[发明专利]一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法

权利要求书

1.一种高压断路器操作弹簧疲软测试方法，其特征在于，包括以下测试步骤：

(1)设置高压断路器操作弹簧疲劳状态测试系统的控制参数，在断路器分合闸操作前设置高速相机拍摄焦距、触发速度及相机帧率、分辨率和曝光时间，并根据断路器型号及分合闸时间确定相机高速拍摄时间长度参数；

(2)高压断路器操作弹簧疲劳状态测试系统发出断路器分合闸控制信号，启动断路器实现分合闸过程，带动操作机构弹簧发生拉伸或压缩形变，直到分合闸动作完成；

(3)捕捉断路器弹簧表面图像以及分合闸试验中伸缩变化的高速图像序列，对于每帧图像采用基于NCC-SAR算法对弹簧上多目标进行识别和跟踪；同时采集弹簧分合闸过程中弹簧压力的变化数据；

(4)将NCC-SAR算法跟踪图像序列的多目标点绘制成形变-时间曲线，计算弹簧受力伸缩过程中的机械形变特性参数；

(5)对获取的高速图像序列以及机械特性参数进行分析和处理，并将处理结果与基础数据库和经验规则数据库中弹簧运行状态评价数据进行比对，判断弹簧疲软状态以及缺陷程度；

所述步骤(3)中NCC-SAR算法包括以下步骤：

(3.1)调节工业相机至合适的帧率、焦距和视场角，捕捉断路器分合闸过程中弹簧运动情况得到海量高速图像序列；

(3.2)采用连续相邻帧图像像素灰度递减的方法，确定运动开始帧与结束帧，剔除无关帧图像，避免断路器操作前后大量冗余图像影响处理速度；

(3.3)对开始帧之后的图像进行预处理，减少现场光线变化和相机电子噪声对图像的干扰；同时设置合适的ROI，缩小了目标搜索面积且能够排除ROI外部的干扰；

(3.4)在第一帧图像中以整幅图像作为识别区域，结合截线交点法识别出第i匝弹簧在第一帧图像中的位置，以该位置为中心的p×q小区域矩形作为第一帧的识别区域；利用NCC算法识别弹簧特定目标，当已知第k-1帧的目标位置及识别区域后，根据目标的运动速度计算出区域位移ΔX＝λv+c，其中λ为比例系数，v为运动速度，c为常数；利用ΔX自动调整得到第k帧的识别区域后，在新识别区域中快速、准确地搜索到第k帧的目标图像；以此类推，依次取帧进行识别直至得到第i匝弹簧在n帧图像序列中的所有位置；

(3.5)对后续帧图像进行识别目标坐标计算，并判断目标坐标是否继续变动，如经过坐标变动到不变则判定为结束帧，如果不是结束帧，则根据目标坐标重新调整ROI，取下一帧，重复步骤(3.5)；

(3.6)如果是结束帧，跟踪识别断路器弹簧上的多个特征目标，获取多目标的运动特性参数；再采用多目标联动加权判别法计算出准确的目标运动结果参数。

2.如权利要求1所述的高压断路器操作弹簧疲软测试方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中的高压断路器操作弹簧疲劳状态测试系统包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括主控制模块工控工作站、采集卡、图像传输模块以及通讯接口和显示模块，所述主控制模块工控工作站通过总线分别与所述图像传输模块、采集卡、通讯接口以及显示模块连接；所述图像传输模块，用于获取高速相机采集的高速图像序列，并传输给主控制模块工控工作站，所述采集卡，用于获取传感器采集的数据，所述通讯接口，用于与高速相机或传感器进行通讯连接，所述显示模块，用于设置参数和显示结果；所述软件部分包括试验过程控制及综合分析软件和弹簧状态辨识软件，该系统在硬件的支持下实现断路器弹簧测试过程控制、数据采集和弹簧状态辨识。

3.如权利要求1所述的高压断路器操作弹簧疲软测试方法，其特征在于，所述步骤(3.6)中的多目标联动加权判别法通过相邻两帧图像灰度差阈值，剔除受环境影响的不良数据和误识别导致的错误结果，并根据目标的匹配相似度分值决定它们在结果中所占的权重，使得相似度越高的目标在结果中占有权重越大。

4.如权利要求1所述的高压断路器操作弹簧疲软测试方法，其特征在于，所述步骤(5)中机械形变特性参数的分析处理方法为将机械形变特性参数与基础数据库中的数据样本进行相似度比对，绘制机械形变特性参数随弹簧行程变化的曲线，求取曲线相邻点斜率，生成比对二维数组，利用频域变换重构二维特征向量，将包含轮廓特征的低频特征向量求取欧式距离，形成可信的弹簧形变变异量化系列判据，从而有效地对弹簧疲软状态以及缺陷程度进行评价。