CN202110987394.4一种硅钢片视觉识别与无损检测方法及装置

权利要求

1.一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、视觉识别硅钢片原料的规格和尺寸，每叠积一片硅钢片后，测量该片硅钢片的厚度，并且计算已经叠积完成的硅钢片的总高度；

S2、从硅钢片的上方记录最后叠积的一片硅钢片的形状和两定位孔坐标；

S3、计算两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距，输出当前硅钢片的形状、两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距；

S4、从硅钢片的上方记录两片硅钢片之间的接缝宽度和坐标，并且输出搭接形状；

S5、判断定位孔间距、两定位孔位置、接缝宽度是否符合标准，以及两片硅钢片是否已经搭接上，如果是，转步骤S7，如果否，转下一步；

S6、将不符合标准的叠积位置在输出图像上标红处理并且报警提示，通过打齐硅钢片使之符合要求、或者停机人工调整；

S7、判断叠积的硅钢片总数量是否达到工艺要求的数量，如果是，本次铁心自动打叠作业结束，如果否，转下一步；

S8、进行下一片硅钢片的叠积，转步骤S1进入下一个叠积无损检测循环流程。

2.根据权利要求1所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，其特征在于，设置十字标靶作为测量的基准对照点。

3.根据权利要求1所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，其特征在于，随时检查无损检测装置是否对取放料的机械手造成干涉。

4.根据权利要求1所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，其特征在于，增加硅钢片的片长和片宽的数据检测。

5.一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，应用如权利要求1所述的硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括：测量底座和测量台，测量底座和测量台之间设置有升降机构，在测量台上设置有水平的滑道和滑动机构，在滑动机构上设置有伸缩机械臂，在伸缩机械臂上设置有工业相机和激光测距仪，工业相机和激光测距仪与PLC控制系统连接。

6.根据权利要求5所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，工业相机和激光测距仪配备LED光源，在伸缩机械臂上设置激光轮廓测量仪，在地面或者翻转台上设置强磁十字标靶贴片。

7.根据权利要求5所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，所述的升降机构为滚珠丝杠和升降伺服电机，所述的伸缩机械臂为多节伸缩丝杆和伸缩伺服电机。

8.一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，应用如权利要求1所述的硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括：固定支架和PLC控制系统，在固定支架上设置有工业相机，所述的工业相机沿垂直方向上下移动或者沿水平方向前后移动；所述的固定支架包括：固定底座、竖直支撑杆和工作台面，一对固定底座平行对称设置，所述的固定底座上对称设置两条竖直支撑杆，竖直支撑杆的上端面固定连接工作台面；在两条竖直支撑杆的中间位置设置升降丝杆，升降丝杆的上下两端分别与工作台面和固定底座旋转连接，水平支撑杆的两端分别与升降丝杆的升降螺母固定连接，相机滑台活动设置在水平支撑杆上，工业相机活动安装在相机滑台上；所述的相机滑台包括：安装座、多节伸缩丝杆、伸缩支撑杆和安装板；在相机滑台上设置激光测距仪和LED光源。

9.根据权利要求8所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，所述的安装座的一侧固定连接两条伸缩支撑杆，两条伸缩支撑杆的中间安装多节伸缩丝杆，多节伸缩丝杆、伸缩支撑杆的外端面固定装置安装板，工业相机通过螺栓固定安装在安装板上。

10.根据权利要求8所述的一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，其特征在于，在铁心翻转台上设置强磁十字标靶贴片。

说明书

一种硅钢片视觉识别与无损检测方法及装置

技术领域

本发明属于变压器铁心叠积技术领域，具体涉及一种硅钢片视觉识别与无损检测方法及装置，在变压器自动打叠过程中实时识别硅钢片、检测铁心叠积的质量。

背景技术

变压器铁心是由厚度为0.2-0.35mm的硅钢片叠积而成的。硅钢片的叠积可以采用人工手动叠积，也可以采用效率更高的铁心自动打叠装置进行自动叠积。

在铁心自动打叠过程中，虽然机械装置自动叠积的准确性比较高，但是，由于硅钢片规格型号多、尺寸变化多，并且对叠积质量要求非常严格，在自动叠积时即使出现细微的叠积质量问题，都将会影响到铁心及变压器的产品质量，甚至可能会给日后变压器和电网的可靠运行留下安全隐患。所以，在铁心自动打叠的过程中，需要实时进行硅钢片视觉识别与无损检测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种硅钢片视觉识别与无损检测方法及装置，在自动打叠过程中对硅钢片的规格尺寸和叠积质量进行多维度的实时检测，及时发现硅钢片原料及叠积质量问题，做到防患于未然。本发明所采用的技术方案如下：

一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括以下步骤：

S1、视觉识别硅钢片原料的规格和尺寸，每叠积一片硅钢片后，测量该片硅钢片的厚度，并且计算已经叠积完成的硅钢片的总高度。

S2、从硅钢片的上方记录最后叠积的一片硅钢片的形状和两定位孔坐标。

S3、计算两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距，输出当前硅钢片的形状、两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距。

S4、从硅钢片的上方记录两片硅钢片之间的接缝宽度和坐标，并且输出搭接形状。

S5、判断定位孔间距、两定位孔位置、接缝宽度是否符合标准，以及两片硅钢片是否已经搭接上，如果是，转步骤S7，如果否，转下一步。

S6、将不符合标准的叠积位置在输出图像上标红处理并且报警提示，通过打齐硅钢片使之符合要求、或者停机人工调整。

S7、判断叠积的硅钢片总数量是否达到工艺要求的数量，如果是，本次铁心自动打叠作业结束，如果否，转下一步。

S8、进行下一片硅钢片的叠积，转步骤S1进入下一个叠积无损检测循环流程。

一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，应用前述的硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括：测量底座和测量台，测量底座和测量台之间设置有升降机构，通过升降机构实现测量台的高度调节，以方便准确测量一片硅钢片的厚度和已经叠积完成的硅钢片的总高度。在测量台上设置有水平的滑道和滑动机构，在滑动机构上设置有伸缩机械臂，在伸缩机械臂上设置有工业相机和激光测距仪，通过升降机构、水平滑道和滑动机构、伸缩机械臂的设计，使得工业相机和激光测距仪可以作X/Y/Z三轴方向的移动，实现对铁心叠积硅钢片的实时检测。工业相机和激光测距仪与PLC控制系统连接，PLC控制系统负责接收数据、处理数据，并且发出控制指令。

一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，应用前述的硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括：固定支架和PLC控制系统，在固定支架上设置有工业相机，所述的工业相机沿垂直方向上下移动或者沿水平方向前后移动；所述的固定支架包括：固定底座、竖直支撑杆和工作台面，一对固定底座平行对称设置，所述的固定底座上对称设置两条竖直支撑杆，竖直支撑杆的上端面固定连接工作台面；在两条竖直支撑杆的中间位置设置升降丝杆，升降丝杆的上下两端分别与工作台面和固定底座旋转连接，水平支撑杆的两端分别与升降丝杆的升降螺母固定连接，相机滑台活动设置在水平支撑杆上，工业相机活动安装在相机滑台上；所述的相机滑台包括：安装座、多节伸缩丝杆、伸缩支撑杆和安装板；在相机滑台上设置激光测距仪和LED光源。

本发明的有益效果：

本发明利用激光测距仪、相机实现了无损检测，实现了每片硅钢片高度值、定位孔、接缝宽度的即时自动测量，根据硅钢片的高度通过控制升降丝杠的升降，自动调整相机测量台的高度，测量每级铁心的叠积厚度等数据，校核消除累计误差，通过相机测量台伸出与收回，实现定位孔的扫描，并通过PLC控制系统将控制信息传输至机械手进行硅钢片放置精度的微调。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。

图1是本发明实施例的硅钢片视觉识别与无损检测方法的流程框图；

图2是本发明优选实施例的硅钢片视觉识别与无损检测方法的流程框图；

图3是本发明实施例一的硅钢片视觉识别与无损检测装置的结构原理示意图；

图4是本发明实施例二的硅钢片视觉识别与无损检测装置的立体图；

图5是本发明实施例二的硅钢片视觉识别与无损检测装置的左视图；

图6是本发明实施例二的相机滑台的剖视图；

图中，1为测量底座，2为测量台，3为升降机构，4为滑道，5为滑动机构，6为伸缩机械臂，7为工业相机，8为激光测距仪，9为LED光源，10为PLC控制系统，11-相机滑台，12-水平支撑杆，13-竖直支撑杆，14-工作台面，15-升降丝杆，16-固定底座，17-安装座，18-多节伸缩丝杆，19-伸缩支撑杆，20-安装板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

由于硅钢片规格型号多、尺寸变化大，并且叠积质量要求严格，所以，需要对铁心硅钢片的叠积质量进行检测。人工叠积铁心时首先要调整垫梁的位置，然后按照图纸要求，将上下夹件吊装至反转台对应的安装位置，将上下夹件组装完毕并进行结构尺寸的检查；完成各项检查后将指定型号的硅钢片摆至料架，按图纸铺放夹件绝缘与拉板绝缘；在准备好一切前期工作后，铺放第一层末级铁心片，按工艺及图纸要求进行叠积，逐层叠积，末级叠完后对窗中心距、窗高和对角线等尺寸进行测量和调整，端面不平齐度小于0.5mm。一般两片一叠进行叠积，测量调整中心距作为基准尺寸。逐层叠积，每叠完一级要测量叠厚并记录，每叠放一级的第一叠后，要测量与前一级的左右极差、级厚度需符合要求，级差≤0.5mm(偏差不允许单向积累)，按图纸叠积到指定位置时，测量绝缘，片绝缘和片中心高度大于等于5mm时，安装铁心支撑。铁心叠至1/2时，在芯柱中间位置用槽钢加紧，测量厚度(以中间尺寸为准)，估算铁心叠完后的尺寸，据此增减片数，每级片数增减情况须做好记录。然后按照之前步骤继续进行叠积，叠完最后一层后进行叠厚的夹紧测量；完成硅钢片的叠积后，铺放上侧拉板绝缘、夹件绝缘，将铁心绑扎固定。

本发明的目的，就是提供一种铁心叠积无损检测方法，在铁心自动打叠过程中进行检测以保证叠积质量。如图1所示，是本发明实施例的硅钢片视觉识别与无损检测方法的流程框图。一种硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括以下步骤：

S1、视觉识别硅钢片原料的规格和尺寸，每叠积一片硅钢片后，测量该片硅钢片的厚度，并且计算已经叠积完成的硅钢片的总高度。

S2、从硅钢片的上方记录最后叠积的一片硅钢片的形状和两定位孔坐标。

S3、计算两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距，输出当前硅钢片的形状、两定位孔坐标的位置偏差值和两定位孔坐标的定位孔间距。

S4、从硅钢片的上方记录两片硅钢片之间的接缝宽度和坐标，并且输出搭接形状。

S5、判断定位孔间距、两定位孔位置、接缝宽度是否符合标准，以及两片硅钢片是否已经搭接上，如果是，转步骤S7，如果否，转下一步。

S6、将不符合标准的叠积位置在输出图像上标红处理并且报警提示，通过打齐硅钢片使之符合要求、或者停机人工调整。

S7、判断叠积的硅钢片总数量是否达到工艺要求的数量，如果是，本次铁心自动打叠作业结束，如果否，转下一步。

S8、进行下一片硅钢片的叠积，转步骤S1进入下一个叠积无损检测循环流程。

如图2所示，是本发明优选实施例的硅钢片视觉识别与无损检测方法的流程框图。作为优选的实施例，设置十字标靶作为测量的基准对照点，使得测量结果更加精准。在测量过程中随时检查无损检测装置是否对取放料的机械臂造成干涉，以避免无损检测操作影响到自动打叠流程。同时，增加硅钢片的片长和片宽的数据检测，使得铁心叠积无损检测更加全面。

本发明优选实施例的硅钢片视觉识别与无损检测方法，实现了铁心叠积时自动检测每片硅钢片高度值，每级端面距离，从而得到每级叠积厚度、左右极差等数据，从而对铁心叠积过程进行检测及测量，并能将偏差值传输给机械手等进行放置精度微调；并能与图纸尺寸自动比对，超差自动报警，并将对应尺寸红色显示；极大地提高了打叠过程中数据的精确程度与处理速度，为操作员工减少了数据测量及处理等繁琐机械性的工作，极大地提升了劳动效率。

硅钢片视觉识别与无损检测装置实施例一：

如图3所示，是本发明实施例的硅钢片视觉识别与无损检测装置的结构原理示意图。一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，应用前述的硅钢片视觉识别与无损检测方法，包括：测量底座1和测量台2，测量底座1和测量台2之间设置有升降机构3，所述的升降机构3为滚珠丝杠和升降伺服电机。在测量台2上设置有水平的滑道4和滑动机构5，在滑动机构5上设置有伸缩机械臂6，所述的伸缩机械臂6为多节伸缩丝杆和伸缩伺服电机。在伸缩机械臂6上设置有高像素的工业相机7和高精度的激光测距仪8。工业相机7和激光测距仪8配备LED光源9，LED光源9打光突出硅钢片轮廓，LED光源9使得拍照及测距更加清晰精准，工业相机7和激光测距仪8与PLC控制系统10连接。激光测距仪8用于测量硅钢片厚度及铁心叠厚，工业相机7用于采集硅钢片形状、定位孔、接缝等图像数据，采用高精度的激光测距仪8及高像素的工业相机7，测量精度达到0.5mm，较人工测量提高了测量精度及准确性。

激光测距仪7有以下作用：第一，自动记录每片硅钢片的高度值，用于PLC控制系统10自动计算铁心叠厚，用于增减硅钢片的数量；第二，测量工业相机7到硅钢片的距离，保证物距符合工业相机7的拍照要求；第三，根据激光测距仪7测量的高度给升降机构3输出升降信号；第四，测量校核硅钢片实际片厚；第五，测量伸缩机械臂6到地面的距离，校核消除累计误差。如果单个激光测距仪7不能满足需要，可设置多个激光测距仪7进行测量。

除了通过工业相机7拍照检测硅钢片的接缝宽度，还可以在伸缩机械臂6上设置激光轮廓测量仪，通过激光轮廓测量仪在硅钢片接缝处进行轮廓测量，实时输出两硅钢片的高度差及接缝宽度。

PLC控制系统10将系统识别得到的高度信息、定位孔坐标信息，硅钢片数据及各种偏差信息分别输出至打叠机械手，引导打叠机械手进行位置微调。PLC控制系统10将铁心叠积无损检测装置根据硅钢片高度变化自动升降，根据打叠机械手的节拍自动调节拍照节拍，保证与打叠机械手无碰撞及干涉。当铁心叠厚超标、缝隙大于2mm、硅钢片之间有搭接、端面平齐度超差时自动报警，并停机通过显示屏显示原因，锁定所有机械动作，待调整至满足技术要求，具有断电记忆功能，手动启动继续工作。

进一步地，在地面或者翻转台上设置强磁十字标靶贴片，用于确保铁心叠积无损检测装置与地面或者翻转台的相对位置未发生偏移。伸缩机械臂6每次回原点时自动确认一次。

硅钢片视觉识别与无损检测装置实施例二：

如图4所示，为本发明实施例的硅钢片视觉识别与无损检测装置的立体图；如图5所示，为本发明实施例的硅钢片视觉识别与无损检测的左视图。一种硅钢片视觉识别与无损检测装置，包括：固定底座16、竖直支撑杆13和工作台面14，一对固定底座16平行对称设置，所述的固定底座16上对称设置两条竖直支撑杆13，竖直支撑杆13的上端面固定连接工作台面14；在两条竖直支撑杆13的中间位置设置升降丝杆15，升降丝杆15的上下两端分别与工作台面14和固定底座16旋转连接，水平支撑杆12的两端分别与升降丝杆15的升降螺母固定连接，相机滑台11活动设置在水平支撑杆12上，工业相机7活动安装在相机滑台11上。硅钢片视觉识别与无损检测装置安装在铁心翻转台上，在铁心翻转台上设置强磁十字标靶贴片，在相机滑台11上设置激光测距仪和LED光源，以强磁十字标靶贴片为基准坐标，通过激光测距仪可以精准测量工业相机7到铁心翻转台的距离，校核消除累计误差；通过LED光源，可以大大提高硅钢片图像采集的效果。硅钢片视觉识别与无损检测装置还包括PLC控制系统，工业相机7和激光测距仪将数据传输给PLC控制系统，PLC控制系统控制硅钢片视觉识别与无损检测装置与自动打叠装置的移动节拍，避免二者相互干涉或者碰撞。

如图6所示，为本发明实施例的相机滑台的剖视图。所述的相机滑台11包括：安装座17，安装座17的一侧固定连接两条伸缩支撑杆19，两条伸缩支撑杆19的中间安装多节伸缩丝杆18，多节伸缩丝杆18、伸缩支撑杆19的外端面固定装置安装板20，工业相机7通过螺栓固定安装在安装板20上。通过伸缩伺服电机驱动多节伸缩丝杆18伸出或者缩回，配合伸缩支撑杆19的伸出或者缩回，实现工业相机7的伸出或者缩回，可以有效避免工业相机7与自动打叠装置之间出现相互干涉的情况。

最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。