一种电磁式继电器全自动检测装置的结构设计

廉佳玲 胡 恒

（1.莆田学院，莆田 351100；2.福建船政交通职业学院，福州 350000）

继电器是工业控制中一种常用的控制器件，能够达到用较小电流控制较大电流、用低电压来控制高电压、用直流电控制交流电等各种控制效果[1-2]，并且可以作为控制电路与被控电路之间的桥梁，在自动控制、遥控、保护电路等方面得到广泛的应用。

电磁式继电器是常用的继电器，原理是利用电磁吸引力推动接点动作，内部结构由铁心、线圈、衔铁、动接点和静接点等部分组成。检测电磁式继电器外部的引脚长度、角度、间距是否符合标准是出厂检测时的重要一环，而且电磁式继电器的外形尺寸各有差异，如图1 所示。目前，电磁式继电器的引脚检测多依靠人工或一定的检测设备来完成。但是，人工检测效率及质量难以保障，且人工成本较高，现有检测设备存在适用范围有限、检测精度及效率不高等问题。因此，急需研制一种可适用于多种类、检测精度及效率更高的电磁式继电器引脚检测装置。

图1 不同外观尺寸的电磁式继电器

1 设计要求与思路

电磁式继电器成品在输送带上逐一进入检测环节进行外观检验，检查内容包括标签信息、引脚数量、引脚角度、引脚长度等。由于继电器产品多样，检验装置需要满足如下需求。第一，针对不同种类、不同外观尺寸的电磁式继电器，检测装置需要具有一定的适应性，做到检测高度可调。为此，可以安装升降装置，通过检测平台的上下移动对准引脚，以满足功能要求。第二，为提高检测精度，检测装置需要获得质量高、信息量充足的引脚信息。在电磁式继电器检测方面，图像采集相对其他传感器的信息采集方法具有一定优势，因此本设计中采用视觉装置即工业相机采集被测品的引脚信息。第三，为提高检测效率，检测装置需要在较短时间内获得各个引脚的全面信息，并进行快速判断[3]。对于此问题，可以采用多个工业相机采集被测品的多角度引脚信息。

2 整体结构

设计中的支架及升降装置可以根据待检测的电磁式继电器高度调节检测平台的位置。检测装置包括支架、检测平台、检测工位、采集机构、照明机构、升降机构以及反射机构，其中检测工位及采集机构设置在检测平台上。采集机构包括摄像头、安装座和驱动组件，摄像头安装于安装座上，且摄像头的拍摄区域对准检测工位。安装座与驱动组件连接，驱动组件驱动安装座运动时，摄像头摄制电子元件多面和多角度图像以获取电子元件的全方位图像。电磁式继电器全方位检测装置结构图，如图2 所示。

1.支架；2.检测平台；3.检测工位；4.采集机构；5.照明机构；6.升降机构；7.反射机构；41.CCD 相机；42.反射镜；61.气缸；62.直线导轨；63.滑块；64.连接头。图2 电磁式继电器全方位检测装置结构图

整个检测机构需要通过工业相机采集继电器的引脚信息，通过调节检测平台来适应检测对象的高度。根据实际需求并考虑效果、成本等多种因素，拟选择传感器数量及具体型号，相关信息如表1 所示。

表1 传感器详细信息

3 核心部件结构分析

3.1 升降机构

为适应不同外形电磁式继电器的引脚检测，需要检测机构具有一定的适应性和通用性。设计的升降机构包括设置于支架上的气缸及沿支架竖直设置的导轨，导轨内嵌设滑块，滑块一端固定在检测平台上，另一端与气缸杆连接，上升和下降的位置信号通过磁性开关来获取。当有不同外形尺寸的继电器通过传送带到达检测工位后，可通过调整磁性开关的位置来调整气缸的行程，从而达到调整检测平台高度的效果。升降装置的具体结构如图3 所示。

1.升降气缸；2.滑轨条；3.滑块；4.连接头。图3 升降机构结构图

3.2 采集机构

采集机构一般是通过光源和视觉相机配合完成检测。在继电器检测的实际应用中，相机的安装角度在检测过程中不断调整会影响检测结果[4-5]。为了满足检测精度要求，同时提高检测装置的适应性，装置中的采集机构采用以下设计。

第一，采用环形光源和两个以上的视觉相机配合完成检测任务，通过多方向采样继电器不同角度的位置信息，提高检测精度。第二，为降低相机安装角度调整对检测结果的影响，相机均采用水平垂直安装，同时每个相机配置一面角度可调的反射镜。相机通过拍摄反射镜中继电器不同方向的引脚图片来采样，然后通过和模板对比确定检测品是否合格。第三，视觉相机和图像反射镜在安装底座上的位置可调，以确保从多个方面将检测角度调至最佳，保证检测质量。采集机构具体结构组成，如图4 所示。

1.工业相机；2.安装支架。图4 采集机构结构图

4 检测数据的处理算法

设计中使用工业视觉相机来采集继电器引脚预设的检测区域中各个采样点的高度值，即检测数据。具体的数据处理算法如下。在进行数据处理时，首先将检测数据的集合划分为两个以上的子集，其次根据数据集的特征指定每个子集的大小，最后根据数据特征在内存空间和计算时间上进行优化[6-7]。具体可以使用网格将整个检测区域划分成多个区域，每个区域对应一个子集，然后将区域内的检测数据有序放入子集。数据子集的表达式为

式中：xi、yi为子集中具有n个维特征向量的样本；cos(x,y)为两个向量间的余弦夹角，可以直接反映两向量间的相似性程度，且该值的大小与相似程度呈负相关。

将各子集的cos(x,y)值汇总为最终的数集合并进行判断，然后将离群值与cos(x,y)值集合的平均值进行比较。若它们之间的偏差大于预设的阈值，则确定为离群值。若不存在离群值，则根据集合确定目标物体的检测结果为合格品；若存在离群值，则将继电器引脚高度的检测结果作为新的检测数据集合，重新进行循环计算。若循环计算后还是存在离群值，则可判断目标物体的检测结果为不合格品。

5 全方位电磁式继电器引脚检测装置的效益分析

一种可调节检测高度、环形光源的多角度电磁式继电器引脚检测装置的研制，首先可以满足生产线上不同规格电磁式继电器引脚的检测，具有良好的通用性，能够节约设备购置成本。其次，反射镜和多个检测相机的配合设计，保证检测数据的多样性、可靠性，比人工检测精度更高。最后，相比单一相机移动式的检测方式，该装置控制相对简单，在提高精度的同时降低系统的维护成本。可见，本装置能够满足电磁式继电器快速、精准的检测需求，具有可观的经济效益。

6 结语

电磁式继电器是自动化领域常用的电气原件，外形尺寸多样，其引脚检测是成品质量检测中的重要部分。针对现有电磁式继电器引脚外观检测精度不高、效率不高的问题，提出一种电磁式继电器引脚全自动检测装置，并阐述该装置的结构组成及核心部分的工作原理。该装置在一定程度上提高了电磁式继电器引脚检测的效率、时效性和检测的准确性。