[发明专利]一种电器三维动态特性自动测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种电器三维动态特性自动测试系统及方法，采用一台高速摄像机和两面平面镜组成的成像系统对标记点和标定板分别进行拍摄，将标记点粘贴在被测电器的动作机构，照明光源使标记点清晰成像，标定板固定在旋转支架上，旋转支架带动标定板转动，通过触发电路控制高速摄像机，使之自动拍摄电器动作过程的标记点图像以及摄像机标定过程的标记板图像，利用OpenCV函数库对图像进行处理，得到电器动作过程中每个时刻的标记点图像坐标以及高速摄像机的内外部参数，根据坐标变换，通过摄像机参数将图像坐标转换为三维坐标，并绘制标记点三维坐标随时间的变化曲线，用于表征电器的三维动态特性。本发明能够减少人工干预带来的不确定性，提高试验效率。

技术领域

本发明涉及电器测试领域，特别是一种电器三维动态特性自动测试系统及方法。

背景技术

电器动态特性的测试方法可以分为接触式和非接触式。接触式主要通过在运动部件上安装传感器等元件进行测试，对运动部件的动作过程产生一定的影响。利用高速摄像机对电器运动部件进行图像测试和图像处理是一种非接触式测试方法之一，无需与运动部件接触，不影响其动作过程，能有效还原电器动态特性。

触头系统和操作机构是电器的重要组成部分，其动作性能的好坏直接影响到电器的可靠运行。由于电器的动态过程受各种随机因素影响，使得动态特性呈现不确定性，一维或二维的动态特性测试能够反映当前位置的动作状态，但电器在装配和制作过程中，受机械加工和模具精度的制约，触头或机构的动作状态并非呈现平面运动，而存在一定的偏移，这种偏移运动对电器的电寿命和可靠性造成很大的影响，因此对电器三维动态特性进行研究可以为产品优化设计和生产制作提供理论依据。

利用高速摄像机对电器进行三维动态特性测试往往需要介入较多的人工干预，比如在图像测试过程中，需要手动寻找电器动作的起始位置、摄像机标定过程标定板的人工转动、摄像机的手动拍摄；在图像处理过程中，需要结合Image-Pro Plus图像处理软件和Matlab软件，对特征点进行手动检测和提取等，测试耗时较长，无法满足快速、准确测试的需求，因此设计一种电器三维动态特性自动测试系统，能够减少人工干预，提高测试效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种电器三维动态特性自动测试系统及方法，能够减少人工干预，提高测试效率。

本发明采用以下方案实现：一种电器三维动态特性自动测试系统，所述自动测试系统对电器三维动态特性进行测试，所述自动测试系统包括高速摄像机、平面镜、设置在被测电器的动作机构上的标记点、黑白棋盘格标定板、旋转支架、触发电路以及图像自动处理系统；

所述高速摄像机和两面呈一定角度的平面镜组成基本成像系统，高速摄像机通过两面平面镜的反射成像形成两台虚拟摄像机，分别对电器动作机构的运动过程进行高速自动拍摄以及对转动不同角度的标定板进行自动拍摄，在一张图像中形成两个虚像；调整高速摄像机的摆放位置使两个虚像成像清晰并在同一水平线上，以确保左、右两台虚拟摄像机拍摄的一致性；

所述黑白棋盘标定板固定在所述旋转支架上，以旋转支架带动标定板转动；

所述触发电路与被测电器、所述高速摄像机以及旋转支架电性相连，分别触发电器的动作、高速摄像机的动作以及旋转支架的动作；

所述图像自动处理系统基于OpenCV图像数据库对标定板图像进行处理得到摄像机的参数，对电器动作过程的图像进行处理得到标记点的当前位置，通过坐标变换自动生成标记点三维坐标，并自动绘制标记点三维坐标随时间的变化曲线，即得到相应电器的三维动态特性曲线。

进一步地，所述标记点粘贴在被测电器的电磁机构或触头或与触头相连的可动部件上，以标记点的运动来表征电器的动作过程；所述标记点是圆形或方形或其他轴对称形状，其大小根据不同电器动作机构的尺寸和特征设置，以适合在高速摄像机中成像。