CN111128539A - 一种基于三维图像识别的配变智能接线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，涉及一种工业化自动接线技术领域，包括设于型材框架底部位置的调节变压器旋转机构、以及设于型材框架上部的配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构，以及设于型材框架顶部的工业相机和驱动机构；其中通过工业相机对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作，通过调节变压器旋转机构的位姿调整，结合工业相机的准确定位，配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构的定位压接，实现自动化接线，有效规避人工接线的风险和成本，促进变压器领域的智能接线试验。适用于变压器的接线。

Description

一种基于三维图像识别的配变智能接线装置

技术领域

本发明涉及工业化自动接线技术领域，具体是一种基于三维图像识别的配变智能接线装置。

背景技术

目前，各地的接线方式仍主要依靠人力，在智能制造的时代背景下，智能接线装置也成为了焦点，对变压器的接线提出了更高的要求，出于对人力成本，安全隐患，接线效率，自动化转型等众多因素的考虑，急需将人工接线的传统配变接线方式转型为自动化的现代智能配变接线方式。

专利申请号201420537084.8公开了一种智能变电站3/2接线的模块化配置，使智能变电站3/2接线简单化，方便厂家生产、拼装和调试以及使用后期的更换及运维，可应用于配变智能接线装置，但对于二次侧接线装置的自动接线装置还处于空白。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，主要对配电变压器接线进行自动化设计，旨在通过视觉识别***和自动接线***，实现配电变压器的智能接线。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括调节变压器旋转机构、配电一次侧接线机构、配电二次侧接线机构、工业相机和驱动机构，所述调节变压器旋转机构设于型材框架底部位置，一次侧接线机构和配电二次侧接线机构设于型材框架上部，同时工业相机和驱动机构设于型材框架顶部；所述调节变压器旋转机构包括旋转电机、旋转盘与变压器周转支架，其中旋转电机通过电机支架安装在型材框架底部中间位置，旋转盘安装在旋转电机的输出轴上，同时变压器周转支架固定安装在旋转盘的上表面上；所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑与压线接头，其中压线接头安装在绝缘压板支撑的底端侧面，用来和变压器的上表面进行接触，并对变压器进行定位，同时绝缘压板支撑和驱动机构固定连接在一起，通过驱动机构驱动绝缘压板支撑带动压线接头与待接线变压器的高压套管对接。

所述配电二次侧接线机构包括气缸、二次侧缓冲板、滑块、滑轨与绝缘隔板，绝缘隔板连接于驱动机构，同时绝缘隔板的底端连接有滑轨，滑轨的底面滑动安装有滑块，滑块配合可在滑轨内滑动，气缸与二次侧缓冲板均设于滑块上，同时气缸的外侧设置有夹爪，并通过伸缩杆控制夹爪的伸缩。

作为本发明进一步的方案：所述驱动机构包括齿条、齿轮和驱动电机，所述驱动电机安装在型材框架的顶端，同时驱动电机的输出轴上安装有齿轮，通过啮合连接齿条，齿条连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板，通过驱动电机带动齿轮转动，从而通过齿条来控制绝缘压板支撑和绝缘隔板。

作为本发明进一步的方案：所述压线接头采用类机械爪结构，同时压线接头两侧安装一部分环氧树脂垫块。

作为本发明进一步的方案：所述驱动机构由三个互相垂直方向的齿条、齿轮与驱动电机组成，用于控制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的X、Y、Z轴方向的行程。

作为本发明进一步的方案：所述齿轮与驱动电机的输出轴共轴，为增强运动过程中的稳定性，一般一个驱动电机的输出端通过刚性轴同时连接两套齿轮齿条***。

作为本发明进一步的方案：所述驱动电机对应设置有接近开关与行程开关，接近开关与行程开关用于限制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构Z轴方向的位移。

作为本发明进一步的方案：所述配电二次侧接线机构均从背离配电一次侧接线机构的方向出线，且配电二次侧接线机构另外一侧用绝缘隔板进行绝缘。

作为本发明进一步的方案：所述接线机构的N相单独用一个电机进行控制，保障接线功能。

作为本发明进一步的方案：所述二次侧接线机构的a、b、c三相夹具带电部分距离最小为45mm。

作为本发明再进一步的方案：所述二次侧接线机构的接线端的材料选用刚性材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过调节变压器旋转机构的位姿调整，工业相机的准确定位，配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构的定位压接，实现自动化接线，有效规避人工接线的风险和成本，促进变压器领域的智能接线。

2、本发明的结构紧凑，运行稳定，安装方便，结构模块化，功能一体化，易于加工，成本低廉，为配变智能接线领域的自动化和智能化发展提供了载体，为日后的一体化智能接线***的实现提供了保障。

附图说明

图1是本发明整体结构立体图；

图2是本发明整体结构主视图；

图3是图2中A位置放大图；

图4是图2中B位置放大图；

图5是本发明整体结构侧视图；

图6是图5中C-C位置剖视图。

如图所示：1、旋转电机；2、旋转盘；3、变压器周转支架；4、型材框架；5、气缸；6、二次侧缓冲板；7、滑块；8、滑轨；9、绝缘隔板；10、接近开关；11、行程开关；12、齿条；13、工业相机；14、齿轮；15、驱动电机；16、绝缘压板支撑；17、压线接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，包括调节变压器旋转机构、配电一次侧接线机构、配电二次侧接线机构、工业相机13和驱动机构，所述调节变压器旋转机构设于型材框架4底部位置，一次侧接线机构和配电二次侧接线机构设于型材框架4上部，同时工业相机13和驱动机构设于型材框架4顶部，调节变压器旋转机构用于调整待接线变压器的位态，工业相机13用于对变压器的高、低压套管进行扫描定位，将采集到的定位信息进行分析处理，并通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作，从而完成变压器的自动化接线工作。

其中，所述调节变压器旋转机构包括旋转电机1、旋转盘2与变压器周转支架3，其中旋转电机1通过电机支架安装在型材框架4底部中间位置，旋转盘2安装在旋转电机1的输出轴上，同时变压器周转支架3固定安装在旋转盘2的上表面上；采用这样的结构设置，其工作原理：将待接线变压器置于变压器周转支架3上，通过旋转电机1驱动旋转盘2转动，进而带动变压器周转支架3上的待接线变压器一起转动，从而实现调整待接线变压器的位姿。

其中，所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑16与压线接头17，其中压线接头17安装在绝缘压板支撑16的底端侧面，用来和变压器的上表面进行接触，并对变压器进行定位，同时绝缘压板支撑16和驱动机构固定连接在一起，通过驱动机构驱动绝缘压板支撑16带动压线接头17与待接线变压器的高压套管对接。

优选的，所述压线接头17采用机械爪结构，采用这样的结构设置，可以高效、便捷的实现待接线变压器与接线端子的接触与定位。

优选的，所述压线接头17两侧安装一部分环氧树脂垫块，增加爬电距离。

根据本发明的一个优选实施例，在实际应用中，通过工业相机13定位变压器高压套管的具体空间位置，经由驱动机构控制压线接头17的空间三维坐标，最终与待接线变压器的高压套管完全接触；同时压线接头17的运动方式为优先调整水平方向的位置，最后自上而下进行压接。

其中，所述配电二次侧接线机构包括气缸5、二次侧缓冲板6、滑块7、滑轨8与绝缘隔板9，绝缘隔板9连接于驱动机构，同时绝缘隔板9的底端连接有滑轨8，滑轨8的底面滑动安装有滑块7，滑块7配合可在滑轨8内滑动，气缸5与二次侧缓冲板6均设于滑块7上，同时气缸5的外侧设置有夹爪，并通过伸缩杆控制夹爪的伸缩；采用这样的结构设置，其工作原理：通过驱动机构驱动绝缘隔板9带动滑轨8上下移动，再通过气缸5驱动夹爪的伸缩，实现夹爪驱动压针安装座与待接线变压器的低压套管对接，并实现压接。

优选的，所述绝缘隔板9的作用在于保证设备与周围施工人员的安全，同时所述滑块7与滑轨8用于调节夹爪与气缸5的导向。

根据本发明的一个优选实施例，在实际应用中，对于二次侧接线端子需要双重定位，第一次由工业相机13配合驱动机构进行粗定位，第二次由气缸5调整压针安装座进行最终的精准接线定位；同时为保证二次侧接线处能够接触牢固，在夹爪内侧安装气缸5，可以实现一定行程范围内的夹爪张合调整，可以满足于不同类型变压器，对接线处的接触范围进行调节。

其中，所述驱动机构包括齿条12、齿轮14和驱动电机15，所述驱动电机15安装在型材框架4的顶端，同时驱动电机15的输出轴上安装有齿轮14，通过啮合连接齿条12，齿条12连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑16以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板9，通过驱动电机15带动齿轮14转动，从而通过齿条12来控制绝缘压板支撑16和绝缘隔板9。

优选的，本发明所述的驱动机构由三个互相垂直方向的齿条12、齿轮14与驱动电机15组成，用于控制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的X、Y、Z轴方向的行程，压线接头17的位置调整依靠互相垂直方向的齿条12、齿轮14进行传动，其中，齿轮14依靠驱动电机15驱动，实现压线接头17的位置调整。

优选的，所述齿轮14与驱动电机15的输出轴共轴，为增强运动过程中的稳定性，一个驱动电机15的输出端通过刚性轴同时连接两套齿轮齿条***。

优选的，所述驱动电机15对应设置有接近开关10与行程开关11，接近开关10与行程开关11用于限制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构Z轴方向的位移，保证配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构不会发生相互碰撞干涉，避免破坏本体结构。

需要说明的是，因为配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的电压等级差别比较大，配电一次侧接线机构的理论最高电压为20kv，为保证工作过程中的绝缘距离，配电二次侧接线机构均从背离配电一次侧接线机构的方向出线，另外一侧用绝缘隔板9进行绝缘，因此配电一次侧接线机构所使用的绝缘压板支撑16与配电二次侧接线机构所使用的绝缘隔板9尺寸略有差异，且配电二次侧接线机构的接线处要求有一定范围内的可调余量以满足对不同变压器的接线要求。

根据本发明的一个优选实施例，在实际应用中，10Kv配电变压器二次侧共有四个接线端子分别为a、b、c和N，根据现场实际变压器模型测量可知，在容量为200KvA-630KvA的10Kv变压器中a、b、c三相间距尺寸变化不大，而N相同a相间的距离差异很大；考虑到以上因素，同时为了保障接线效率，将a、b、c三相的接线机构并联，同步运动，N相的接线机构单独用一个电机进行控制，保障接线功能。

根据本发明的一个优选实施例，在实际应用中，当接线变压器的容量为630KvA的10Kv时，理论上做接线工作时二次侧电压会最高，根据计算得知，二次侧电压最高为800v左右，电压较小同时考虑到气缸气管等安装空间，设置a、b、c三相夹具带电部分最小距离为45mm，因此本装置的距离选用60mm。

根据本发明的一个优选实施例，在实际应用中，由于不同厂家配电变压器接线端子加工工艺不同，这就导致了不同厂家变压器接线端子加工精度不同，考虑到二次侧接线铜牌垂直度以及铜牌接线端面同基准端面的平行度，为保障接线质量、接线成功率以及后续试验的可靠性，二次侧接线机构的连接处的设计为可微调的柔性机构，保证在一定范围内能够根据接线端子的情况自动做出调整，同时对于接线端一般而言都是钢性接触的，且需要保证足够的接触面积。

本发明的工作流程：

工作前，首先确保型材框架4的稳定性和牢固性，将配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构调整至一定高度的安全距离，然后利用叉车将待加工变压器放置于变压器周转支架3上，最后通过旋转电机1带动旋转盘2对变压器的方位进行适当的调整，使变压器的绝缘子接线端子排列与配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构保持平行；

工作时，要保证变压器处于接地状态，首先通过工业相机13对变压器的接线端子进行识别定位，而后由驱动电机15驱动齿轮12沿齿条14进行相应的运动，使配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构分别与变压器的高、低压绝缘端子接触，最后通过驱动机构驱动配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构工作，从而完成试验的自动化接线工作；

工作结束后，关闭电源，将配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构复位为初始工作状态，利用叉车将被加工变压器移出变压器周转支架3，完成一次接线作业。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，包括调节变压器旋转机构、配电一次侧接线机构、配电二次侧接线机构、工业相机(13)和驱动机构，其特征在于：所述调节变压器旋转机构设于型材框架(4)底部位置，配电一次侧接线机构和配电二次侧接线机构设于型材框架(4)上部，同时工业相机(13)和驱动机构设于型材框架(4)顶部；所述调节变压器旋转机构包括旋转电机(1)、旋转盘(2)与变压器周转支架(3)，其中旋转电机(1)通过电机支架安装在型材框架(4)底部中间位置，旋转盘(2)安装在旋转电机(1)的输出轴上，同时变压器周转支架(3)固定安装在旋转盘(2)的上表面；所述配电一次侧接线机构包括绝缘压板支撑(16)与压线接头(17)，其中压线接头(17)安装在绝缘压板支撑(16)的底端侧面，同时绝缘压板支撑(16)和驱动机构固定连接在一起；

所述配电二次侧接线机构包括气缸(5)、二次侧缓冲板(6)、滑块(7)、滑轨(8)与绝缘隔板(9)，绝缘隔板(9)连接于驱动机构，同时绝缘隔板(9)的底端连接有滑轨(8)，滑轨(8)的底面安装有滑块(7)，滑块(7)在滑轨(8)内滑动，气缸(5)与二次侧缓冲板(6)均设于滑块(7)上，同时气缸(5)的外侧设置有夹爪，并通过伸缩杆进一步控制夹爪。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述驱动机构包括齿条(12)、齿轮(14)和驱动电机(15)，所述驱动电机(15)安装在型材框架(4)的顶端，同时驱动电机(15)的输出轴上安装有齿轮(14)，通过啮合连接齿条(12)，齿条(12)连接于配电一次侧接线机构的绝缘压板支撑(16)以及配电二次侧接线机构的绝缘隔板(9)。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述压线接头(17)采用类机械爪结构，同时压线接头(17)两侧安装一部分环氧树脂垫块。

4.根据权利要求2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述驱动机构由三个互相垂直方向的齿条(12)、齿轮(14)与驱动电机(15)组成，用于控制配电一次侧接线机构与配电二次侧接线机构的X、Y、Z轴方向的行程。

5.根据权利要求2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述齿轮(14)与驱动电机(15)的输出轴共轴，一个驱动电机(15)的输出端通过刚性轴同时连接两套齿轮齿条***。

6.根据权利要求2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述驱动电机(15)对应设置有接近开关(10)与行程开关(11)。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述接线机构的N相单独用一个电机进行控制。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述配电二次侧接线机构均从背离配电一次侧接线机构的方向出线，且配电二次侧接线机构另外一侧用绝缘隔板(9)进行绝缘。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述二次侧接线机构的a、b、c三相夹具带电部分距离最小为45mm。

10.根据权利要求1或2所述的一种基于三维图像识别的配变智能接线装置，其特征在于：所述二次侧接线机构的接线端的材料选用刚性材料。

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