用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统及方法，所述振动信号采集系统包含：机器人本体、安装在所述机器人本体上的采集分析装置，所述采集分析装置用于获取被测设备的振动特征值；以及与所述机器人本体通迅连接的终端监控平台，所述终端监控平台用于根据被测设备的振动特征值进行显示及预警处理。本发明专利技术通过采集并分析被测设备的高速视觉图像，从而在非接触模式下得到被测设备的振动特征值，再传输至终端终端监控平台进行显示及预警处理，其检测效率高，装置简单，成本较低。较低。较低。

【技术实现步骤摘要】
用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力行业噪声信号采集分析
，尤其涉及一种用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统及振动信号采集方法。

技术介绍

[0002]随着电网建设的进一步推进，电网的运检体量随之增加，运检体制的改革也越来越深入，数字化运维体系、智能运维方式正逐步取代传统的运维模式。变电站智能巡检机器人作为智慧电网中的重要一环，在日常的变电站设备巡检中扮演的角色越来越重要。传统的检测方式主要通过采集电力设备的温度、可见光、超声、振动等信号进行状态分析，而现有的机器人能够通过红外探头、可见光摄像头、超声传感器等非接触式手段获取电力设备的温度、可见光及超声信号，但是振动信号采集一般需要通过接触振动传感器获取信号，而非接触方式如激光测振其测试效率低、成本高且装置复杂，难以实现与巡检机器人的结合。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统及方法，非接触式采集被测设备的高速视觉图形，并进行处理得到该被测设备的振动特征值，其检测效率高，装置简单，成本低，可直接安装在巡检机器人上，使用方便。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提出了一种用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统，包含：
[0005]采集分析装置，其用于采集被测设备的高速视觉图像，并分析得到被测设备的振动特征值；
[0006]终端监控平台，其用于根据被测设备的振动特征值进行显示、预警处理。
[0007]进一步地，还包含机器人本体，所述采集分析装置位于所述机器人本体上，所述机器人本体与所述终端监控平台通讯连接，用于传输被测设备的振动特征值至所述终端监控平台。
[0008]进一步地，所述机器人本体上设有通讯平台，所述通讯平台与所述终端监控平台无线通讯连接。
[0009]进一步地，所述采集分析装置包含：
[0010]图像采集模块，其用于非接触式采集被测设备的高速视觉图像；
[0011]数据处理模块，其与所述图像采集模块连接，用于对所述被测设备的视觉图像信息进行处理，以得到被测设备的振动特征值；
[0012]通讯模块，其与所述通讯平台通讯连接。
[0013]进一步地，所述通讯模块与所述通讯平台无线通讯连接或有线通讯连接。
[0014]进一步地，所述采集分析装置还包含：存储模块，其用于储存被测设备的振动特征值，减少所述通讯模块的数据传输数量，并避免在采集分析装置通讯失效时造成数据的丢失。
[0015]进一步地，所述采集分析装置还包含：光照模块，其用于在采集高速视觉图像时对被测设备进行补光，所述光照模块与图像采集模块同步工作。
[0016]进一步地，所述采集分析装置还包括电源模块，电源模块用于对采集分析装置进行供电。
[0017]进一步地，所述图像采集模块包括光学镜头和相机，所述光学镜头安装在所述相机上，用于采集被测设备的高速视觉图像。
[0018]进一步地，所述相机为工业相机。
[0019]本专利技术还提出了一种非接触式振动信号采集方法，包含以下步骤：
[0020]采集并分析被测设备的高速视觉图像，以得到该设备的振动特征值；
[0021]将该振动特征值传输至终端监控平台进行显示及预警处理。
[0022]进一步地，所述分析被测设备的高速视觉图像以得到该设备的振动特征值的方法，包含：
[0023]a、对所采集的高速视觉图像进行滤波去噪处理，提高图像质量；
[0024]b、对滤波后的图像进行增强处理，增强图像中的特征信息；
[0025]c、对增强后的图像进行设备的振动位移提取，得到该设备的原始振动信号；
[0026]d、根据该设备的原始振动信号，并结合该设备的振动特性，计算得到设备的振动特征值。
[0027]进一步地，采用中值滤波法对所采集的高速视觉图形信息进行滤波去燥处理，所述中值滤波法的计算公式为：
[0028]g(x,y)＝med{f(x
‑
i,y
‑
i)}(i,j)∈S
[0029]其中，f(x,y)，g(x,y)分别为原始图像和处理后图像，S为模板窗口。
[0030]进一步地，采用直方图增强技术对滤波后的图像进行增强处理，所述直方图增强技术的计算公式为：
[0031][0032]其中，X、Y分别代表图像处理后灰度以及直方图处理的灰度，P
X
(X)为将原图像的直方图信息，P
Y
(Y)为改变成均匀分布后的直方图。
[0033]进一步地，所述对增强后的图像进行设备的振动位移提取，得到该设备的原始振动信号的方法，包含以下步骤：
[0034]对增强后的图像进行卷积运算，获得t0时刻的图像θ方位的局部相位φ
θ
(x,y,t0)和局部振幅A
θ
(x,y,t0)：
[0035][0036]φ
θ
(x,y,t0)＝m
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0037]式中，I(x,y,t0)表示在空间位置(x,y)处和t0时刻的增强后的图像的亮度，表示复数滤波器，m表示常数，意味着随着时间的推移相位的局部相位恒定轮廓不变；
[0038]公式(4)两边分别对时间t求偏导，得到：
[0039][0040]式中，u和v分别表示图像x，y轴方向上的速度；
[0041]求解式(5)可得：
[0042][0043]式中，和
[0044]再对式(6)进行积分求解，，即可得到该设备的原始振动信号Δy：
[0045][0046]式中，η表示一个极小的正数，目的是防止分母为0；α表示位移系数，用于将速度转换为位移，β为下采样倍率。
[0047]进一步地，所述设备的振动特征值包括：主频、主频比重及频率复杂度，其中，
[0048]主频表示频域信号最大幅值对应的频率：
[0049]A1＝arg max(X
f
)
[0050]其中，X
f
表示频率振动信号；
[0051]主频比重表示频域信号最大幅值占频谱总能量比重：
[0052][0053]其中，X
fi
表示第i频点的振动幅值；
[0054]频率复杂度表示各频率下谐波比重与其自然对数的加权和，反映的是设备整体机械稳定性状态：
[0055][0056]其中，X
fj
表示50Hz及其谐波频点的振动幅值。
[0057]本专利技术具有以下优势：
[0058]本专利技术通过图像采集模块对被测设备的高速视觉图像进行采集，再通过数据处理模块进行处理，从而在非接触模式下得到被测设备的振动特征值，然后再通过通讯模块和机器人本体上的机器人通讯平台传输至终端终端监控平台进行显示及预警处理，其检测效率高，同时成本低，且装置简单，直接安装在巡检机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电力巡检机器人的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，包含：机器人本体，采集分析装置，所述采集分析装置位于所述机器人本体上，用于采集并分析被测设备的高速视觉图像，以得到被测设备的振动特征值；终端监控平台，其与所述机器人本体通讯连接，用于根据被测设备的振动特征值进行显示、预警处理。2.如权利要求1所述的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，所述机器人本体上设有通讯平台，所述通讯平台与所述终端监控平台无线通讯连接。3.如权利要求1所述的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，所述采集分析装置包含：图像采集模块，其用于非接触式采集被测设备的高速视觉图像；数据处理模块，其与所述图像采集模块连接，用于对所述被测设备的视觉图像信息进行处理，以得到被测设备的振动特征值；通讯模块，其与所述机器人本体通讯连接，用于将被测设备的振动特征值传输至所述机器人本体上。4.如权利要求3所述的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，所述采集分析装置还包含光照模块，其用于在采集被测设备的高速视觉图像时对被测设备进行补光，所述光照模块与图像采集模块同步工作。5.如权利要求3所述的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，所述采集分析装置还包含：存储模块，其用于储存被测设备的振动特征值，减少所述通讯模块的数据传输数量，并避免在采集分析装置通讯失效时造成数据的丢失；电源模块，电源模块用于对采集分析装置进行供电。6.如权利要求3所述的非接触式振动信号采集系统，其特征在于，所述通讯模块与所述机器人本体无线通讯连接或有线通讯连接。7.一种利用权利要求1
‑
6任一项所述的非接触式振动信号采集系统进行振动信号采集的方法，其特征在于，包含以下步骤：采集并分析被测设备的高速视觉图像，以得到该设备的振动特征值；将该振动特征值传输至终端监控平台进行显示及预警处理。8.如权利要求7所述的非接触式振动信号采集方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宇鹰，王枭，彭鹏，袁国刚，柯楠，何诚硕，姜黛琳，
申请(专利权)人：上海睿深电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：