基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造系统的制作方法

本发明涉及互感器自动制造与控制，具体而言，是基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造系统。

背景技术：

1、互感器是电力系统中的重要设备，其核心部件磁芯的绕线质量直接影响互感器的电磁性能与使用寿命。在现有的互感器磁芯自动化制造中，通常分别配有视觉检测系统和自动绕线系统。视觉检测系统多用于加工前对磁芯表面进行特征筛查，起前端的质检分拣作用；而自动绕线系统则主要采用恒定张力控制模式，即通过闭环控制维持预设的标准拉力，以确保漆包线在整个缠绕过程中的稳定张紧状态，从而保障线圈排列紧密、底层扎实。

2、然而，现有的制造方式在实际生产中面临着材料利用率与加工良品率难以兼顾的问题。受材质物理特性及搬运过程影响，磁芯表面容易产生微小的裂纹、凹坑或崩边。对于这类带有轻微瑕疵但不影响最终电气性能的磁芯，若视觉检测系统按单一标准将其作为废品剔除，将降低次级材料利用率并增加整体制造成本；但若将其送入后续绕线工序，现有的绕线设备在单一的恒定张力控制模式下，处于较高张力状态的漆包线在经过脆弱的瑕疵区域时，易产生集中的局部应力，从而增加磁芯在瑕疵处发生二次断裂的风险，最终导致产品报废及工时损耗。如何在绕线环节安全、无损地加工这些带有轻微瑕疵的互感器磁芯，是当前该制造领域普遍存在且亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造系统，解决现有恒定张力绕线模式在加工带有轻微瑕疵的磁芯时易导致磁芯发生二次断裂的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法，由计算机设备执行，包括以下步骤：

5、s1、在互感器磁芯输送过程中进行图像采集与分析，寻找表面缺陷区域并记录所述表面缺陷区域的具体坐标位置；

6、s2、将互感器磁芯放置在绕线机的主轴上进行缠绕，在常规绕线阶段测量漆包线的实际拉力，调节电磁张力器的电流，将所述实际拉力维持在标准范围内；

7、s3、根据记录的所述具体坐标位置，在所述表面缺陷区域到达绕线切点前，主动降低输出至电磁张力器的电流，减小施加在漆包线上的拉力；

8、s4、在主动降低拉力的同时，同步降低驱动主轴的伺服电机的转速以及排线机构的移动速度；

9、s5、在所述表面缺陷区域转过所述绕线切点后，将输出至电磁张力器的电流恢复至正常水平，同时同步回升转速和移动速度。

10、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，所述s1中寻找并记录所述表面缺陷区域的具体坐标位置的步骤具体包括：

11、获取对输送过程中的互感器磁芯进行连续拍摄的图像采集数据；

12、在排除输送轨道的上下震动因素以及环境光线变化因素后，对所述图像采集数据进行多帧图像对比分析，识别互感器磁芯表面偏离预设标准形貌的异常特征区域，并将识别出的异常特征区域标记为所述表面缺陷区域；

13、结合预先获取的输送速度，计算所述表面缺陷区域在互感器磁芯表面上的具体位置点，并将所述具体位置点转化为横纵坐标数据保存在存储器中。

14、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，所述s2中测量漆包线的实际拉力并调节电磁张力器的电流的步骤具体包括：

15、获取张力传感器在漆包线缠绕过程中反馈的电压信号，并将所述电压信号转化为实际拉力的数值；

16、将预设的标准拉力数值与所述实际拉力的数值进行比对，在综合计算影响漆包线动态走线阻力的材料本体参数以及机械传动摩擦因素后，动态微调输出至电磁张力器的电流大小以改变电磁阻尼，使所述实际拉力维持在标准范围内。

17、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，所述s3中主动降低输出给电磁张力器的电流以减小施加在漆包线上的拉力的步骤具体包括：

18、读取驱动主轴的伺服电机内部编码器反馈的角度信息，结合记录的具体坐标位置，计算所述表面缺陷区域与绕线切点之间的空间角度差值；

19、将所述空间角度差值除以所述伺服电机的角速度，获得理论剩余时间；

20、提取系统整体的响应延迟与所述绕线材料的运动滞后因素之和作为总时间补偿参数；

21、将所述理论剩余时间减去所述总时间补偿参数获得剩余触发时间，若所述剩余触发时间不大于零，则下发下调输出至电磁张力器的电流的控制指令，降低施加在所述漆包线上的阻力，使所述漆包线以低应力状态经过表面缺陷区域。

22、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，所述s4中同步降低驱动主轴的伺服电机的转速以及排线机构的移动速度的步骤具体包括：

23、在提前下调输出至电磁张力器的电流的同时，向驱动主轴的伺服电机以及排线机构发送减速控制指令；

24、在结合所述伺服电机的运动惯性因素后，设定总减速过渡耗时并计算归一化时间系数，将所述归一化时间系数输入预设的平滑减速函数，获取同一衰减比例；

25、基于所述同一衰减比例，同步降低正常绕线状态与低应力状态之间的电流差值以及转速差值，获取所述电磁张力器的目标电流与所述伺服电机的目标转速，控制电磁张力器的电流下降节拍与所述伺服电机的转速下降节拍保持绝对一致；

26、将所述目标转速乘以预设的排线节距系数，获取所述排线机构的移动速度，实现等比例放缓，利用延长的贴合时间确保漆包线在拉力减小的状态下依然紧密排列。

27、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，所述s5中将输出至电磁张力器的电流恢复至正常水平同时同步回升转速和移动速度的步骤具体包括：

28、在所述表面缺陷区域完全转过绕线切点后，控制输出至电磁张力器的电流、驱动主轴的伺服电机的转速以及排线机构的移动速度按照预设的平滑过渡曲线同步爬升；

29、在同步爬升过程中，获取所述绕线材料的受热温度，并动态计算基于所述受热温度的最大允许抗拉屈服变化率；

30、对拉力的目标爬升曲线进行求导，获取拉力瞬时变化率，当监测到所述拉力瞬时变化率大于所述最大允许抗拉屈服变化率时，触发限幅保护逻辑，将目标爬升曲线的斜率截断至所述最大允许抗拉屈服变化率，防止变软的漆包线因机械冲击力拉扯变形，直至所述拉力、转速以及移动速度全部恢复至正常工作状态。

31、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，在将互感器磁芯放置在绕线机的主轴上进行缠绕的步骤之前，还包括：

32、根据获取的图像采集数据，计算所述表面缺陷区域的多维几何尺寸参数；

33、将计算得到的所述多维几何尺寸参数与预先存储的报废标准界限进行比对评估，并根据比对评估的结果生成对应的分类控制指令。

34、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，若比对评估的结果为所述表面缺陷区域的多维几何尺寸参数超过所述报废标准界限，具体包括：

35、生成剔除控制指令，并将所述剔除控制指令发送至目标剔除机构；

36、结合动力源波动因素以及执行对象表面附着阻力因素，调整所述剔除控制指令的输出参数，驱动所述目标剔除机构执行互感器磁芯的物理分离动作，随后清空当前互感器磁芯的数据并结束当前制造处理流程。

37、作为本发明所述基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法的一种优选方案，其中，若比对评估的结果为所述表面缺陷区域的多维几何尺寸参数未超过所述报废标准界限，具体包括：

38、将所述表面缺陷区域的具体坐标位置保存在内部缓存中，并生成转移控制指令；

39、结合动力源波动因素以及末端执行器的机械损耗因素，调整所述转移控制指令的动作参数，驱动目标转移机构将当前的互感器磁芯装配至加工工位；在接收到所述加工工位锁紧完成的反馈信号后，生成并发送加工启动指令，进入缠绕加工流程。

40、本发明还提供了一种配有计算设备的互感器磁芯精密制造系统，其中，所述计算设备适于实现根据权利要求1至9中任一项所述的基于视觉缺陷识别与绕线张力的互感器磁芯精密制造方法。

41、本发明有益效果为：通过将视觉检测提取的缺陷坐标与绕线执行机构进行信号耦合，系统能够在磁芯瑕疵区域到达绕线切点前，主动降低漆包线拉力并同步放缓主轴转速与排线速度，使漆包线以低应力状态经过脆弱区域，有效避免了传统恒张力模式造成的磁芯二次断裂，提高了次级材料的利用率。同时，张力与速度的同步联动机制为低拉力状态下的漆包线提供了充足的贴合时间，防止了走线松垮，保障了线圈的排列密实度。此外，本发明在前期流转环节引入了多维几何尺寸分类评估与环境参数补偿运算，使控制指令能够动态适应车间动力源波动及机械阻力变化，增强了系统在复杂工况下的运行可靠性。