基于机器识别的电气接线自动检错技术研究

作     者：王昕 

作者单位：上海工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈行良

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：机器识别 自动检错 接线库 编号识别 位置检测 

摘      要：对电气柜进行接线检错是电气柜生产流程中的重要步骤,其检错精度与准确度决定了电气柜是否能够正常使用。传统的检错方法主要是通过检测人员人眼识别,采用颜色校准,位置检查等方法对导线进行一一排查,检错准确度低、耗时较长、自动化程度低。为提高电气接线检错的准确度,实现电气接线的非接触式自动检错,本文提出了一种基于机器识别的电气接线自动检错方法。该方法通过拍照采集待测电气柜内部接线图,采用图像拼接、边缘检测等方法对图像进行处理,识别编号信息并检测导线位置,与建立的电气柜接线模板库进行对比,判断接线是否正确。搭建了测试平台,并通过实验验证了该方法的可行性。主要研究内容如下:（1）根据电气柜接线检错需求确定了系统功能,分析了电气接线检错原理,并设计了电气接线自动检错系统总体方案。根据方案设计了系统检错流程,并对系统硬件进行了设计,重点分析了相机标定问题。（2）研究电气接线图像处理技术。根据系统方案要求,分多次采集电气柜图像,并通过图像拼技术将其拼接为完整的全景图像。针对边缘检测算子在滤波去噪与阈值选取上的不足进行改进,采用自适应平滑滤波与形态学闭运算相结合的方式代替传统的高斯滤波,并采用Otsu法自适应选取高、低阈值,提高电气柜图像边缘检测精度。（3）研究了电气柜导线识别算法。通过定位算法检测导线编号,将其分割为单个字符,根据电气柜中导线的字符特征,设计卷积神经网络模型识别导线编号。设计了导线位置检测算法,在检测区域内获取导线坐标,通过坐标变换得到导线实际位置信息。设计了电气柜标准接线表,将导线编号、位置信息与接线表对比,得出检错结果。（4）为了能够直观的显示检测结果,本文开发了电气接线自动检错上位机系统,设计了登录注册界面、检错界面与数据查询界面。采用Qt与MATLAB混合编程实现平台间的交互,上位机系统能够控制图像的采集与处理、显示并保存检错结果。最后,通过实验验证本文所述检错方法的准确性,实验结果表明,利用该方法能够准确地检测出电气柜的接线是否正确,并提高了电气接线的检错效率。