一種電磁式繼電器全自動檢測裝置的結構設計

廉佳玲 胡 恒

（1.莆田學院，莆田 351100；2.福建船政交通職業學院，福州 350000）

繼電器是工業控制中一種常用的控制器件，能夠達到用較小電流控制較大電流、用低電壓來控制高電壓、用直流電控制交流電等各種控制效果[1-2]，并且可以作為控制電路與被控電路之間的橋梁，在自動控制、遙控、保護電路等方面得到廣泛的應用。

電磁式繼電器是常用的繼電器，原理是利用電磁吸引力推動接點動作，內部結構由鐵心、線圈、銜鐵、動接點和靜接點等部分組成。檢測電磁式繼電器外部的引腳長度、角度、間距是否符合標準是出廠檢測時的重要一環，而且電磁式繼電器的外形尺寸各有差異，如圖1 所示。目前，電磁式繼電器的引腳檢測多依靠人工或一定的檢測設備來完成。但是，人工檢測效率及質量難以保障，且人工成本較高，現有檢測設備存在適用范圍有限、檢測精度及效率不高等問題。因此，急需研制一種可適用于多種類、檢測精度及效率更高的電磁式繼電器引腳檢測裝置。

圖1 不同外觀尺寸的電磁式繼電器

1 設計要求與思路

電磁式繼電器成品在輸送帶上逐一進入檢測環節進行外觀檢驗，檢查內容包括標簽信息、引腳數量、引腳角度、引腳長度等。由于繼電器產品多樣，檢驗裝置需要滿足如下需求。第一，針對不同種類、不同外觀尺寸的電磁式繼電器，檢測裝置需要具有一定的適應性，做到檢測高度可調。為此，可以安裝升降裝置，通過檢測平臺的上下移動對準引腳，以滿足功能要求。第二，為提高檢測精度，檢測裝置需要獲得質量高、信息量充足的引腳信息。在電磁式繼電器檢測方面，圖像采集相對其他傳感器的信息采集方法具有一定優勢，因此本設計中采用視覺裝置即工業相機采集被測品的引腳信息。第三，為提高檢測效率，檢測裝置需要在較短時間內獲得各個引腳的全面信息，并進行快速判斷[3]。對于此問題，可以采用多個工業相機采集被測品的多角度引腳信息。

2 整體結構

設計中的支架及升降裝置可以根據待檢測的電磁式繼電器高度調節檢測平臺的位置。檢測裝置包括支架、檢測平臺、檢測工位、采集機構、照明機構、升降機構以及反射機構，其中檢測工位及采集機構設置在檢測平臺上。采集機構包括攝像頭、安裝座和驅動組件，攝像頭安裝于安裝座上，且攝像頭的拍攝區域對準檢測工位。安裝座與驅動組件連接，驅動組件驅動安裝座運動時，攝像頭攝制電子元件多面和多角度圖像以獲取電子元件的全方位圖像。電磁式繼電器全方位檢測裝置結構圖，如圖2 所示。

1.支架；2.檢測平臺；3.檢測工位；4.采集機構；5.照明機構；6.升降機構；7.反射機構；41.CCD 相機；42.反射鏡；61.氣缸；62.直線導軌；63.滑塊；64.連接頭。圖2 電磁式繼電器全方位檢測裝置結構圖

整個檢測機構需要通過工業相機采集繼電器的引腳信息，通過調節檢測平臺來適應檢測對象的高度。根據實際需求并考慮效果、成本等多種因素，擬選擇傳感器數量及具體型號，相關信息如表1 所示。

表1 傳感器詳細信息

3 核心部件結構分析

3.1 升降機構

為適應不同外形電磁式繼電器的引腳檢測，需要檢測機構具有一定的適應性和通用性。設計的升降機構包括設置于支架上的氣缸及沿支架豎直設置的導軌，導軌內嵌設滑塊，滑塊一端固定在檢測平臺上，另一端與氣缸桿連接，上升和下降的位置信號通過磁性開關來獲取。當有不同外形尺寸的繼電器通過傳送帶到達檢測工位后，可通過調整磁性開關的位置來調整氣缸的行程，從而達到調整檢測平臺高度的效果。升降裝置的具體結構如圖3 所示。

1.升降氣缸；2.滑軌條；3.滑塊；4.連接頭。圖3 升降機構結構圖

3.2 采集機構

采集機構一般是通過光源和視覺相機配合完成檢測。在繼電器檢測的實際應用中，相機的安裝角度在檢測過程中不斷調整會影響檢測結果[4-5]。為了滿足檢測精度要求，同時提高檢測裝置的適應性，裝置中的采集機構采用以下設計。

第一，采用環形光源和兩個以上的視覺相機配合完成檢測任務，通過多方向采樣繼電器不同角度的位置信息，提高檢測精度。第二，為降低相機安裝角度調整對檢測結果的影響，相機均采用水平垂直安裝，同時每個相機配置一面角度可調的反射鏡。相機通過拍攝反射鏡中繼電器不同方向的引腳圖片來采樣，然后通過和模板對比確定檢測品是否合格。第三，視覺相機和圖像反射鏡在安裝底座上的位置可調，以確保從多個方面將檢測角度調至最佳，保證檢測質量。采集機構具體結構組成，如圖4 所示。

1.工業相機；2.安裝支架。圖4 采集機構結構圖

4 檢測數據的處理算法

設計中使用工業視覺相機來采集繼電器引腳預設的檢測區域中各個采樣點的高度值，即檢測數據。具體的數據處理算法如下。在進行數據處理時，首先將檢測數據的集合劃分為兩個以上的子集，其次根據數據集的特征指定每個子集的大小，最后根據數據特征在內存空間和計算時間上進行優化[6-7]。具體可以使用網格將整個檢測區域劃分成多個區域，每個區域對應一個子集，然后將區域內的檢測數據有序放入子集。數據子集的表達式為

式中：xi、yi為子集中具有n個維特征向量的樣本；cos(x,y)為兩個向量間的余弦夾角，可以直接反映兩向量間的相似性程度，且該值的大小與相似程度呈負相關。

將各子集的cos(x,y)值匯總為最終的數集合并進行判斷，然后將離群值與cos(x,y)值集合的平均值進行比較。若它們之間的偏差大于預設的閾值，則確定為離群值。若不存在離群值，則根據集合確定目標物體的檢測結果為合格品；若存在離群值，則將繼電器引腳高度的檢測結果作為新的檢測數據集合，重新進行循環計算。若循環計算后還是存在離群值，則可判斷目標物體的檢測結果為不合格品。

5 全方位電磁式繼電器引腳檢測裝置的效益分析

一種可調節檢測高度、環形光源的多角度電磁式繼電器引腳檢測裝置的研制，首先可以滿足生產線上不同規格電磁式繼電器引腳的檢測，具有良好的通用性，能夠節約設備購置成本。其次，反射鏡和多個檢測相機的配合設計，保證檢測數據的多樣性、可靠性，比人工檢測精度更高。最后，相比單一相機移動式的檢測方式，該裝置控制相對簡單，在提高精度的同時降低系統的維護成本。可見，本裝置能夠滿足電磁式繼電器快速、精準的檢測需求，具有可觀的經濟效益。

6 結語

電磁式繼電器是自動化領域常用的電氣原件，外形尺寸多樣，其引腳檢測是成品質量檢測中的重要部分。針對現有電磁式繼電器引腳外觀檢測精度不高、效率不高的問題，提出一種電磁式繼電器引腳全自動檢測裝置，并闡述該裝置的結構組成及核心部分的工作原理。該裝置在一定程度上提高了電磁式繼電器引腳檢測的效率、時效性和檢測的準確性。