CN113251939A - 一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，步骤为：在继电器支撑杆上粘贴标记物，并将继电器固定在实验平台上；打开像采集装置，对被测继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像；将拍摄得到的图像进行图像处理，自动识别出上静触点以及中触点和两个标记物的区域；标选上静触点以及中触点和两个标记物的区域，得到像素坐标；根据标记物所代表的实际距离得到图像中像素与实际距离的转换公式，利用该转换公式最终得到上静触点与中触点两个触点的中心点的实际距离。本发明可以更加精确的获得触点的中心点坐标，应用特征提取技术可让触点的反光区域与背景更加明显和真实；避免了参数测量过程本身可能对继电器参数直接产生负面影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种继电器参数的测试技术，具体为一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法。
背景技术
在继电器制造企业中，为了保证产品的合格率，对继电器进行专业性能检测是十分重要的工作步骤。继电器的各类参数是评价一台继电器合格与否的标准。继电器的性能参数大致分为三大类：机械参数、时间参数和电气参数。
目前针对继电器机械参数的测量方法通常是采用人工手动接触式测量。测量人员将继电器固定在专用底座上，通过手动微调继电器并观察专用底座(接点齐度装置)的通断指示灯，利用百分表、塞尺、千分尺、游标卡尺等量具进行反复的接触式测量并手工记录测量结果。此类接触式测量方法不仅需要测量人员进行多次手工测量并取均值以保证测量结果的准确性，而且由于在接触式测量中，量具与被测继电器内部结构发生直接接触，对继电器本身产生了不可逆的影响。因此，人工手动接触式测量方法精度较低、操作复杂、效率较低且受测量人员主观影响较大，致使测量结果的精度难以得到保证，更不能满足高效、高精度、自动化的现代工业要求。
发明内容
针对现有技术中铁路继电器接点间隙的人工测量方法的存在的上述不足，本发明要解决的问题是提供一种可有效避免现有不足的非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，包括以下步骤：
1)在继电器支撑杆上粘贴标记物，并将继电器固定在实验平台上；
2)打开像采集装置，对被测继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像；
3)将拍摄得到的图像进行图像处理，自动识别出上静触点以及中触点和两个标记物的区域；
4)标选上静触点以及中触点和两个标记物的区域，得到像素坐标；
5)根据标记物所代表的实际距离得到图像中像素与实际距离的转换公式，利用该转换公式最终得到上静触点与中触点两个触点的中心点的实际距离。
所述标记物为上下两个宝马标，上下两个标记物中心点的距离为10㎜。
步骤2)中对继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像为：
201)在图像采集装置的前侧安装远心镜头，安装远心镜头与图像采集装置在同一光轴上；
202)开启照明光源，使上、下静触点以及中触点受光且能够与黑色背景对比强烈，图像成像更加清晰易识别；
203)开启图像采集装置和铁路继电器实验底座装置所连接的24V电源，使被测继电器的接点组得电向上吸合并达到稳定状态，对继电器进行拍摄；
204)当继电器吸合过程达到稳定状态后，通过计算机控制开启图像采集装置的内触发信号，对吸合稳定后的铁路继电器正面上静触点与下触点之间的间隙进行拍摄，获得初始图像。
步骤3)中，将拍摄得到的图像进行图像处理，包括以下步骤：
301)对拍摄获得的吸合稳定状态下的图像进行预处理操作；
302)应用边缘检测方法识别上静触点圆形区域的中心点的坐标，以及中触点矩形区域的中心点的坐标；
303)应用两个坐标在垂直方向上的坐标差来表示两个中心点的图像像素距离，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值。
步骤303)中，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值，具体为：
30301)结合标志物，通过设计图像中标记物两个宝马标的像素差值代表的实际距离，得到像素与实际距离的换算关系：
30302)应用计算机机器视觉图像区域检测技术，对吸合稳定状态下的上静触点区域与中触点区域进行处理，得到上中两个触点的中心点位置坐标，计算两个触点中心点在垂直方向上的像素坐标差，再根据换算关系，得到中触点中心点至上静触点中心点的实际数值，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙。
图像采集装置包括高速摄像机、24V供电电源、铁路继电器实验底座装置以及照明光源，被测继电器插装在铁路继电器实验底座装置上，高速摄像机通过镜头底座安装于被测试继电器正面来完成对图像的拍摄采集；照明光源放于高速摄像机两端以提供照明；高速摄像机安装有远心镜头；被测试继电器正面的支撑杆上粘贴标记物。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明是基于机器视觉区域检测和图像处理技术来完成对接点间隙的非接触式测量，其应用区域检测技术可以更加精确的获得触点的中心点坐标，应用特征提取技术可让触点的反光区域与背景更加明显和真实；避免了参数测量过程本身可能对继电器参数直接产生负面影响。
2.本发明通过调节图像采集***的设置，可以调整图像的分辨率，图像亮度，拍摄频率等参数，对铁路继电器吸合稳定状态正面图像进行采集，同时通过调节照明光源来保证测试继电器触点部分的亮度和清晰度，便于后续的处理。
3.本发明通过将远心镜头与继电器正面所需拍摄区域维持在同一水平面上，还可以提前预览拍摄效果，通过调节远心镜头的焦距、景深、光圈等来获得效果最佳的图像，便于后续的处理，应用机器视觉技术处理方式好、处理速度快、准确度高，测量结果几乎不受人为主观因素的影响，该测量方法还能够有效的避免在人工测量过程中出现测量工具与继电器本身接触而导致的不良影响。
附图说明
图1为本发明非接触式铁路继电器接点间隙测量方法平台；
图2为本发明中铁路信号继电器接点间隙带标志物的正面示意图；
图3为本发明中铁路信号继电器接点间隙侧面示意图；
图4为本发明中带宝马标的标志物。
其中，1为图像采集装置，2为照明光源，3为铁路继电器实验底座装置，4为24V供电电源，5为远心镜头，6为接点间隙，7为上静触点中心，8为中触点中心；9为标志物，10为上宝马标，11为下宝马标。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明提供一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，包括以下步骤：
1)在继电器支撑杆上粘贴标记物，并将继电器固定在实验平台上；
2)打开图像采集装置，对被测继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像；
3)将拍摄得到的图像进行图像处理，自动识别出上静触点以及中触点和两个标记物的区域；
4)标选上静触点以及中触点和两个标记物的区域，得到像素坐标；
5)根据标记物所代表的实际距离得到图像中像素与实际距离的转换公式，利用该转换公式最终得到上静触点与中触点两个触点的中心点的实际距离。
如图3所示，所述标记物为上下两个宝马标，上下两个标记物中心点的距离为10㎜。
步骤2)中对继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像为：
201)在图像采集装置的前侧安装远心镜头，安装远心镜头与图像采集装置在同一光轴上；
202)开启照明光源，使上、下静触点以及中触点受光且能够与黑色背景对比强烈，图像成像更加清晰易识别；
203)开启图像采集装置和铁路继电器实验底座装置所连接的24V电源，使被测继电器的接点组得电向上吸合并达到稳定状态，对继电器进行拍摄；
204)当继电器吸合过程达到稳定状态后，通过计算机控制开启图像采集装置的内触发信号，对吸合稳定后的铁路继电器正面上静触点与下触点之间的间隙进行拍摄，获得初始图像。
步骤3)中，将拍摄得到的图像进行图像处理，包括以下步骤：
301)对拍摄获得的吸合稳定状态下的图像进行预处理操作；
302)应用边缘检测方法识别上静触点圆形区域的中心点的坐标，以及中触点矩形区域的中心点的坐标；
303)应用两个坐标在垂直方向上的坐标差来表示两个中心点的图像像素距离，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值。
其特征在于步骤303)中，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值，具体为：
30301)结合标志物，通过设计图像中标记物两个宝马标的像素差值代表的实际距离，得到像素与实际距离的换算关系；
30302)应用计算机机器视觉图像区域检测技术，对吸合稳定状态下的上静触点区域与中触点区域进行处理，得到上中两个触点的中心点位置坐标，计算两个触点中心点在垂直方向上的像素坐标差，再根据换算关系，得到中触点中心8至上静触点中心7的实际数值，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙6。
如图1所示，图像采集装置包括高速摄像机1、24V供电电源4、铁路继电器实验底座装置3、照明光源2，被测继电器插装在铁路继电器实验底座装置上，高速摄像机1通过镜头底座安装于被测试继电器正面来完成对图像的拍摄采集；照明光源2放于高速摄像机1两端以提供照明；高速摄像机1安装有远心镜头5；被测试继电器正面的支撑杆上粘贴标记物。
如图2所示，标记物为上下两个宝马标(如图4所示)，上下两个标记物中心点之间的距离为10㎜。标志物9如图4所示：在标志物上下分别放上容易识别处理的宝马标志，为后续的像素与实际距离的转换提供标准。
本实施例中，将被测继电器正面支撑杆粘贴标志物9，用于图像像素与实际距离的转化；在图像采集装置中的高速摄像机1前侧安装远心镜头2，使其与被测继电器所连接的底座3在同一水平面上，保证拍摄的完整性；开启照明光源2，使上下静触点以及中触点明亮清晰且能够与黑色背景对比强烈，图像成像更加准确易识别；开启图像采集装置和铁路继电器实验底座装置3所连接的24V电源，使被测继电器得电，中触点向上吸合并能够达到稳定状态，共1.5s，用电脑给出信号来控制图像采集***对继电器的拍摄；对拍摄得到的吸合稳定状态的继电器正面图像进行识别跟踪处理，经过计算后获得吸合稳定后的接点间隙数值。
接通铁路继电器实验底座装置所连接的24V电源，继电器电磁回路得电，接点支架被电磁线圈产生的电磁力推动，向上动作，使铁路继电器中触点与上静触点接触吸合；当继电器吸合过程达到稳定状态后，通过电脑控制来开启拍摄设备的内触发信号，对吸合稳定后的铁路继电器正面上静触点与下触点之间的减小进行拍摄，获得初始图像。
预处理操作为图像灰度化处理，应用高速摄像机拍摄获得的数字图像数据通常包含三种颜色通道的彩色图像，颜色通道分别为B蓝色通道(Blue)、G绿色通道(Green)和R红色通道(Red)。在基于计算机机器视觉的图像处理技术中，各种高级图像处理算法和运动跟踪方法通常以灰度图像作为输入图像，这样可以大大地提高计算速度。数字图像的灰度化处理是一种常用的图像预处理方法，图像的灰度化原理是：在保留原始彩色图像所有数据的前提下，将原本具有三颜色通道的彩色图像通过固定公式转化为具有单一颜色通道的灰度图像，计算公式如下：
Gary＝0.3R+0.59G+0.11B
式中Gary代表灰化后的图像，B、G、R各自代表其对应颜色通道，每种颜色通道的取值范围为0到255，当保留其中任意一种颜色通道数值，将其余两个颜色通道数值置零，即可得到该颜色通道的单色图。
本发明通过在图像中增加标志物的方法，以标志物为参考，能够有效的将图像中存储的像素信息转换为实际距离信息，从而获得继电器关键参数信息。
为了使非接触式测量方法更具有可靠性和准确性，将拍摄的继电器正面图像进行了关键部位的选取和方法，将图像中的无效信息进行黑化方便后续处理。在进行区域识别处理前，还要将先前处理过的图像再进行灰化处理以及二值化处理，将继电器上下静触点，中触点与背景区分度更加明显，方便后续的识别处理。
应用计算机视觉技术，识别出上静触点的圆形区域以及中触点的矩形区域，并得到这两个区域的中心点以像素来表示的横纵坐标，通过计算两点的纵坐标之差，再转换为实际距离，最终能够实现对于接点间隙的非接触式测量。
本发明对继电器吸合稳定后进行图像采集，利用机器视觉技术识别图像中特定区域，得到区域的坐标，再利用标志物给出的像素与实际距离的转换公式来实现转换，最终得到接点间隙的非接触式测量方法。
本发明使用的基于机器视觉技术的非接触式测量方法可以不受测量工具及测量人员的影响，减小了因操作人员操作手法和操作习惯等的不同所带来的误差，使测量结果更加精确。
Claims (6)
1.一种非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在继电器支撑杆上粘贴标记物，并将继电器固定在实验平台上；
2)打开像采集装置，对被测继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像；
3)将拍摄得到的图像进行图像处理，自动识别出上静触点以及中触点和两个标记物的区域；
4)标选上静触点以及中触点和两个标记物的区域，得到像素坐标；
5)根据标记物所代表的实际距离得到图像中像素与实际距离的转换公式，利用该转换公式最终得到上静触点与中触点两个触点的中心点的实际距离。
2.根据权利要求1所述的非接触式铁路继电器的方法，其特征在于：所述标记物为上下两个宝马标，上下两个标记物中心点的距离为10㎜。
3.根据权利要求1所述的非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，其特征在于步骤2)中对继电器吸合稳定后的状态进行拍摄，获得初始图像为：
201)在图像采集装置的前侧安装远心镜头，安装远心镜头与图像采集装置在同一光轴上；
202)开启照明光源，使上、下静触点以及中触点受光且能够与黑色背景对比强烈，图像成像更加清晰易识别；
203)开启图像采集装置和铁路继电器实验底座装置所连接的24V电源，使被测继电器的接点组得电向上吸合并达到稳定状态，对继电器进行拍摄；
204)当继电器吸合过程达到稳定状态后，通过计算机控制开启图像采集装置的内触发信号，对吸合稳定后的铁路继电器正面上静触点与下触点之间的间隙进行拍摄，获得初始图像。
4.根据权利要求3所述的非接触式铁路继电器接点间隙的测量方法，其特征在于步骤3)中，将拍摄得到的图像进行图像处理，包括以下步骤：
301)对拍摄获得的吸合稳定状态下的图像进行预处理操作；
302)应用边缘检测方法识别上静触点圆形区域的中心点的坐标，以及中触点矩形区域的中心点的坐标；
303)应用两个坐标在垂直方向上的坐标差来表示两个中心点的图像像素距离，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值。
5.根据权利要求4所述的非接触式铁路继电器的测量***的测量方法，其特征在于步骤303)中，经过标志物的转换公式计算得到得到两个中心点的实际距离，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙数值，具体为：
30301)结合标志物，通过设计图像中标记物两个宝马标的像素差值代表的实际距离，得到像素与实际距离的换算关系：
30302)应用计算机机器视觉图像区域检测技术，对吸合稳定状态下的上静触点区域与中触点区域进行处理，得到上中两个触点的中心点位置坐标，计算两个触点中心点在垂直方向上的像素坐标差，再根据换算关系，得到中触点中心点至上静触点中心点的实际数值，再减去两个触点的半径，得到吸合稳定状态的接点间隙。
6.根据权利要求1所述的非接触式铁路继电器的测量***的测量方法，其特征在于图像采集装置包括高速摄像机、24V供电电源、铁路继电器实验底座装置以及照明光源，被测继电器插装在铁路继电器实验底座装置上，高速摄像机通过镜头底座安装于被测试继电器正面来完成对图像的拍摄采集；照明光源放于高速摄像机两端以提供照明；高速摄像机安装有远心镜头；被测试继电器正面的支撑杆上粘贴标记物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210813 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |