CN112540564B - 一种配电变压器的接线***及接线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电变压器的接线***及接线方法，所述接线***包括图像采集模块、接线模块以及控制模块等，其控制模块利用所述图像采集模块采集的图像控制所述接线模块工作，实现了配电变压器接线的自动化，大大提高了配电变压器的接线效率。而且，其通过3D扫描仪和图像处理控制单元实现了配电变压器接线端子的初始旋转定位和二次定位，提高了接线的准确性。

Description

一种配电变压器的接线***及接线方法

技术领域

本发明涉及配电变压器接线技术领域，尤其涉及一种配电变压器的接线***及接线方法。

背景技术

配电变压器是配电网的使用量较大的物资之一，因此，配电网的检测需求量较大，但是，目前配电网主要靠人工进行检测，自动化程度低，不能满足大批量配电网的检测需求；而且，检测设备离散，检测设备离散，集成度低，对试验人员的专业性要求高；另外，配电变压器的人工接线效率较低，接线时间长，极大地限制了配电网的检测。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种配电网的接线***及接线方法，其自动化程度高、接线效率高且接线时间短。

为实现本发明的发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种配电变压器的接线***，包括图像采集模块、接线模块以及控制模块，所述控制模块包括总控单元、PLC控制器和图像处理控制单元，所述总控单元通过所述PLC控制器控制所述图像采集模块和所述接线模块工作。

作为上述方案的优选，所述接线模块包括配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构、配变位姿调整台和配变接线框架，所述配变位姿调整台设置在所述配变接线框架的内部，所述配变一次侧接线机构和所述配变二次侧接线机构对称设置在所述配变接线框架的两侧。

作为上述方案的优选，所述图像采集模块包括3D扫描仪和支架，所述3D扫描仪通过所述支架连接所述配变接线框架的正上方。

作为上述方案的优选，所述配变一次侧接线机构包括第一本体、第一驱动机构、导向机构以及第一接线夹具，所述第一本体与所述配变接线框架相连接，所述第一驱动机构、所述导向机构以及所述第一接线夹具均设置在所述第一本体上。

作为上述方案的优选，所述配变二次侧接线机构包括第二本体、第二驱动机构、自适应调整机构以及第二接线夹具，所述第二本体与所述配变接线框架相连接，所述第二驱动机构驱动所述自适应调整机构带动所述第二接线夹具旋转。

作为上述方案的优选，所述配变接线框架上设置有至少一个接近开关。

作为上述方案的优选，所述配变接线框架上还设置有限位开关。

本发明还公开了一种配电变压器的接线方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：建立初始模型数据库；

S2：图像识别并进行初始旋转定位；

S3：配电变压器智能接线机构与扫描传感器的快速标定；

S4、自适应地扫描测量精确二次定位；

S5、测量反馈过程中的初始模型更新。

作为上述方案的优选，步骤S1包括：

S11：将配电变压器的接线端子的初始三维模型导入图像处理控制单元；

S12：图像处理控制单元根据初始模型的模型特征和定位要求将三维模型转换为局部特定区域的目标模型点云。

作为上述方案的优选，步骤S2包括：

S21：总控单元向PLC控制器发送复位指令，然后PLC控制器控制配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及配变位姿调整台向靠近接近开关的方向移动，直到触发接近开关，并且接近开关向PLC控制器发送到位信号；

S22：当配电变压器到达配变位姿调整台上后，图像处理控制单元控制3D扫描仪对配电变压器的接线端子进行拍照得到三维立体图像，然后3D扫描仪将所述三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元；

S23：图像处理控制单元将3D扫描仪传输的配变三维点云数据与目标模型点云进行比对，以确定配电变压器的接线端子的旋转角度，并将该旋转角度传输至PLC控制器；

S24：PLC控制器控制配变位姿调整台按照接收的旋转角度进行旋转。

作为上述方案的优选，步骤S3包括：

S31：对配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及3D扫描仪进行手眼标定，配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及3D扫描仪的相对位置关系；

S32：记录配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构运动空间范围内任意四组点位信息、以及所述目标模型点云中相应位置的点位信息；

S33：利用OPENCV视觉库中的solveP3P函数，输入所述得到的四组点位信息，即可得到3D扫描仪相对配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的位姿信息。

作为上述方案的优选，步骤S4包括：

S41：图像处理控制单元控制3D扫描仪对配电变压器的接线端子进行扫描，所述3D扫描仪将新获取的三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元；

S42：图像处理控制单元根据配变三维点云数据的特征和目标模型点云得到配电变压器的接线端子的三维数据，并结合步骤S33获取的位姿信息，将所述三维数据转换为配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的运动坐标，并将配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的运动坐标传输至控制器；

S43：PLC控制器控制所述配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构根据运动坐标运动至接线位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开的配电变压器的接线***及接线方法，所述接线***包括图像采集模块、接线模块以及控制模块等，其控制模块利用所述图像采集模块采集的图像控制所述接线模块工作，实现了配电变压器接线的自动化，大大提高了配电变压器的接线效率。而且，其通过3D扫描仪和图像处理控制单元实现了配电变压器接线端子的初始旋转定位和二次定位，提高了接线的准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明所述的接线***的结构示意图；

图2为图1中接线模块的结构示意图；

图3为图2中配变一次侧接线机构的结构示意图；

图4为图2中配变二次侧接线机构的结构示意图；

其中，图1-图4中的附图标记为：

1、图像采集模块；2、接线模块；3、控制模块；4、总控单元；5、PLC控制器；6、图像处理控制单元；7、配变一次侧接线机构；8、配变二次侧接线机构；9、配变位姿调整台；10、配电变压器；11、配变接线框架；12、3D扫描仪；13、支架；14、第一本体；15、第一驱动机构；16、导向机构；17、第一接线夹具；18、第二本体；19、第二驱动机构；20、自适应调整机构；21、第二接线夹具；22、接近开关；23、限位开关。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1所示，本发明公开的配电变压器的接线***，包括图像采集模块1、接线模块2以及控制模块3，所述控制模块3包括总控单元4、PLC控制器5和图像处理控制单元6，所述总控单元4通过所述PLC控制器5控制所述图像采集模块1和所述接线模块2工作，从而使得所述接线***通过所述控制模块3、所述图像采集模块1以及所述接线模块3等实现了配电变压器10接线的自动化，大大提高了配电变压器10的接线效率。

如图2所示，所述接线模块2包括配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8、配变位姿调整台9和配变接线框架11，所述配变位姿调整台9设置在所述配变接线框架11的内部，所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8对称设置在所述配变接线框架11的两侧，具体地，所述配变位姿调整台9用于调整配变电压器的旋转角度，以使得配电变压器10的靠近所述配变一次侧接线机构7的外壳平行于所述配变位姿调整台9；而且，所述配变位姿调整台9的中心位置设置有用于进行配电变压器10接线的接线区域，当配电变压器10到达所述接线区域时，所述配电变压器10的接线端子位于所述配电变压器10的顶部，因此，所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8对称设置所述配电变压器10顶部的两侧。

另外，所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8采用笛卡尔坐标系下的接线形式。

在本发明中，所述图像采集模块1包括3D扫描仪12和支架13，所述3D扫描仪12通过所述支架13连接所述配变接线框架11的正上方，具体设置时，所述3D扫描仪通过所述支架13设置在所述接线区域的正上方。

如图3所述，所述配变一次侧接线机构7包括第一本体14、第一驱动机构15、导向机构16以及第一接线夹具17，所述第一本体14与所述配变接线框架11相连接，所述第一驱动机构15、所述导向机构16以及所述第一接线夹具17均设置在所述第一本体14上，从而使得所述配变一次侧接线机构7可以携带电线移动到适于所述配电变压器10接线的位置。

具体地，所述第一驱动机构15驱动所述导向机构16和所述第一接线夹具17向着靠近所述配电变压器10的方向移动，当到达所述配变一次侧接线机构7的接线位置时，所述第一驱动机构15驱动所述第一接线夹具17带动导线沿着所述导向机构16，直到将导线压接到所述配电变压器10的一次侧接线端子上。而且，为了确保所述配电变压器10接线时可准确压接，所述第一接线夹具17的夹持部上设置有与电线相匹配的凹槽，从而使得电线压接的过程中位于所述凹槽中。

如图4所示，所述配变二次侧接线机构8包括第二本体18、第二驱动机构19、自适应调整机构20以及第二接线夹具21，所述第二本体18与所述配变接线框架11相连接，所述第二驱动机构19驱动所述自适应调整机构20带动所述第二接线夹具21旋转，从而使得所述配变二次侧接线机构8可以带动电线旋转到适于所述配电变压器10接线的角度，以实现所述配电变压器10的准确接线，并且，所述第二接线夹具21采用多点压接方式以保证电线与所述配电变压器10具有足够的接触面积。

为了确保所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8可以准确到达接线位置，所述配变接线框架11上设置有至少一个接近开关22，具体在本发明中，所述接近开关22的数量为4个，两个所述接近开关22分别设置在所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8运动行程的末端，另外两个所述接近开关22对称设置在所述配变位姿调整台9的一次侧和二次侧，当所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8与所述接近开关22时，所述第一驱动机构15和所述第二驱动机构19停止工作，从而使得所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8可以准确到达接线位置。

所述配变接线框架11上还设置有至少一个限位开关23，具体地，所述限位开关23的数量为两个，并且两个所述限位开关23设置在所述配变一次侧接线机构7和所述配变二次侧接线机构8运动行程的末端。

本发明还公开了一种配电变压器的接线方法，包括如下步骤，

S1：建立初始模型数据库。

具体地，步骤S1包括：

S11：将配电变压器10的接线端子的初始三维模型导入图像处理控制单元6；

S12：图像处理控制单元6根据初始模型的模型特征和定位要求将三维模型转换为局部特定区域的目标模型点云，需要说明的是：所述局部特定区域是指对所述配电变压器10进行整体过滤后得到的接线端子区域。

S2：图像识别并进行初始旋转定位。

具体地，步骤S2包括：

S21：总控单元4向PLC控制器5发送复位指令，然后PLC控制器5控制配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8以及配变位姿调整台9向靠近接近开关22的方向移动，直到触发接近开关22，并且接近开关22向PLC控制器5发送到位信号；

S22：当配电变压器10到达配变位姿调整台9上后，图像处理控制单元6控制3D扫描仪12对配电变压器10的接线端子进行拍照得到三维立体图像，然后3D扫描仪12将所述三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元6；

S23：图像处理控制单元6将3D扫描仪12传输的配变三维点云数据与目标模型点云进行比对，以确定配电变压器10的接线端子的旋转角度，并将该旋转角度传输至PLC控制器5；

S24：PLC控制器5控制配变位姿调整台9按照接收的旋转角度进行旋转。

S3：配电变压器10智能接线机构与扫描传感器的快速标定。

具体地，步骤S3包括：

S31：对配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8以及3D扫描仪12进行手眼标定，配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8以及3D扫描仪12的相对位置关系，这是因为需要将所述3D扫描仪12内的点位信息转换为所述配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8进行接线时的运动行程；

S32：记录配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8运动空间范围内任意四组点位信息、以及所述目标模型点云中相应位置的点位信息；

S33：利用OPENCV视觉库中的solveP3P函数，输入所述得到的四组点位信息，即可得到3D扫描仪12相对配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8的位姿信息。

S4、自适应地扫描测量精确二次定位。

具体地，步骤S4包括：

S41：图像处理控制单元6控制3D扫描仪12对配电变压器10的接线端子进行扫描，所述3D扫描仪12将新获取的三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元6；

S42：图像处理控制单元6根据配变三维点云数据的特征和目标模型点云得到配电变压器10的接线端子的三维数据，并结合步骤S33获取的位姿信息，将所述三维数据转换为配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8的运动坐标，并将配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8的运动坐标传输至PLC控制器5；

S43：PLC控制器5控制所述配变一次侧接线机构7、配变二次侧接线机构8根据运动坐标运动至接线位置。

S5、测量完成后对初始模型更新。

具体地，步骤S5为图像处理控制单元6在点云数据处理完成后，如果执行结果成功则将配电变压器10的接线端子的测量三维模型保存到数据库以对模型数据库进行更新。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种配电变压器的接线***，其特征在于：包括图像采集模块、接线模块以及控制模块，所述控制模块包括总控单元、PLC控制器和图像处理控制单元，所述总控单元通过所述PLC控制器控制所述图像采集模块和所述接线模块工作;所述接线模块包括配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构、配变位姿调整台和配变接线框架，所述配变位姿调整台设置在所述配变接线框架的内部，所述配变一次侧接线机构和所述配变二次侧接线机构对称设置在所述配变接线框架的两侧;所述图像采集模块包括3D扫描仪和支架，所述3D扫描仪通过所述支架连接所述配变接线框架的正上方

总控单元向PLC控制器发送复位指令，然后PLC控制器控制配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及配变位姿调整台向靠近接近开关的方向移动，直到触发接近开关，并且接近开关向PLC控制器发送到位信号;当配电变压器到达配变位姿调整台上后，图像处理控制单元控制3D扫描仪对配电变压器的接线端子进行拍照得到三维立体图像，然后3D扫描仪将所述三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元；图像处理控制单元将3D扫描仪传输的配变三维点云数据与目标模型点云进行比对，以确定配电变压器的接线端子的旋转角度，并将该旋转角度传输至PLC控制器；PLC控制器控制配变位姿调整台按照接收的旋转角度进行旋转。

2.根据权利要求1所述的接线***，其特征在于：所述配变一次侧接线机构包括第一本体、第一驱动机构、导向机构以及第一接线夹具，所述第一本体与所述配变接线框架相连接，所述第一驱动机构、所述导向机构以及所述第一接线夹具均设置在所述第一本体上。

3.根据权利要求1所述的接线***，其特征在于：所述配变二次侧接线机构包括第二本体、第二驱动机构、自适应调整机构以及第二接线夹具，所述第二本体与所述配变接线框架相连接，所述第二驱动机构驱动所述自适应调整机构带动所述第二接线夹具旋转。

4.根据权利要求1-3任何一项所述的接线***，其特征在于：所述配变接线框架上设置有至少一个接近开关。

5.根据权利要求4所述的接线***，其特征在于：所述配变接线框架上还设置有至少一个限位开关。

6.一种配电变压器的接线方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：建立初始模型数据库；步骤S1包括：S11：将配电变压器的接线端子的初始三维模型导入图像处理控制单元；S12：图像处理控制单元根据初始模型的模型特征和定位要求将三维模型转换为局部特定区域的目标模型点云;

S2：图像识别并进行初始旋转定位；步骤S2包括：S21：总控单元向PLC控制器发送复位指令，然后PLC控制器控制配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及配变位姿调整台向靠近接近开关的方向移动，直到触发接近开关，并且接近开关向PLC控制器发送到位信号；S22：当配电变压器到达配变位姿调整台上后，图像处理控制单元控制3D扫描仪对配电变压器的接线端子进行拍照得到三维立体图像，然后3D扫描仪将所述三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元；S23：图像处理控制单元将3D扫描仪传输的配变三维点云数据与目标模型点云进行比对，以确定配电变压器的接线端子的旋转角度，并将该旋转角度传输至PLC控制器；S24：PLC控制器控制配变位姿调整台按照接收的旋转角度进行旋转；

S3：配电变压器智能接线机构与扫描传感器的快速标定；

S4、自适应地扫描测量精确二次定位；

S5、测量反馈过程中的初始模型更新。

7.根据权利要求6所述的配电变压器的接线方法，其特征在于：步骤S3包括：

S31：对配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及3D扫描仪进行手眼标定，配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构以及3D扫描仪的相对位置关系；

S32：记录配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构运动空间范围内任意四组点位信息、以及所述目标模型点云中相应位置的点位信息；

S33：利用OPENCV视觉库中的solveP3P函数，输入所述得到的四组点位信息，即可得到3D扫描仪相对配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的位姿信息。

8.根据权利要求7所述的配电变压器的接线方法，其特征在于：步骤S4包括：

S41：图像处理控制单元控制3D扫描仪对配电变压器的接线端子进行扫描，所述3D扫描仪将新获取的三维立体图像转换为带坐标的配变三维点云数据后传输给所述图像处理控制单元；

S42：图像处理控制单元根据配变三维点云数据的特征和目标模型点云得到配电变压器的接线端子的三维数据，并结合步骤S33获取的位姿信息，将所述三维数据转换为配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的运动坐标，并将配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构的运动坐标传输至控制器；

S43：PLC控制器控制所述配变一次侧接线机构、配变二次侧接线机构根据运动坐标运动至接线位置。