專利名稱：基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣及檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法及裝置。
背景技術(shù)：
繼電器觸點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)是繼電器機(jī)械故障診斷中的重要環(huán)節(jié)，它是根據(jù)對(duì)繼電器連續(xù)監(jiān)測(cè)所獲得特征參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)來(lái)確定繼電器目前的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)其未來(lái)運(yùn)行趨勢(shì)并預(yù)報(bào)和確定設(shè)備的殘余壽命，它對(duì)繼電器進(jìn)行設(shè)備維修、替換決策方面具有重大意義?，F(xiàn)行的繼電器電壽命試驗(yàn)方法一般是采用定時(shí)截尾試驗(yàn)法，即從成品庫(kù)中按標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定在同一批次的成品中隨機(jī)抽取若干樣本進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)獲取觸頭兩端電壓，定時(shí)動(dòng)作接近壽命的試驗(yàn)次數(shù)后停止試驗(yàn)，評(píng)估各觸頭失效次數(shù)。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試電器成品的吸合電壓、釋放電壓、接觸電阻等參數(shù)是否符合技術(shù)條件規(guī)定范圍，采用概率統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)估計(jì)壽命特征參數(shù)，如平均壽命、壽命標(biāo)準(zhǔn)離差，壽命的可靠度等。上述方法評(píng)估繼電器電壽命，由于采用抽樣試驗(yàn)概率統(tǒng)計(jì)方法，其可靠度較低，且不可能對(duì)成品庫(kù)中的所有成品都作為樣本進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大量的人力、物力及其電能。更甚者，該方法的試驗(yàn)是破壞性的，試驗(yàn)后的產(chǎn)品不能作為成品使用，這對(duì)于價(jià)格較昂貴的某些繼電器產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一種浪費(fèi)。后來(lái)人們又提出了許多繼電器加速壽命試驗(yàn)的方法，如提高試驗(yàn)操作頻率，通過(guò)試驗(yàn)一定次數(shù)后，按觸頭磨損率推算壽命或按收縮電阻推算壽命等。前者適用于滅弧條件較好的電器產(chǎn)品，但仍是破壞性試驗(yàn)；后者雖然可縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省人力物力，但該方法一般只適應(yīng)單變量壽命預(yù)測(cè)，而實(shí)際繼電器性能的失效，是多種因素共同作用的結(jié)果，并反映在多個(gè)參量中。單變量壽命預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)精度難于瞞足實(shí)際需要。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，繼電器技術(shù)的不斷發(fā)展和其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，繼電器的可靠性制約影響整個(gè)電系統(tǒng)的可靠性。因此，迫切需要高效、準(zhǔn)確的方法對(duì)繼電器進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估和電壽命預(yù)測(cè)。由于繼電器的電觸頭是影響其性能的關(guān)鍵部件，其性能直接關(guān)系到繼電器的整體電性能，故研究觸頭的電壽命對(duì)故障診斷和系統(tǒng)維修等具有重要作用。本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和圖像檢測(cè)技術(shù)，提出一種使用方便、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的繼電器觸點(diǎn)電壽命評(píng)估系統(tǒng)。通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，采集繼電器觸點(diǎn)兩觸頭在連續(xù)實(shí)驗(yàn)條件下點(diǎn)的圖像序列S1, S2, , St,和T時(shí)刻繼電器靜觸點(diǎn)表面圖像It，通過(guò)圖像處理技術(shù)，獲取觸點(diǎn)兩觸頭的間距及觸頭接觸面紋理圖像特征參數(shù)，采用設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)繼電器觸頭電壽命的評(píng)估與預(yù)測(cè)。本發(fā)明所提出的方法，采用嵌入式微處理器控制，具有智能化程度高、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，有助于促進(jìn)繼電器性能的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的評(píng)估與預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法及裝置，可以在不破壞繼電器的情況下對(duì)繼電器觸點(diǎn)壽命進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸、頭電壽命快速評(píng)估方法，包括以下步驟(I)分別獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像和繼電器觸頭表面圖像；(2)根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)；(3)以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型；(4)再采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型；(5)根據(jù)建立的多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型對(duì)繼電器觸頭電壽命進(jìn)行 評(píng)估。所述步驟(I)中獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像時(shí)采用紅色LED光源；獲取繼電器觸頭表面圖像時(shí)采用白色LED光源。所述步驟(I)和步驟(2)中還包括對(duì)獲取的圖像采用中值濾波和均值濾波的方式進(jìn)行去噪處理；在進(jìn)行中值濾波操作時(shí)，先設(shè)定ー個(gè)閾值，像素點(diǎn)的灰度值與鄰域中值的差大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，才取鄰域的中值，否則就保留該像素點(diǎn)的灰度值；在進(jìn)行均值濾波操作時(shí)，先設(shè)定ー個(gè)閾值，當(dāng)被處理像素點(diǎn)的灰度值與鄰域均值的差大于設(shè)定的閾值時(shí)，才取鄰域均值為該點(diǎn)的值，否則保留該像素點(diǎn)的灰度值。所述步驟(2)中利用亞像素檢測(cè)定位的方法，確定觸點(diǎn)的邊緣，計(jì)算出觸頭兩觸點(diǎn)接觸的有效距離序列。所述步驟(2)中提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)包括以下步驟從四個(gè)方向建立圖像的共生矩陣，并計(jì)算這四個(gè)方向上特征參數(shù)的平均值，以實(shí)現(xiàn)抑制采樣過(guò)程的方向效應(yīng)，得到具有旋轉(zhuǎn)不變性的紋理特征參數(shù)；所述紋理特征參數(shù)為六個(gè)，分別是對(duì)比度、ニ階矩、平方和、熵、差方差和逆差距。所述步驟(5)中對(duì)繼電器觸頭電壽命進(jìn)行評(píng)估是根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型分別輸出當(dāng)前時(shí)刻的繼電器觸點(diǎn)的剰余壽命，再利用權(quán)向量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，輸出當(dāng)前條件下繼電器的觸點(diǎn)的剩余電壽命。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，包括處理器、第一成像模組、第二成像模組，所述第一成像模組用于獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像；所述第二成像模組用于獲取繼電器觸頭表面圖像；所述處理器根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)，并以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型，再采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型。所述處理器還用于去除所述第一成像模組和第二成像模組獲取圖像的噪聲。所述第一成像模組為紅光成像模組。所述第二成像模組為白光成像模組。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明提出利用嵌入式Cortex-AS處理器及機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)成繼電器觸點(diǎn)電壽命預(yù)測(cè)裝置，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)和圖像處理技術(shù)，提取繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離和觸頭表面圖像的紋理特征，運(yùn)用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)建立以觸點(diǎn)兩觸頭有效接觸距離和表面紋理特征參數(shù)為主變量的兩級(jí)混合繼電器觸點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)。繼電器電觸頭是影響其性能的關(guān)鍵部件，其性能直接關(guān)系到繼電器及其應(yīng)用電路的整體性能。同時(shí)，繼電器觸點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)也是繼電器機(jī)械故障診斷中的重要環(huán)節(jié)，它能根據(jù)對(duì)繼電器觸點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)所獲得的特征參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)來(lái)確定繼電器目前的運(yùn)行狀態(tài)，并預(yù)測(cè)其未來(lái)運(yùn)行趨勢(shì)，預(yù)報(bào)和確定設(shè)備的殘余壽命等，所以本發(fā)明所提出的方法對(duì)繼電器進(jìn)行故障診斷、設(shè)備維修、替換決策等方面具有重大意義。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的共生矩陣參數(shù)與采樣點(diǎn)間距的關(guān)系圖；
圖3是本發(fā)明的共生矩陣參數(shù)與圖像灰度級(jí)的關(guān)系圖；圖4是本發(fā)明的預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及ー種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，如圖I所示，包括處理器、第一成像模組、第二成像模組，所述第一成像模組用于獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像；所述第二成像模組用于獲取繼電器觸頭表面圖像；所述處理器根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)，并以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型，再采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型。所述處理器還用于去除所述第一成像模組和第二成像模組獲取圖像的噪聲。本發(fā)明可以以Cortex-AS處理器為核心，包括外圍接ロ電路、電容式觸摸液晶顯示器、高分辨率CMOS成像模組、光學(xué)系統(tǒng)及LED光源構(gòu)建繼電器觸點(diǎn)電壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)。為了抑制繼電器觸點(diǎn)的反射光對(duì)成像系統(tǒng)的干擾，獲取觸點(diǎn)清晰圖像，系統(tǒng)采用紅光和白光LED光源與兩成像模組匹配，分別用于繼電器觸點(diǎn)兩觸頭圖像和觸點(diǎn)表面圖像?；诶^電器觸點(diǎn)面圖像的紋理的6個(gè)特征和繼電器觸點(diǎn)兩觸頭間的有效距離作為主要參數(shù)，建立繼電器觸點(diǎn)的電壽命的多級(jí)混合預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估與預(yù)測(cè)。采用電容式顯示觸摸屏作為系統(tǒng)與用戶的交互界面，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制和結(jié)果輸出。本發(fā)明的評(píng)估裝置可通過(guò)觸摸屏與用戶進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和評(píng)估結(jié)果輸出。對(duì)繼電器觸頭點(diǎn)壽命的預(yù)測(cè)主要的步驟為I)首先對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，然后通過(guò)觸摸顯示屏發(fā)出命令，由Cortex-AS處理器產(chǎn)生控制信號(hào)，先通過(guò)CMOS成像系統(tǒng)采集繼電器觸點(diǎn)兩觸頭在連續(xù)實(shí)驗(yàn)條件下點(diǎn)的圖像序列S1, S2, , St,和在T時(shí)刻繼電器靜觸點(diǎn)表面圖像Ιτ，并通過(guò)外圍視頻接ロ電路，將采集的圖像分別送入存儲(chǔ)器等待Cortex-AS處理器進(jìn)行處理。2)先采用改進(jìn)的中值和均值濾波算法對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過(guò)程中引入的噪聲，再利用圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理。分別對(duì)圖像序列S1, S2,…も，進(jìn)行處理，獲取其觸點(diǎn)有效接觸距離序列X1, x2，…Xt ;再對(duì)觸點(diǎn)表面圖像It-行處理，提取代表觸點(diǎn)表面粗糙度六個(gè)紋理特征參數(shù)。3)利用預(yù)先建立的繼電器觸點(diǎn)電壽命評(píng)估數(shù)學(xué)模型，對(duì)繼電器觸點(diǎn)電壽命做出評(píng)估和預(yù)測(cè)。4)由液晶顯示器顯示評(píng)估結(jié)果。
根據(jù)精度要求，先用軟件對(duì)CMOS成像模組進(jìn)行畸變矯正，再采用精度為I μ m的標(biāo)尺，對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。采用不同光源和圖像采集裝置獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像和動(dòng)觸頭表面圖像?？紤]成像環(huán)境和內(nèi)部電路產(chǎn)生噪聲的原因，攝取的圖像往往存在隨機(jī)分布的噪聲，即高斯噪聲，為了能準(zhǔn)確地測(cè)量繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離及繼電器觸點(diǎn)表面圖像的紋理參數(shù)，須對(duì)采集的圖像去噪處理。本發(fā)明采用濾波的方法去除圖像噪聲。由于頻域?yàn)V波是通過(guò)濾掉圖像的高頻成份而去掉噪聲，它在去除噪聲的同時(shí)也會(huì)丟失圖像的紋理特征信息，使圖像變模糊，不利于紋理特征的提取。另外，頻域變換運(yùn)算量較大，難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性。本發(fā)明利用一種改進(jìn)的空域?yàn)V波算法，即改進(jìn)的均值和中值濾波算法對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除繼電器觸點(diǎn)兩觸頭運(yùn)動(dòng)區(qū)域圖像和觸頭表面圖像的噪聲。線性濾波缺點(diǎn)在于降低噪聲的同時(shí)也模糊了整個(gè)圖像，特別是圖像的邊緣和圖像的紋理細(xì)節(jié)，因此直接使用均值濾波不利于高頻紋理信號(hào)的保留。本發(fā)明對(duì)均值濾波算法進(jìn)行了改進(jìn)。均值濾波操作是依次對(duì)操作像素點(diǎn)鄰域的像素值取均值而使圖像模糊，如果有條件保留原來(lái)像素點(diǎn)的值，即只有當(dāng)像素點(diǎn)的值比鄰域均值大于某一閾值時(shí)，才取鄰域均值為該點(diǎn)的值，否則該點(diǎn)的值保持不變。這種處理方法，可使圖像不模糊，同時(shí)又能去除噪音。同樣的，由于中值濾波算法的操作是以一定的操作順序，選取其濾波窗口內(nèi)經(jīng)過(guò)排序后中間像素的值，而與原來(lái)像素點(diǎn)的值沒(méi)什么必然聯(lián)系。如果圖像中某些特征尺寸較小，排序后該物體沒(méi)有像素點(diǎn)排在中間，那么濾波后該物體就會(huì)被腐蝕甚至消失。所以本發(fā)明在進(jìn)行中值濾波操作時(shí)，先設(shè)定ー個(gè)閾值，只有該點(diǎn)的值與鄰域中值的差大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，才取鄰域的中值，否則就保留該點(diǎn)的值。這樣處理，如果某像素點(diǎn)為噪聲，它和鄰域的中值就會(huì)相差較大，就可以把它去棹。如果是圖像信息對(duì)象，鄰域中還有物體本身的點(diǎn)，所以鄰域的中值和該點(diǎn)的像素值就不會(huì)相差太大，只要設(shè)置合適的閾值，就可以保留該點(diǎn)的值，從而保留更多的圖像細(xì)節(jié)特征。對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后，再利用亞像素檢測(cè)定位的方法，確定觸點(diǎn)的邊緣，計(jì)算出觸頭兩觸點(diǎn)接觸的有效距離，作為繼電器電壽命建模的ー個(gè)重要的參數(shù)。由處理器控制采集繼電器觸點(diǎn)兩觸頭在連續(xù)實(shí)驗(yàn)條件下點(diǎn)的圖像序列S1,
S2,...，St,采用上述方法，分別對(duì)圖像序列S1, S2，. . .，St進(jìn)行處理，從而獲取其觸點(diǎn)兩觸頭有效接觸距離序列X1, X2, ...，Xt,作為繼電器電壽命時(shí)序預(yù)測(cè)模型的輸入?yún)?shù)。白光照明條件下，能獲取彩色圖像，為了抑制觸點(diǎn)的光發(fā)射，對(duì)白LED光源加裝漫反射抑制薄膜。通過(guò)放大設(shè)備對(duì)所采集觸頭表面圖像進(jìn)行紋理特征的提取。本發(fā)明采用如下的方法提取紋理特征。首先為保證提取圖像的紋理特征具有旋轉(zhuǎn)不變性，從4個(gè)方向建立圖像的共生矩陣。一般來(lái)說(shuō)，采樣間距d、灰度級(jí)Rg及矩陣的生成方向Θ，是影響矩陣生成結(jié)果的主要因素。改變這些因素會(huì)使獲取的繼電器觸點(diǎn)表面圖像的紋理特征值差異變大。所以在對(duì)繼電器觸點(diǎn)表面圖像生成共生矩陣時(shí)，這三個(gè)因素的選用準(zhǔn)則必須保持一致。在本發(fā)明中，采用實(shí)驗(yàn)的方法，從繼電器觸頭表面圖像紋理特征的離散性隨參數(shù)的變化關(guān)系，確定共生矩陣的生成因素。(a)圖像空間點(diǎn)的采樣間距d的確定。對(duì)相同紋理基元的圖像而言，像元采樣間距對(duì)灰度共生矩陣的影響表現(xiàn)為使大數(shù)值元素趨近或偏離主對(duì)角線，導(dǎo)致提取的特征參數(shù)無(wú)法正確地描述圖像紋理特性。本發(fā)明確定采樣間距d的方法是根據(jù)選定紋理特征參數(shù)隨采樣間距d變化的關(guān)系，取紋理特征間存在較強(qiáng)的離散特性時(shí)的d值，作為d值的最優(yōu)選擇區(qū)間，如圖2所示。(b)圖像灰度級(jí)是影響圖像細(xì)節(jié)清晰度和容納信息量的決定因素。圖像的灰度級(jí)數(shù)越大，將有助于反映表面紋理變化規(guī)律的真實(shí)特征信息，但同時(shí)也會(huì)増大灰度共生矩陣維數(shù)，導(dǎo)致需要統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算的數(shù)據(jù)量激増。通過(guò)分析大量繼電器觸點(diǎn)端面表面圖像256級(jí)灰度直方圖得知，一般繼電器觸點(diǎn)表面圖像的灰度分布較為集中，主要波峰區(qū)域分布于ー個(gè)較小的區(qū)間內(nèi)。因此，對(duì)繼電器表面圖像進(jìn)行灰度級(jí)壓縮具有必要性和可行性。在本發(fā)明中，在選擇某類型繼電器后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將觸點(diǎn)表面的紋理圖像按16、32、64和128級(jí)灰度進(jìn)行壓縮，通過(guò)灰度共生矩陣特征參數(shù)與對(duì)應(yīng)灰度級(jí)的關(guān)系曲線，找出各紋理特征參數(shù)開(kāi)始趨于離散時(shí)所對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)，作為選定Rg依據(jù)，如圖3所示。(c)共生矩陣生成方向角Θ的確定。繼電器觸點(diǎn)表面圖像按不同采樣角度生成的灰度共生矩陣通常存在較大差異，因此，如選取生成方向Θ不適當(dāng)，將難于如實(shí)反映觸點(diǎn)表面紋理特征。在分析圖像紋理的應(yīng)用中，為了使所提取的紋理特征在圖像發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)保持不變，即具有旋轉(zhuǎn)不變性。如果僅采用單一方向上生成灰度共生矩陣所獲取特征參數(shù)，將丟失其他方向的紋理信息而不能完整描述圖像紋理特征。本發(fā)明建立O、π /4、π /2和3 π /4方向的灰度共生矩陣，并計(jì)算這4方向上特征參數(shù)fJcbRg，Θ)平均值。其中i為選定的特征數(shù)。從而實(shí)現(xiàn)抑制采樣過(guò)程的方向效應(yīng)，得到具有旋轉(zhuǎn)不變性的紋理第i個(gè)特征值仁可表示為
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)分別獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像和繼電器觸頭表面圖像； (2)根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)； (3)以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型； (4)再采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型； (5)根據(jù)建立的多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型對(duì)繼電器觸頭電壽命進(jìn)行評(píng)估。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟(I)中獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像時(shí)采用紅色LED光源；獲取繼電器觸頭表面圖像時(shí)采用白色LED光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟(I)和步驟(2)中還包括對(duì)獲取的圖像采用中值濾波和均值濾波的方式進(jìn)行去噪處理；在進(jìn)行中值濾波操作時(shí)，先設(shè)定一個(gè)閾值，像素點(diǎn)的灰度值與鄰域中值的差大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，才取鄰域的中值，否則就保留該像素點(diǎn)的灰度值；在進(jìn)行均值濾波操作時(shí)，先設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)被處理像素點(diǎn)的灰度值比鄰域像素均值的差大于設(shè)定的閾值時(shí)，才取鄰域均值為該點(diǎn)的值，否則保留該像素點(diǎn)的灰度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟(2)中利用亞像素檢測(cè)定位的方法，確定觸點(diǎn)的邊緣，計(jì)算出觸頭兩觸點(diǎn)接觸的有效距離序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟(2)中提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)包括以下步驟從四個(gè)方向建立圖像的共生矩陣，并計(jì)算這四個(gè)方向上特征參數(shù)的平均值，以實(shí)現(xiàn)抑制采樣過(guò)程的方向效應(yīng)，得到具有旋轉(zhuǎn)不變性的紋理特征參數(shù)；所述紋理特征參數(shù)為六個(gè)分別是對(duì)比度、二階矩、平方和、熵、差方差和逆差距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟(5)中對(duì)繼電器觸頭電壽命進(jìn)行評(píng)估是根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型分別輸出當(dāng)前時(shí)刻的繼電器觸點(diǎn)的剩余壽命，再利用權(quán)向量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，輸出當(dāng)前條件下的繼電器的觸點(diǎn)的剩余電壽命。
7.一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，包括處理器、第一成像模組、第二成像模組，其特征在于，所述第一成像模組用于獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像；所述第二成像模組用于獲取繼電器觸頭表面圖像；所述處理器根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)，并以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型，再采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，其特征在于，所述處理器還用于去除所述第一成像模組和第二成像模組獲取圖像的噪聲。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，其特征在于，所述第一成像模組為紅光成像模組。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估裝置，其特征在于，所述第二成像模組為白光成像模組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的繼電器觸頭電壽命快速評(píng)估方法和裝置，方法包括分別獲取繼電器兩觸頭側(cè)面圖像序列和繼電器觸頭表面圖像；根據(jù)獲取的圖像得到繼電器觸點(diǎn)兩觸頭的有效接觸距離序列和提取經(jīng)過(guò)處理的繼電器觸頭表面圖像的紋理特征參數(shù)；以紋理特征參數(shù)和有效接觸距離序列分別建立觸點(diǎn)電壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型；采用B樣條聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型和時(shí)序評(píng)估模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合，建立多參量的繼電器觸點(diǎn)電壽命的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)繼電器觸頭電壽命進(jìn)行評(píng)估。裝置包括處理器、第一成像模組、第二成像模組。本發(fā)明可以在不破壞繼電器的情況下對(duì)繼電器觸點(diǎn)壽命進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/327GK102692600SQ20121019949
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者葉韜, 張常鵬, 石云龍, 鐘平, 高夢(mèng)茹 申請(qǐng)人:東華大學(xué)