【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绝缘油介损试验，具体涉及一种基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统。
技术介绍
1、目前绝缘油介损试验开展时，需要人员全手动操作，且人为操作影响因素影响较大。现有技术中，绝缘油介损检测仪为非自动化设备，需要实验员手动备料、手动点击操作面板实现样品检测。通过编写二次开发通讯协议、添加自动化控制程序流程，将手工操作的介损检测仪改造为适配自动化操作，且保留原有的手动运行能力。现有的移动机器人为通用抓取方案平台，需要在标准程序的基础上，通过动作示教、点位标定、抓取动作轨迹编程等实现专用设备的上下料交互。另外还需对上位系统提供动作任务调度的软件接口。现有的介损检测仪的通讯协议需要通过驱动层软件对接到中控系统中。驱动软件需要支持检测仪的功能流程控制、样本数据流转和存储，对上位系统提供安全规范的软件接口。为促进智慧实验室建设，加强仪器自动化智能化，提高检测效率，减轻人员压力，需研制一种绝缘油介损自动化检测系统，实现全流程自动化操作；完成绝缘油介损仪器的自动化改造及机械臂系统的操作设计和数据接收。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，解决了上述
技术介绍
中的问题。
2、本专利技术的目的是这样实现的：基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，包括自动化通讯模块、自动化执行装置和自动化试验方法，其特征在于，所述自动化试验方法包括以下步骤：
3、s1、对绝缘油介损进行分析；
4、s2、介损测
5、s3、绝缘油加热；
6、s4、绝缘油介损测量系统信号处理。
7、进一步地，所述对绝缘油介损进行分析通过谐波分析法进行，绝缘油的介质损耗角流经试品的电流与外施交流电压之间相位差为余角，绝缘油介质损耗因数测量信号为外加的高压正弦电源，为了减少由于取样电阻的使用而引入相位误差，其表达式为，
8、
9、
10、式中，cn为标准电容器，cxrx为并联支路为绝缘油杯的等效电路，rn和rnx为取样电阻；且满足两式时，为外加电压完全施加在标准电容cn和油杯上；根据数字信号处理的原理，有限长度的信号作离散傅立叶变换包含一个周期延拓的过程，将被处理的信号按照信号处理时间长度作周期性延拓，延拓后的信号和原有信号会比较得到误差，整周期采样用于避免数字频谱误差。
11、进一步地，所述介损测量信号消噪通过小波变换进行，消噪的目标是从含噪数据得到信号的一个逼近信号子，使得在某种误差估计下得到最优逼近；消噪用于将实际信号与噪声信号分离开，保留真实的信号，去除噪声信号，以达到消噪的目的；通过数学变换将信号去噪从时域转换到频域，含噪信号的小波变换等于信号的小波变换与噪声的小波变换之和；小波去噪的方法是对经过预处理的含噪信号进行多尺度小波变换，然后在各尺度下提取信号的小波系数去除属于噪声的小波系数，最后用逆小波变换重构信号；含噪声的信号模型表达式为，
12、s(i)＝f(i)+δ·e(i)，i＝0,1,···,n-1
13、式中，f(i)为真实信号，e(i)为噪声，s(i)为含噪声的信号；以噪声为模型，即e(i)为高斯白噪声n(0,1)，噪声级为1，有用信号表现为低频信号或是平稳信号，噪声信号表现为高频信号；消噪过程的具体步骤包括：一维信号的小波分解，选择一个小波并确定一个小波分解的层次n，然后对信号s进行n层小波分解；小波分解高频系数的阈值量化，对第1到第n层的每一层高频系数，选择一个阈值进行阈值量化处理；小波的重构，根据小波分解第n层的低频系数和经过量化处理后的第1层到第n层的高频系数，进行信号的小波重构。
14、进一步地，所述绝缘油加热通过pid控制算法和模糊控制算法进行，将模糊控制和pid控制两者相结合；所述pid控制算法为采样控制，根据采样时刻的偏差值计算控制量，将积分和微分项进行离散化处理，模拟pid控制算法的表达式为，
15、
16、式中，k为采样序号，k＝0，1，2…；u(k)为第k次采样时刻的计算机输出值；e(k)第k次采样时刻输入的偏差值；e(k-1)为第(k-1)次采样时刻输入的偏差值；ki为积分系数，ki＝kpt/ti；kd为微分系数，kd＝kptd/t。
17、进一步地，所述自动化通讯模块采用的接口文档为tcp/ip协议，且包括自动化控制用驱动程序，自动化通讯模块包括参数读取、时钟设定、试验项目设置、试验类型设置、样品测试、空杯测试、告警信息、强制退出、数据打印、开油阀和关油阀；所述参数读取包括主站请求帧和从站应答帧；所述时钟设定包括主站请求帧和从站应答桢；所述试验项目设置包括主站请求帧和从站应答桢；所述试验类型设置包括主站请求帧和从站应答桢；所述样品测试包括主站请求帧和从站应答帧；所述空杯测试包括主站请求帧和从站应答帧；所述强制退出包括主站请求帧和从站应答帧；自动化通讯模块通过以上串口协议把数据发送到工控机上，且在工控机上部署驱动框架，把数据协议从串口转化成tcp/ip；通过对其串口协议实现自动化控制命令。
18、进一步地，所述自动化执行装置包括复合机器人，和用于执行上样和下样操作的夹爪和移液枪，所述夹爪与移液枪交互设置；所述复合机器人包括：移液按压，微型滑台电缸，安装法兰，工业平行电爪，抓手，活动指尖，深度摄像头和移液枪托架；所述复合机器人的底部设置有下装移动工具、复合机器人上设置有上装的协作机械臂，所述夹爪和移液枪与所述机械臂连接；复合机器人上设置有惯性导航系统和激光雷达；所述惯性导航系统通过牛顿力学原理计算物体的加速度，并将数值导入导航坐标，从而获得物体的位置信息；以使使用不受空间条件的限制；所述激光雷达为360°旋转式激光雷达，以发射激光束探测目标的位置和速度特征量，向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，用于获得目标的目标距离、方位、高度、速度、姿态和形状参数，从而对周围环境进行探测、跟踪和识别。
19、进一步地，所述复合机器人采用算法通过提取点云中的特征来进行匹配定位；当复合机器人从一个未知环境里的未知地点出发，在运动过程中通过惯性导航系统和激光雷达的观测，实现实时的定位自身位置、姿态、运动轨迹；根据自身位置进行增量式地图构建，从而达到同时定位和地图构建的目的，在绝缘油自动化检测中，通过提前的地图构建，设置复合机器人在每台仪器的工作站点与站点间的路径，将这些站点及地图保存在机器人中，在每次导航时，根据构建的地图及保存的站点坐标与路径进行精确的可重复导航，用于让机器人到达所需要的站点。
20、进一步地，所述算法的具体步骤包括；求取相邻两帧点云间的惯性导航里程计数据，积分后用于对点云做运动畸变矫正；将点云按照激光雷达线束id进行分类，提取边缘和特异点特征；构建当前帧与地图之间的特称差异的代价函数，利用最小二乘优化求解器求解得到当前位姿；更新局部地图特征，通过实时不断的进行算法步骤计算，最终通过融合激光雷达传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，包括自动化通讯模块、自动化执行装置和自动化试验方法，其特征在于，所述自动化试验方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述对绝缘油介损进行分析通过谐波分析法进行，绝缘油的介质损耗角流经试品的电流与外施交流电压之间相位差为余角，绝缘油介质损耗因数测量信号为外加的高压正弦电源，为了减少由于取样电阻的使用而引入相位误差，其表达式为，
3.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述介损测量信号消噪通过小波变换进行，消噪的目标是从含噪数据得到信号的一个逼近信号子，使得在某种误差估计下得到最优逼近；消噪用于将实际信号与噪声信号分离开，保留真实的信号，去除噪声信号，以达到消噪的目的；通过数学变换将信号去噪从时域转换到频域，含噪信号的小波变换等于信号的小波变换与噪声的小波变换之和；小波去噪的方法是对经过预处理的含噪信号进行多尺度小波变换，然后在各尺度下提取信号的小波系数去除属于噪声的小波系数，最后用逆小波变换重构信号；含噪声的信号模型表达式为，<...
【技术特征摘要】
1.基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，包括自动化通讯模块、自动化执行装置和自动化试验方法，其特征在于，所述自动化试验方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述对绝缘油介损进行分析通过谐波分析法进行，绝缘油的介质损耗角流经试品的电流与外施交流电压之间相位差为余角，绝缘油介质损耗因数测量信号为外加的高压正弦电源，为了减少由于取样电阻的使用而引入相位误差，其表达式为，
3.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述介损测量信号消噪通过小波变换进行，消噪的目标是从含噪数据得到信号的一个逼近信号子，使得在某种误差估计下得到最优逼近；消噪用于将实际信号与噪声信号分离开，保留真实的信号，去除噪声信号，以达到消噪的目的；通过数学变换将信号去噪从时域转换到频域，含噪信号的小波变换等于信号的小波变换与噪声的小波变换之和；小波去噪的方法是对经过预处理的含噪信号进行多尺度小波变换，然后在各尺度下提取信号的小波系数去除属于噪声的小波系数，最后用逆小波变换重构信号；含噪声的信号模型表达式为，
4.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述绝缘油加热通过pid控制算法和模糊控制算法进行，将模糊控制和pid控制两者相结合；所述pid控制算法为采样控制，根据采样时刻的偏差值计算控制量，将积分和微分项进行离散化处理，模拟pid控制算法的表达式为，
5.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述自动化通讯模块采用的接口文档为tcp/ip协议，且包括自动化控制用驱动程序，自动化通讯模块包括参数读取、时钟设定、试验项目设置、试验类型设置、样品测试、空杯测试、告警信息、强制退出、数据打印、开油阀和关油阀；所述参数读取包括主站请求帧和从站应答帧；所述时钟设定包括主站请求帧和从站应答桢；所述试验项目设置包括主站请求帧和从站应答桢；所述试验类型设置包括主站请求帧和从站应答桢；所述样品测试包括主站请求帧和从站应答帧；所述空杯测试包括主站请求帧和从站应答帧；所述强制退出包括主站请求帧和从站应答帧；自动化通讯模块通过以上串口协议把数据发送到工控机上，且在工控机上部署驱动框架，把数据协议从串口转化成tcp/ip；通过对其串口协议实现自动化控制命令。
6.根据权利要求1所述的基于机械臂的绝缘油介损自动化检测系统，其特征在于：所述自动化执行装置包括复合机器人，和用于执行上样和下样操作的夹爪和移液枪，所述夹爪与移液枪交互设置；所述复合机器人包括：移液按压，微型滑台电缸，安装法兰，工业平行电爪，抓手，活动指尖，深度摄像头和移液枪托架；所述复合机器人的底部设置有下装移动工具、复合机器人上设置有上装的协作机械臂，所述夹爪和移液枪与所述机械臂连接；复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，彭勇，赵胜男，张庆军，鲁永，王兆宇，董泉，刘岳，兰洋，张文明，李柯梦，李夏，闭玉，崔玲玲，杨君，黄银龙，赵映宇，陈婕，刘家朋，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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