一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的方法及系统与流程

本发明属于电力设备维护技术领域，并且更具体地，涉及一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的方法及系统。

背景技术：

玻璃盘形悬式绝缘子作为一个传统的线路材料，广泛用于各个电压等级的输电线路。除了玻璃绝缘子优良的绝缘性能，其主要的用途是在玻璃绝缘子的绝缘件出现破损或者老化会引起钢化层破损，引起内部应力瓦解，进而导致玻璃件自爆，目前技术规范书中均允许玻璃绝缘子有一定的自爆比例，常规线路是不大于0.02％/年，特高压线路为不大于0.01％/年。但在部分线路中，玻璃绝缘子会出现大面积自爆，这种自爆有在投运前发生，也有在投运后发生，有的甚至在没进入安装前就发生自爆。这些问题在玻璃绝缘子线路故障纠纷里占据了90％，而经过现场分析，导致自爆的外部原因也有很多种，例如野蛮施工、污秽沉积、线路舞动等等。但这些问题事实上均无法在短期内解决，因此玻璃绝缘子线路自爆率偶尔过高成为了线路事故难以解决，又经常发生扯皮的问题之一。

玻璃件成型时在生产线上通常采用肉眼检查玻璃件裂缝、冷热冲击、硫化镍均质处理来降低玻璃绝缘子玻璃件的完整性裂缝问题，早期也有工厂采用玻璃件户外静置三个月以上来使裂缝玻璃件发生自爆，以免让其进入下一个环节。目前国内外对于硫化镍的剔除已经有很多研究成果以供使用，目前硫化镍均质处理炉可有效降低玻璃件中硫化镍颗粒的存在数量，但玻璃裂纹方面仍然靠人工肉眼检测，由于玻璃绝缘子绝缘子外形复杂，利用传统工艺，例如自然光下观测均质性或者利用相干光法测量均效果不佳，而且仅靠人工检查和户外静置无法满足线路工程上的需求，进而导致现场玻璃绝缘子的自爆率居高不下。因此提高生产线上玻璃件裂纹的检测手段和水平，降低有裂纹的玻璃件进入胶装环节是降低线路运行玻璃绝缘子自爆率的关键。

玻璃绝缘子尺寸大，形状极为复杂，由于每层同心圆结构高度值均较大且每层高度不一，高度越大透光性越差，散射特性也更加复杂，传统的目测或自然光线观察等检测方法会容易造成一定的漏检率；如果利用超声波测量，其螺纹结构导致多重反射信号与散射信号相混叠，严重影响裂缝及其他裂缝引起的散射信号判断，而玻璃绝缘子的圆盘伞裙底部分布的多层厚壁结构以及带螺纹的头部圆柱结构区域的裂缝难以检测，因此现有技术中的玻璃绝缘子存在裂缝检测精度差的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提高玻璃绝缘子的运行可靠性，降低玻璃绝缘子自爆带来额危害并极大地节约了企业的生产成本，提出了一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的方法，包括：

将待测玻璃绝缘子放置在透明转台上，布置第一光源阵列、第二光源阵列、第一ccd相机和第二ccd相机，确定第一ccd相机和第二ccd相机与待测玻璃绝缘子腐乳玻璃件的距离；

开启第一光源阵列，并转动第一光源阵列，利用第一ccd相机拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子的俯视图像，对俯视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换以转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

根据第一ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定对经过fft逆变换后的俯视图像的灰度；

开启第二光源阵列，并转动第一光源阵列，第二ccd相机拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子侧视图像，对侧视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

对逆变换后的侧视图像根据第二ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定侧视图像的灰度；

根据侧视图像的灰度确定待测玻璃绝缘子是否存在裂缝，当存在裂缝，计算裂缝尺寸和裂缝位置，提交裂缝尺寸和裂缝位置到数据库，当不存在裂缝时，确定待测玻璃绝缘子合格。

可选的，方法还包括：根据俯视图像的灰度确定待测玻璃绝缘子是否存在裂缝，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时，计算裂缝尺寸并定位裂缝位置，并提交裂缝位置和裂缝尺寸到数据库。

可选的，裂缝是计算每帧俯视图像和侧视图像的灰度值，当灰度值大于预定阈值时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝或对俯视图像和侧视图像的相邻帧图像差分处理，当图像数据不同时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝。

可选的，数据库对接收的裂缝位置和裂缝尺寸分别进行分区标记和分级统计。

可选的，第一光源阵列和第二光源阵列对待测玻璃绝缘子发出偏频光。

可选的，第一光源阵列和第二光源阵列为激光阵列。

可选的，方法还包括：在开启第一光源阵列和第二光源阵列时，可以转动透明转台，第一光源阵列保持静止。

本发明还提出了一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的系统，包括：

步进电机，控制透明转台旋转；

透明转台，承载待测玻璃绝缘子；

第一光源阵列，布置在透明转台正下方，用于发出均匀光线阵列；

第二光源阵列，布置在待测玻璃绝缘子侧方，用于发出均匀光线阵列；

第一ccd相机，布置在透明转台正上方，根据放大倍率确定与待测玻璃绝缘子玻璃件的距离，拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子俯视图像；

第二ccd相机，布置透明转台侧方，根据放大倍率确定与待测玻璃绝缘子玻璃件的距离，拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子侧视图像；

基于处理器和存储器的检测模块，包括：

位置测量单元，拍摄每帧图像时，测量第一ccd相机和第二ccd相机拍摄图像的位置数据；

图像合成单元，根据第一ccd相机或第二ccd相机拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像或侧视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子俯视图像或侧视图像；

图像处理单元，对俯视图像或侧视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换以转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

灰度确定单元，对逆变换后的俯视图像和侧视图像根据第一ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定俯视图像的灰度或根据第二ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定侧视图像的灰度；

裂缝确定单元，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时，对图像进行差分计算和灰度计算确定待测玻璃绝缘子裂缝位置和裂缝尺寸，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时提交裂缝位置和裂缝尺寸到数据库。

可选的，处理器包括：通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga。

可选的，处理器包括：多个只读存储器rom、随机存取存储器ram、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器eeprom。

可选的，裂缝是计算每帧俯视图像和侧视图像的灰度值，当灰度值大于预定阈值时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝或对俯视图像和侧视图像的相邻帧图像差分处理，当图像数据不同时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝。

可选的，数据库对接收的裂缝位置和裂缝尺寸分别进行分区标记和分级统计。

可选的，第一光源阵列和第二光源阵列对待测玻璃绝缘子发出偏频光。

可选的，第一光源阵列和第二光源阵列为激光阵列。

本发明能够对玻璃绝缘子全结构均匀光源的合理分布、去除复杂结构交变区引起的背景信号，通过多角度全方位的光源分布和图像采集显著提高裂缝检测精度。

本发明采用了偏振光穿越玻璃裂缝引起折射的原理进行玻璃裂纹检测，改变了传统依靠肉眼观察复杂玻璃结构裂缝的方法，并将其检测方法进行数字化，去除复杂结构交变区引起的背景信号，过多角度全方位的光源分布和图像采集显著提高裂缝检测精度，进而大大提高了检测效率，降低了玻璃绝缘子玻璃件的漏检率，建立玻璃件的数据库，杜绝了自然光的干涉引起的误差测量和肉眼检测引起的疲劳误差。该发明可广泛用于目前重要玻璃行业的产品检测，特别是玻璃断口(例如玻璃片边缘或者玻璃杯口)和关键部位的裂纹控制，提高玻璃制品特别是钢化玻璃成型的可靠性，减少突发性钢化玻璃自爆引起的各类事故，加宽钢化玻璃在其他重要范围特别是耐磨损和刚性支撑方面的应用，降低玻璃供应商的生产成本，可以根据其检测结果反推窑炉、钢化线、成型等工艺环节的流程改进和控制。

附图说明

图1为本发明一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的方法流程图；

图2为本发明一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的系统结构图；

其中，1-透明转台，2-第一光源阵列，3-第二光源阵列、4-第一ccd相机，5-第二ccd相机，6-基于处理器和存储器的检测模块、7-位置测量单元、8-图像合成单元、9-图像处理单元、10-灰度确定单元，11-裂缝确定单元。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的方法，如图1所示，本发明方法包括：将待测玻璃绝缘子放置在透明转台上，布置第一光源阵列、第二光源阵列、第一ccd相机和第二ccd相机，确定第一ccd相机和第二ccd相机与待测玻璃绝缘子腐乳玻璃件的距离；其中，第一光源阵列和第二光源阵列对待测玻璃绝缘子发出偏频光，第一光源阵列和第二光源阵列为激光阵列。

开启第一光源阵列，并转动第一光源阵列，同时，在开启第一光源阵列时，可以转动透明转台，第一光源阵列保持静止，利用第一ccd相机拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子的俯视图像，对俯视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换以转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

根据第一ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定对经过fft逆变换后的俯视图像的灰度，根据俯视图像的灰度确定待测玻璃绝缘子是否存在裂缝，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时，计算裂缝尺寸并定位裂缝位置，并提交裂缝位置和裂缝尺寸到数据库，其中，裂缝是计算每帧俯视图像和侧视图像的灰度值，当灰度值大于预定阈值时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝或对俯视图像和侧视图像的相邻帧图像差分处理，当图像数据不同时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝。

开启第二光源阵列，并转动第一光源阵列，同时，在开启第二光源阵列时，可以转动透明转台，第一光源阵列保持静止，第二ccd相机拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子侧视图像，对侧视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

对逆变换后的侧视图像根据第二ccd相机的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定侧视图像的灰度；

根据侧视图像的灰度确定待测玻璃绝缘子是否存在裂缝，当存在裂缝，计算裂缝尺寸和裂缝位置，提交裂缝尺寸和裂缝位置到数据库，数据库对接收的裂缝位置和裂缝尺寸分别进行分区标记和分级统计，当不存在裂缝时，确定待测玻璃绝缘子合格。

本发明还提供一种一种对玻璃绝缘子的玻璃件裂缝进行检测的系统，如图2所示，包括：

步进电机，步进电机通过齿轮控制透明转台1旋转和通过传送带控制第一光源阵列旋转2；

透明转台1，承载待测玻璃绝缘子；

第一光源阵列2，布置在透明转台正下方，用于发出均匀光线阵列；

第二光源阵列3，布置在待测玻璃绝缘子侧方，用于发出均匀光线阵列；

其中，第一光源阵列2和第二光源阵列3对待测玻璃绝缘子发出偏频光，第一光源阵列2和第二光源阵列3为激光阵列；

第一ccd相机4，布置在透明转台1正上方，根据放大倍率确定与待测玻璃绝缘子玻璃件的距离，拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子俯视图像；

第二ccd相机5，布置在透明转台1侧方，根据放大倍率确定与待测玻璃绝缘子玻璃件的距离，拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子侧视图像；

基于处理器和存储器的检测模块6，其中处理器可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga，存储器可以是多个只读存储器rom、随机存取存储器ram、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器eeprom检测模块包括：

位置测量单元7，拍摄每帧图像时，测量第一ccd相机4和第二ccd相机5拍摄图像的位置数据；

图像合成单元8，根据第一ccd相机4或第二ccd相机5拍摄待测玻璃绝缘子的多帧俯视图像或侧视图像的位置数据并合成待测玻璃绝缘子俯视图像或侧视图像；

图像处理单元9，对俯视图像或侧视图像经过场强计后进行噪声处理和进行fft变换以转换成频域数据，经过低通滤波从频域数据去除高频数据后，在经过平滑处理后进行fft逆变换；

灰度确定单元10，对逆变换后的俯视图像和侧视图像根据第一ccd相机4的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定俯视图像的灰度或根据第二ccd相机5的光圈、像面成像传感器积分时间和光源阵列亮度确定侧视图像的灰度；

裂缝确定单元11，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时，裂缝是计算每帧俯视图像和侧视图像的灰度值，当灰度值大于预定阈值时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝或对俯视图像和侧视图像的相邻帧图像差分处理，当图像数据不同时确定待测玻璃绝缘子出现裂缝，对图像进行差分计算和灰度计算确定待测玻璃绝缘子裂缝位置和裂缝尺寸，当待测玻璃绝缘子存在裂缝时提交裂缝位置和裂缝尺寸到数据库，数据库对接收的裂缝位置和裂缝尺寸分别进行分区标记和分级统计。

本发明能够对玻璃绝缘子全结构均匀光源的合理分布、去除复杂结构交变区引起的背景信号，通过多角度全方位的光源分布和图像采集显著提高裂缝检测精度。

本发明采用了偏振光穿越玻璃裂缝引起折射的原理进行玻璃裂纹检测，改变了传统依靠肉眼观察复杂玻璃结构裂缝的方法，并将其检测方法进行数字化，去除复杂结构交变区引起的背景信号，过多角度全方位的光源分布和图像采集显著提高裂缝检测精度，进而大大提高了检测效率，降低了玻璃绝缘子玻璃件的漏检率，建立玻璃件的数据库，杜绝了自然光的干涉引起的误差测量和肉眼检测引起的疲劳误差。该发明可广泛用于目前重要玻璃行业的产品检测，特别是玻璃断口(例如玻璃片边缘或者玻璃杯口)和关键部位的裂纹控制，提高玻璃制品特别是钢化玻璃成型的可靠性，减少突发性钢化玻璃自爆引起的各类事故，加宽钢化玻璃在其他重要范围特别是耐磨损和刚性支撑方面的应用，降低玻璃供应商的生产成本，可以根据其检测结果反推窑炉、钢化线、成型等工艺环节的流程改进和控制。