定：通过工业相机中的图像处理器对获取到的硅钢片图像进行处理，以确定硅钢片边缘与角点位置，具体过程为：1）为提高硅钢片表面特征提取的可靠性和精确度，需要进行图像去噪和图像增强，具体是采用高斯滤波器平滑图像，来抑制噪声；采用直方图均衡化增强图像对比度，以便于图像分割；2）采用改进的Canny边缘检测方法识别出硅钢片的边缘，识别出的边缘主要有水平边与斜边，以确定在硅钢片边缘处滑石片的粘贴位置；3）插值补全边缘检测算法提取出边缘中的缺失点，之后采用高斯低通滤波器进一步消除噪声干扰，并对插值滤波后的边缘点进行Hough直线拟合；计算出两条直线的交点，即得到硅钢片角点位置；（3）滑石片贴片工艺：工业相机将硅钢片的边缘与角点位置信息发送给控制系统，控制系统根据不同滑石片的粘贴顺序与间隔要求，以及硅钢片的边缘与角点位置信息来确定每一个滑石片的粘贴点位置；同时，控制系统调控贴片装置根据设定的滑石片的粘贴顺序进行贴片作业。...

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉检测的特高压变压器铁芯贴片方法，用于硅钢片表面的检测、定位以及滑石片的粘贴，其特征在于，该方法的具体步骤是：（1）硅钢片图像获取：通过工业相机的摄像头获取硅钢片表面区域图像；（2）硅钢片边缘与角点位置确定：通过工业相机中的图像处理器对获取到的硅钢片图像进行处理，以确定硅钢片边缘与角点位置，具体过程为：1）为提高硅钢片表面特征提取的可靠性和精确度，需要进行图像去噪和图像增强，具体是采用高斯滤波器平滑图像，来抑制噪声；采用直方图均衡化增强图像对比度，以便于图像分割；2）采用改进的Canny边缘检测方法识别出硅钢片的边缘，识别出的边缘主要有水平边与斜边，以确定在硅钢片边缘处滑石片的粘贴位置；3）插值补全边缘检测算法提取出边缘中的缺失点，之后采用高斯低通滤波器进一步消除噪声干扰，并对插值滤波后的边缘点进行Hough直线拟合；计算出两条直线的交点，即得到硅钢片角点位置；（3）滑石片贴片工艺：工业相机将硅钢片的边缘与角点位置信息发送给控制系统，控制系统根据不同滑石片的粘贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海永，任亚非，李泽楠，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12