基于图像识别的继电器失效类型检测技术

论文摘要

继电器不仅动作迅速、所占空间小而且工作不易发生故障,因此,在遥控、通信、电力保护和自动控制等控制系统中得到了广泛的应用。如果要维护这些系统能够持续正常的安全的运行,继电器作为基本的自动控制元件,就必须性能可靠;在生产出来后就需要进行质量检验;而电寿命试验就是其中一个最重要的试验项目;相应的方法、设备和标准的研究也是国内外电器学术界研究的热点;继电器的电寿命试验既可以得出指标,又能找到试品失效故障之所在,从而可以更好的优化产品的设计方案。在传统的继电器的电寿命试验中,通过检测继电器的接通电压和断开电压是否越限来判断继电器失效与否。继电器电寿命试验的周期长,如果当出现继电器线圈励磁边的瞬时断电等故障时,继电器本身正常,而电压同样越限,这样会造成误判断。本文首先提出了触点状态识别系统,它是由工业控制计算机、图像采集卡和CCD摄像机组成的,主要完成的任务是在继电器失效的情况下,采集图像然后进行图像处理,得出图像识别的结果,以便于验证继电器是否真的失效,还是误判断;然后,并对其软、硬件进行了设计;最后,提出了继电器失效类型的判断的方法。即实现计算机能根据试品触点当前闭合/断开状态及所监测触点间的电压状态信息,来判断试品是否正常工作,并综合分析出其失效类型。软件是系统设计的关键所在。图像的采集的控制和显示均是在LabVIEW环境下设计的,这一点同继电器试验参数的采集。本文采用调用动态链接库的方法,实现了LabVIEW与普通图像采集卡的结合的方法,这样既利使用了普通的图像采集卡,节约了经济成本,又可以借助LabVIEW来编辑友好的人机界面;设计了彩色图像处理的算法,在YCBCR空间下,以颜色相似分析、数学形态学和有关二值图像处理的理论知识为基础,来完成图像分割,然后特征提取和结果分类;并对该算法进行了MATLAB编程的实现。最后,本文给出了引入识别系统后更加可靠的继电器失效类型的判定方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1-1 本文选题的目的与意义
• 1-2 继电器电寿命试验的发展及研究现状
• 1-2-1 国内研究的概况
• 1-2-2 国外的研究状况
• 1-3 图像识别技术的发展概况
• 1-4 本文主要研究的内容
• 第二章 触点状态识别系统与传统电寿命试验设备硬件衔接
• 2-1 继电器电寿命试验方法
• 2-1-1 继电器的分类
• 2-1-2 继电器的电寿命试验的简单介绍
• 2-2 系统的总体硬件设计
• 2-2-1 继电器电寿命试验设备的组成
• 2-2-2 继电器电寿命试验试验参数的检测
• 2-3 触点状态识别系统的硬件设计
• 2-3-1 数字图像处理系统的组成
• 2-3-2 CCD摄像机和QP300 图像采集卡
• 2-3-3 继电器状态识别系统与电寿命试验设备的硬件连接
• 2-4 小结
• 第三章 触点状态识别系统与传统的电寿命试验设备软件衔接
• 3-1 系统软件的总体结构设计
• 3-1-1 系统的功能要求
• 3-1-2 试验进程流程图
• 3-2 labVIEW和MATLAB语言的概述
• 3-2-1 labVIEW简介
• 3-2-2 虚拟仪器在触点状态识别系统中的应用
• 3-2-3 MATLAB在图像处理方面的应用
• 3-3 触点状态识别系统的软件设计思想
• 3-3-1 触点状态识别的实现思想
• 3-3-2 触点状态识别系统与电寿命试验设备的连接
• 3-4 继电器触点图像采集模块
• 3-4-1 图像采集程序的初始化
• 3-4-2 在LabVIEW 中实现图像采集的方法
• 3-4-3 继电器触点图像的采集
• 3-4-4 在 LabVIEW环境下调用MATLAB的方法
• 3-5 图像处理模块
• 3-6 小结
• 第四章 继电器触点状态识别以及失效类型的判定
• 4-1 数字图像处理技术
• 4-1-1 数字图像处理技术简介
• 4-1-2 图像识别，模式识别，机器视觉和计算机图形学之间的关系
• 4-1-3 数字图像处理的主要研究内容和研究方法
• 4-2 彩色图像分割技术
• 4-2-1 图像彩色空间的介绍
• 4-2-2 彩色图像分割的方法
• 4-3 本文采用的图像分割方法
• 4-3-1 颜色特征分析
• 4-3-2 数学形态学分析
• 4-3-3 继电器触点图像的颜色特征提取
• 4-3-4 图像分割实现和识别结果
• 4-4 继电器失效类型的判断
• 4.5 设备的故障分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果