一种变压器铁芯硅钢片的叠片装置及方法与流程

本发明属于中小型变压器铁芯叠片技术领域，具体涉及一种变压器铁芯硅钢片的叠片装置及方法。

背景技术：

随着科技的发展，人们对电力的依赖程度不断上升，电力需求不断增大。变压器作为电力输送工作中起到关键设备，其市场需求随之大幅增长。目前，各大变压器厂商均多用手动或半自动化叠片设备完成硅钢片的堆叠，整个叠片工艺需5-10名工人同时作业，劳动强度高且叠片质量参差不齐。

对变压器的生产制造而言，其铁芯的制作尤为关键。现有铁芯大多通过一定数量的硅钢片层叠而成，其结构形式多样，如单相三柱、单相四柱、三相三柱、三相五柱等，需要使用人工或半自动化叠片机将硅钢片按要求叠装。在目前的生产方式下，操作人员需时刻注意叠片精度，并保持机械性动作且操作时间长，对人员素质要求极高。

普通叠片机的叠片精准度较差，为使铁芯片精准落入模具中，需要人工进行相应的辅助操作，但效率较低；一些叠片机加装了用以精准定位铁芯片的装置，包括多个相应的电气元件，其不但使叠片机结构变得复杂，需要定时维护，成本高昂，并且定位装置对铁芯片定位需要一定的时间，叠片效率仍然不高，而使用大量的电气元件，使叠片机的整体可靠性降低。

技术实现要素：

为解决现有的问题；本发明的目的在于提供一种变压器铁芯硅钢片的叠片装置及方法。

本发明的一种变压器铁芯硅钢片的叠片装置，包括硅钢片传送机构、铁芯叠片机构、叠片平台、图像采集装置、工业控制计算机；所述铁芯叠片机构包括激光测距仪、真空吸盘、三自由度机械手，铁芯叠片机构完成硅钢片的堆叠工作；图像采集装置包括检测镜头、光源，图像采集装置采集视场内的图像信息；硅钢片传送机构完成硅钢片的传送任务；工业控制计算机通过工业以太网与各模块通讯，完成数据的导入、分析、处理任务，实现变压器铁芯硅钢片的叠片功能。

一种变压器铁芯硅钢片的叠片方法，它的方法如下：

步骤一：程序初始化，将初始参数输入到变压器铁芯叠片控制系统；

步骤二：控制系统发出指令，硅钢片传送机构将硅钢片运至待检测区域，图像采集装置采集场景内的图像信息；

步骤三：图像处理系统对采集到的信息进行处理，得到待叠硅钢片的位置信息并确定其应放置区域；

步骤四：叠片控制系统计算出最优抓取位置和应放置区域的最优位置；

步骤五：控制系统发出指令，叠片机构移动到目标位置，叠片机构末端的激光测距仪检测出高度信息，经叠片控制系统计算得出叠片机构的下落高度，控制叠片机构抓取硅钢片并向上提升一定距离移至放置目标区域的最优位置；

步骤六：叠片机构末端的激光测距仪检测出高度信息，经叠片控制系统计算后发出叠片指令，控制叠片机构完成该硅钢片的叠片，而后叠片机构回到初始位置；

步骤七：控制系统判断叠片任务是否完成，若未成任务，硅钢片传送机构将下一片硅钢片运至待叠片区域，回到步骤二，反之结束任务。

作为优选，所述的图像采集装置使用单目视觉进行图像采集，在像素坐标系中可得到视场内叠片平台的边缘和硅钢片边缘的比例关系，通过相似原理可计算出三维空间中硅钢片的位置信息。

作为优选，所述硅钢片传送机构、铁芯叠片机构、叠片平台、图像采集装置之间通过工业以太网与工业控制计算机进行数据传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、可以实现变压器铁芯的自动叠片，降低了员工的劳动强度和企业生产成本，提高了生产效率、铁芯的叠片质量以及自动化水平；

二、能够实现中小型变压器铁芯硅钢片的自动叠片，可适应不同类型和不同规格的变压器铁芯；采用机器视觉、图像处理技术与激光测距仪相配合的方式提高了硅钢片的堆叠质量；采用工业控制计算机提高了信息处理速度和设备的功能扩展能力，提高了生产效率；

三、替代了人工简单重复的劳动动作，减轻了操作者的劳动强度，提高了生产效率，提高了变压器铁芯硅钢片堆叠的生产水平。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明中铁芯叠片机构的的框图；

图3为本发明中图像采集装置的框图；

图4为本发明的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1、图2、图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：包括硅钢片传送机构、铁芯叠片机构、叠片平台、图像采集装置、工业控制计算机；所述铁芯叠片机构包括激光测距仪、真空吸盘、三自由度机械手，铁芯叠片机构完成硅钢片的堆叠工作；图像采集装置包括检测镜头、光源，图像采集装置采集视场内的图像信息；硅钢片传送机构完成硅钢片的传送任务；工业控制计算机通过工业以太网与各模块通讯，完成数据的导入、分析、处理任务，实现变压器铁芯硅钢片的叠片功能。

如图4所示，一种变压器铁芯硅钢片的叠片方法，它的方法如下：

步骤一：程序初始化，将本批次硅钢片的尺寸信息输入到变压器铁芯叠片控制系统；

说明：初始参数主要包括本批次硅钢片的尺寸信息和本批次硅钢片采用的叠片结构形式。

步骤二：控制系统发出指令，硅钢片传送机构将硅钢片运至待检测区域，图像采集装置采集场景内的图像信息；

说明：待检测区域受镜头的视场限制，仍在硅钢片传送机构上。图像采集装置已完成相机标定。

步骤三：图像处理系统对采集到的信息进行处理，得到待叠硅钢片的位置信息并确定其应放置区域；

说明：图像处理系统将采集到的图像信息，通过灰度化、二值化、减噪、边缘检测、形状识别与分类等步骤，确定该硅钢片的类型、位置信息及应放置区域。

步骤四：叠片控制系统计算出最优抓取位置（oxy平面）和应放置区域的最优位置（oxy平面）；

说明：为了降低成本，避免使用大量的电子元件，采用单目视觉方式采集平面信息，空间信息通过与激光测距仪相配合进行确定。

步骤五：控制系统发出指令，叠片机构移动到目标位置（oxy平面），叠片机构末端的激光测距仪检测出高度信息，经叠片控制系统计算得出叠片机构的下落高度，控制叠片机构抓取硅钢片并向上提升一定距离移至放置目标区域的最优位置（oxy平面）；

说明：在成本范围内，可选用高精度激光测距仪完成测距任务有利于提升叠片质量。

步骤六：叠片机构末端的激光测距仪检测出高度信息，经叠片控制系统计算后发出叠片指令，控制叠片机构完成该硅钢片的叠片，而后叠片机构回到初始位置；

说明：激光测距仪放在真空吸盘的中心位置，叠片机构尺寸信息已知，通过叠片机控制系统可得出相应的下落高度。

步骤七：控制系统判断叠片任务是否完成，若未成任务，硅钢片传送机构将下一片硅钢片运至待叠片区域，回到步骤二，反之结束任务。

说明：自动叠片控制系统根据初始参数设定的信息，以及叠片的数据记录判断叠片任务是否完成。本发明未设置人员检测装置，本装置应放置在一块单独区域，避免叠片过程中造成人员伤亡。

进一步的，所述的图像采集装置使用单目视觉进行图像采集（降低企业成本和开发难度），在像素坐标系中可得到视场内叠片平台（实际尺寸已知）的边缘和硅钢片边缘的比例关系，通过相似原理可计算出三维空间中硅钢片的位置信息。

进一步的，所述叠片机控制系统包含图像采集子系统、图像处理子系统、生产状态监控子系统。

进一步的，所述硅钢片传送机构、铁芯叠片机构、叠片平台、图像采集装置之间通过工业以太网与工业控制计算机进行数据传输。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。