termowizyjnej, w którym zarejestrowane przez kamerę obrazy, stanowiące (13)B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) PL B1 G01N 21/25 G01N 25/72

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) ( 2 1) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (13)B1 (51) IntCl7 G01N 21/25 G01N 25/72 (54) Sposób oceny stanu obiektu badane go za pomocą kamery termowizyjnej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/00 (73) U praw niony z patentu: ABB Sp. z o.o., Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/05 (72) Twórcy wynalazku: Marek Florkowski, Kraków, PL Zbigniew Korendo, Tarnów, PL PL B1 (57)Sposób oceny stanu obiektu badanego za pomocą kamery termowizyjnej, w którym zarejestrowane przez kamerę obrazy, stanowiące termogramy badanego obiektu, zapamiętuje się w pamięci komputera, a następnie zapamiętane termogramy przetwarza się komputerowo w celu przeprowadzenia analizy danych, w trakcie której określa się maksymalne temperatury na określonych obszarach termogramów, znamienny tym, że w pierwszej kolejności rejestruje się pojedynczy obraz za pomocą kamery (K), a z zapamiętanego termogramu wydziela się zadaną liczbę (k) podobrazów w postaci k-termogramow i dla każdego k-tego termogramu wyszukuje się maksymalną wielkość temperatury w przefiltrowanym podobrazie, którą określa się jako wskaźnik charakterystyczny k-tej rejestracji, a następnie określa się współczynniki referencyjne pierwszej rejestracji, będące wynikiem ilorazu (m) wzajemnych stosunków wskaźników charakterystycznych k-tej rejestracji z wykluczeniem kombinacji ich odwrotności, po czym w drugiej kolejności rejestruje się (n) obrazów /a pomocą kamery (K), a po zapamiętaniu n-termogramów, dla każdego n-tego termogramu wykonuje się kolejne czynności tak, jak dla uprzednio zarejestrowanego pierwszego obrazu i określa się poszczególne współczynniki referencyjne dla kolejnych (n) rejestracji, po czym wszystkie współczynniki referencyjne dla kolejnych (n) rejestracji normalizuje się względem współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji, poprzez ich podzielenie przez wartość współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji, a wyniki ilorazów określa się jako współczynniki względne, stanowiące ciągi wartości liczbowych, które następnie porównuje się z zadanymi wcześniej dwoma symetrycznymi poziomami progowymi w znanym układzie progowym (UP), przy czym zadane wcześniej poziomy progowe oznaczają stan-2-alarmowy i stan ostrzeżenia, a następnie na podstawie zmienności czasowej współczynników względnych, dokonuje się oceny stanu obiektu za pomocą układu F i g. 2

2 Sposób oceny stanu obiektu badanego za pomocą kamery termowizyjnej Zastrzeżenie patentowe Sposób oceny stanu obiektu badanego za pomocą kamery termowizyjnej, w którym zarejestrowane przez kamerę obrazy, stanowiące termogramy badanego obiektu, zapamiętuje się w pamięci komputera, a następnie zapamiętane termogramy przetwarza się komputerowo w celu przeprowadzenia analizy danych, w trakcie której określa się maksymalne temperatury na określonych obszarach termogramów, znamienny tym, że w pierwszej kolejności rejestruje się pojedynczy obraz za pomocą kamery (K), a z zapamiętanego termogramu wydziela się zadaną liczbę (k) podobrazów w postaci k-termogramów i dla każdego k-tego termogramu wyszukuje się maksymalną wielkość temperatury w przefiltrowanym podobrazie, którą określa się jako wskaźnik charakterystyczny k-tej rejestracji, a następnie określa się współczynniki referencyjne pierwszej rejestracji, będące wynikiem ilorazu (m) wzajemnych stosunków wskaźników charakterystycznych k-tej rejestracji z wykluczeniem kombinacji ich odwrotności, po czym w drugiej kolejności rejestruje się (n) obrazów za pomocą kamery (K), a po zapamiętaniu n-termogramów, dla każdego n-tego termogramu wykonuje się kolejne czynności tak, jak dla uprzednio zarejestrowanego pierwszego obrazu i określa się poszczególne współczynniki referencyjne dla kolejnych (n) rejestracji, po czym wszystkie współczynniki referencyjne dla kolejnych (n) rejestracji normalizuje się względem współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji, poprzez ich podzielenie przez wartość współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji, a wyniki ilorazów określa się jako współczynniki względne, stanowiące ciągi wartości liczbowych, które następnie porównuje się z zadanymi wcześniej dwoma symetrycznymi poziomami progowymi w znanym układzie progowym (UP), przy czym zadane wcześniej poziomy progowe oznaczają stan-2-alarmowy i stan ostrzezenia, a następnie na podstawie zmienności czasowej współczynników względnych, dokonuje się oceny stanu obiektu za pomocą układu regułowego (UR), w którym analizuje się stan obiektu poprzez ponowne porównywanie współczynników względnych z zadanymi wcześniej przez układ progowy (UP) wartościami. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny stanu obiektu badanego za pomocą kamery termowizyjnej, znajdujący zastosowanie, zwłaszcza do wykrywania i lokalizacji defektów urządzeń elektroenergetycznych podczas ich eksploatacji. Znane jest wykrywanie defektów przy użyciu kamery termowizyjnej. Metoda inspekcyjna, przedstawiona w księzce H.Kaplan'a pt. Practical applications of infrared thermal sensing and imaging equipment str , polega na analizie termogramu otrzymanego z pojedynczego pomiaru za pomocą kamery termowizyjnej. Punkty lub obszary termogramu, których temperatura odbiega od przyjętej za dopuszczalną tzw. gorące punkty klasyfikowane są jako potencjalne defekty. Inny sposób oceny stanu urządzeń, znany ze stanu techniki przedstawionego w patencie U S A nr polega na analizie różnicowej obrazów termowizyjnych uzyskanych podczas wykonywania pomiarów kamerą termowizyjną. W sposobie tym, od obrazu aktualnie zmierzonego odejmuje się pikselowo obraz uprzednio zmierzony lub obraz referencyjny. Na podstawie obrazu różnicowego dokonuje się oceny stanu obiektu. Niedogodnością przedstawionych sposobów są trudności wynikające z interpretacji obrazów termowizyjnych. Obrazy te rejestrowane są w pewnych odstępach czasu i predykowanie na ich podstawie trendu termicznego obiektu mierzonego obarczone jest pewnymi błędami, wynikającymi ze zmiennych w czasie obciążeń, kąta obserwacji i w arunków atmosferycznych.

3 Z opisu patentowego USA nr znany jest sposób oceny stanu obiektu za pomocą kamery termograficznej, który charakteryzuje się tym, że zarejestrowany przez kamerę obraz, stanowiący termogram obiektu, zapamiętuje się w pamięci komputera. Komputer z kolei dokonuje analizy izoterm i histogramów. Za pomocą termografii rejestruje się wiele termogramów, które wykonuje się w określonych przedziałach czasowych, ale w stałych warunkach eksploatacyjnych badanego urządzenia. Następnie analizuje się poszczególne termogramy, w celu dokonania oceny stanu obiektu, przy pomocy narzędzi programowych, służących do numerycznej obróbki zarejestrowanych termogramów, takich jak izotermy czy histogramy. Za pomocą urządzenia przedstawionego w opisanym rozwiązaniu nie można dokonywać oceny stanu urządzenia, dla zmieniających się warunków obserwacyjnych, rejestrowanych w różnych okresach czasowych. Istotą sposobu według wynalazku, w którym zarejestrowane przez kamerę obrazy, stanowiące termogramy badanego obiektu, zapamiętuje się w pamięci komputera, a następnie zapamiętane termogramy przetwarza się komputerowo w celu przeprowadzenia analizy danych, w trakcie której określa się maksymalne temperatury na określonych obszarach termogramów, jest to, że w pierwszej kolejności rejestruje się pojedynczy obraz za pomocą kamery, a z zapamiętanego termogramu wydziela się zadaną liczbą podobrazów w postaci k-termogramów i dla każdego k-tego termogramu wyszukuje się maksymalną wielkość temperatury w przefiltrowanym podobrazie, którą określa się jako wskaźnik charakterystyczny k-tej rejestracji. Następnie określa się współczynniki referencyjne pierwszej rejestracji, będące wynikiem ilorazu wzajemnych stosunków wskaźników charakterystycznych k-tej rejestracji z wykluczeniem kombinacji ich odwrotności, po czym w drugiej kolejności rejestruje się następne obrazy kamerą, a po zapamiętaniu n-termogramów, dla każdego n-tego termogramu wykonuje się kolejne czynności tak, jak dla uprzednio zarejestrowanego pierwszego obrazu i określa się poszczególne współczynniki referencyjne dla tych pomiarów. Współczynniki referencyjne dla tak określonych rejestracji normalizuje się względem współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji, poprzez ich podzielenie przez wartość współczynnika referencyjnego pierwszej rejestracji. Wyniki ilorazów określa się jako współczynniki względne, stanowiące ciągi wartości liczbowych, które następnie porównuje się z zadanymi wcześniej dwoma symetrycznymi poziomami progowymi w znanym układzie progowym, przy czym zadane wcześniej poziomy progowe oznaczają stan alarmowy i stan ostrzezenia. Następnie na podstawie zmienności czasowej współczynników względnych, dokonuje się oceny stanu obiektu za pomocą układu regułowego, w którym analizuje się stan obiektu poprzez ponowne porównywanie współczynników względnych z zadanymi wcześniej przez układ progowy wartościami. Sposób według wynalazku jest objaśniony na przykładzie realizacji w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia termogram odłącznika wysokiego napięcia WN, a fig schemat blokowy urządzeń służących do badania jego stanu. Dla określenia stanu badanego obiektu, którym jest jednoprzerwowy, poziomoobrotowy odłącznik wysokiego napięcia WN wykonuje się rejestrację za pomocą kamery termowizyjnej K i zapamiętuje się w pamięci komputera PK wyniki rejestracji - dane o rozkładzie temperatur na powierzchni odłącznika WN w postaci termogramu tego odłącznika. Następnie z tego termogramu wybiera się k podobrazów k =1,2,3.., które stanowią obszary zlokalizowane na badanym obiekcie, przy czym bada się obszary zlokalizowane na głowicach A i C odłącznika oraz obszar B zlokalizowany na jego styku głównym. Dla każdego podobrazu stosuje się filtrację wygładzającą, korzystnie filtrację medianową i wyznacza się wskaźniki charakterystyczne Tk, przy czym dla obszaru głowic A i C są to wskaźniki T l i T3, a dla obszaru styku głównego T2. Wskaźniki te korzystnie określają maksymalną wielkość temperatury w danym przefiltrowanym podobrazie. W następnym kroku wyznacza się od 1 do m (m=3) współczynników referencyjnych H lm dla pierwszej rejestracji według wzoru:

4 Po wyznaczeniu zadanej ilości m współczynników referencyjnych rejestruje się na badanym obiekcie WN kolejne n obrazów i dla każdej obrazu wykonuje się czynności jak dla obrazu pierwszego. W ten sposób otrzymuje się sekwencję składającą się z m współczynników Hnm dla każdego zarejestrowanego obrazu (m =1,2.3). Otrzymaną sekwencją normalizuje się według wzoru: w celu uzyskania współczynników względnych Wnm. Następnie uzyskane z n zarejestrowanych obrazów współczynniki względne Wnm, przesyła się do układu progowego U P, w którym zadaje się dwa symetryczne poziomy progowe P ALARM i P OSTRZEŻENIE w celu uzyskania wyodrębnionych trzech stanów pracy: normalnego, ostrzegawczego i alarmowego. Sekwencję współczynników Wnm przesyła się następnie do układu regułowego U R. gdzie określa się stan odłącznika WN z równoczesną lokalizacją miejsca ewentualnej awarii lub defektu na podstawie systemu reguł zawartych w układzie regułowym U R, przykładowo: jeżeli Wn3 > P ALARM i W n1 > P ALARM to występuje stan alarmowy i uszkodzenie zlokalizowane jest w głowicy A, albo jeżeli W n1 < P O S T R Z E Ż E N IE i W n2 < P O S T R Z E Ż E N IE i W n3 < P o s t r z e ż e n i e to stan odłącznika jest normalny. Informacje o stanie odłącznika kieruje się do wyświetlacza wyników.

5 Fig. 2

6 Fig. 1. Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.