一种绝缘子爬电距离自动测量方法与流程

本发明涉及绝缘子爬距技术领域，具体涉及一种绝缘子爬电距离自动测量方法。

背景技术：

绝缘子产品爬距是指沿绝缘子绝缘部件外表面的曲线总长度。在绝缘子生产制造、和使用过程中，爬距是决定绝缘子性能的一个重要参数。为保证该产品的性能可靠，无论产品出厂还是用户验收，均需抽样检测绝缘子产品包括爬距在内的各类尺寸参数以确认产品质量和保证运行可靠性。

目前，在生产实际中使用的爬距测量方式多采用人工方式，使用胶带沿绝缘子表面粘贴后拉直胶带测量总长的方法。该方法存在测量工作效率低，测量精度差。测量结果易受人为因素干扰等缺陷；而目前的自动化测量方法也仅为采用机电一体化装置控制点射式的激光测距仪沿绝缘子轴向进行扫描以获取爬距参数，但是，目前的自动化测量方法存在爬距起、终点无法定义，对形状复杂绝缘子存在因结构遮挡，测量困难等问题，难以在实际中应用。因此，本发明提出了一种基于光电技术，采用激光三维扫描对绝缘子产品进行快速精确爬距测量的检测方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：现有的绝缘子爬电距离测量人工方式效率低、劳动强度大、误差高，而自动化测量方法仅是通过获取的绝缘子轮廓信息进行测定，存在爬距起、终点无法定义，对形状复杂绝缘子存在因结构遮挡，测量困难问题，本发明提供了解决上述问题的一种绝缘子爬电距离自动测量方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种绝缘子爬电距离自动测量方法，包括如下步骤：

s1：获取待测量绝缘子图像信息；

s2：提取步骤s1中获取的所述待测量绝缘子图像信息中绝缘子激光线轮廓像素信息；

s3：基于测量系统标定分析标定信息，将步骤s2得到的所述绝缘子激光线轮廓像素信息计算到物理坐标，所述测量系统标定分析标定信息的步骤包括如下步骤：

s31：获取各个测量单元同步拍摄棋盘格作为标定数据；

s32：根据步骤s31获取的所述标定数据获取棋盘格的角点信息，通过棋盘格的角点像素坐标和物理坐标对应关系，采用四次多项式拟合获得绝缘子图像平面中物理坐标和像素坐标之间的关系；

s4：根据步骤s3将分析得到的各个测量单元的所述绝缘子激光轮廓的物理坐标信息进行拼接并去除轮廓噪声；

s5：根据步骤s4获取完整的绝缘子轮廓曲线，在计算范围内对绝缘子轮廓进行累加积分，进而获得绝缘子的爬电距离。

本发明上述方案的原理是：由于现有的绝缘子爬电距离测量人工方式效率低、劳动强度大、误差高，而自动化测量方法仅是通过获取的绝缘子轮廓信息进行测定，存在爬距起、终点无法定义，对形状复杂绝缘子存在因结构遮挡，测量困难问题，本方法通过上述方案获取待测量绝缘子图像信息，并从中提取绝缘子激光线轮廓像素信息，然后不是直接利用提取图像中绝缘子轮廓信息进行后续的处理，而在此处加入了通过测量系统标定参数计算得出标定信息用于把绝缘子轮廓像素转换为物理坐标信息这个步骤，再者，对各个测量单元的绝缘子激光轮廓的物理坐标信息进行拼接并去除轮廓噪声，获取完整的绝缘子轮廓曲线，在计算范围内对绝缘子轮廓进行累加积分，进而获得绝缘子的爬电距离；本方法可以实现对不同类型绝缘子爬电距离的自动化测量，测量精度和效率高；绝缘子爬电距离的测量方法对应的测量过程为全静态测量，可以完全避免各类动态过程造成的误差；测量过程中采用通过拍摄可见光图像，并由人工在图像中设置爬距起始、终止测量位置的方法进行爬距有效长度的标示，有效避免爬电距离测量中被试绝缘子表面长度与爬电距离差异造成的误差。

进一步地，步骤s1中获取待测量绝缘子图像信息采用三维激光的扫描方式，采用激光三维扫描对绝缘子进行快速精确爬电距离测量。

进一步地，所述三维激光的获取是采用多个线型激光头作为激光扫描元件，并以线型激光覆盖扫描路径进行爬距测量；同时采用与所述激光头分离的多个可见光相机作为测量元件实现被测绝缘子爬电距离的测量。

进一步地，为了避免爬电距离测量中被试绝缘子表面长度与爬电距离差异造成的误差，所述可见光相机拍摄的可见光图像由人工在可见光图像中设置爬电距离起始测量位置和终止测量位置来进行爬电距离有效长度的标示。

进一步地，步骤s31中获取测量单元标定数据之前，需要调整标定硬件系统使得各个测量单元的激光线能处于一个平面，将棋盘格放置在激光平面之上。

进一步地，步骤s32获取的所述标定数据获取棋盘格的角点信息是利用opencv相关标定函数库获取棋盘格的角点信息。

进一步地，步骤s32中采用拟合获得绝缘子图像平面中物理坐标和像素坐标之间的关系，所述四次多项式为：

f(x)＝a0u⁴+a1v⁴+a2u³v+a3u²v²+a4uv³+a5u³+a6v³+a7u²v+a8uv²+a9u²+a10v²+a11uv+a12u+a13v+a14

f(y)＝b0u⁴+b1v⁴+b2u³v+b3u²v²+b4uv³+b5u³+b6v³+b7u²v+b8uv²+b9u²+b10v²+b11uv+b12u+b13v+b14

其中，f(x)、f(y)分别是物理横、纵坐标值，a0～a14、b0～b14是对应的多项式拟合系数，u、v是对应的像素坐标值。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明实现对不同类型绝缘子爬电距离的自动化测量，测量检测精度和测量效率高；

2、本发明绝缘子爬电距离的测量方法对应的测量过程为全静态测量，可以完全避免各类动态过程造成的误差；

3、本发明采用的人工标注爬电距离起、终点位置的方式可以完全避免因绝缘子生产工艺水平差异造成的有效爬距与试品表面长度不同造成的测量误差；

4、本发明爬电距离测量为非接触式测量，对试品绝缘子无任何损伤。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的绝缘子爬电距离示意图。

图2为本发明的激光面标定示意图。

图3为本发明的系统标定流程图。

图4为本发明的绝缘子爬电距离测量流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图4所示，一种绝缘子爬电距离自动测量方法，包括如下步骤：

s1：获取待测量绝缘子图像信息；

s2：提取步骤s1中获取的所述待测量绝缘子图像信息中绝缘子激光线轮廓像素信息；

s3：基于测量系统标定分析标定信息，将步骤s2得到的所述绝缘子激光线轮廓像素信息计算到物理坐标，所述测量系统标定分析标定信息的步骤包括如下步骤：

s31：获取各个测量单元同步拍摄棋盘格作为标定数据；

s32：根据步骤s31获取的所述标定数据获取棋盘格的角点信息，通过棋盘格的角点像素坐标和物理坐标对应关系，采用四次多项式拟合获得绝缘子图像平面中物理坐标和像素坐标之间的关系；

s4：根据步骤s3将分析得到的各个测量单元的所述绝缘子激光轮廓的物理坐标信息进行拼接并去除轮廓噪声；

s5：根据步骤s4获取完整的绝缘子轮廓曲线，在计算范围内对绝缘子轮廓进行累加积分，进而获得绝缘子的爬电距离。

步骤s1中获取待测量绝缘子图像信息采用三维激光的扫描方式；所述三维激光的获取是采用多个线型激光头作为激光扫描元件，同时采用与所述激光头分离的多个可见光相机作为测量元件实现被测绝缘子爬电距离的测量；所述可见光相机拍摄的可见光图像由人工在可见光图像中设置爬电距离起始测量位置和终止测量位置来进行爬电距离有效长度的标示。

本发明的工作原理是：本方法通过上述方案获取待测量绝缘子图像信息，并从中提取绝缘子激光线轮廓像素信息，然后不是直接利用提取图像中绝缘子轮廓信息进行后续的处理，而在此处加入了通过测量系统标定参数计算得出标定信息用于把绝缘子轮廓像素转换为物理坐标信息这个步骤，再者，对各个测量单元的绝缘子激光轮廓的物理坐标信息进行拼接并去除轮廓噪声，获取完整的绝缘子轮廓曲线，在计算范围内对绝缘子轮廓进行累加积分，进而获得绝缘子的爬电距离；本方法可以实现对不同类型绝缘子爬电距离的自动化测量，测量精度和效率高；绝缘子爬电距离的测量方法对应的测量过程为全静态测量，可以完全避免各类动态过程造成的误差；测量过程中采用通过拍摄可见光图像，并由人工在图像中设置爬距起始、终止测量位置的方法进行爬距有效长度的标示，有效避免爬电距离测量中被试绝缘子表面长度与爬电距离差异造成的误差。

实施例2

如图1至图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，步骤s31中获取测量单元标定数据之前，需要调整标定硬件系统使得各个测量单元的激光线能处于一个平面，将棋盘格放置在激光平面之上；步骤s32获取的所述标定数据获取棋盘格的角点信息是利用opencv相关标定函数库获取棋盘格的角点信息；步骤s32中采用拟合获得绝缘子图像平面中物理坐标和像素坐标之间的关系，所述四次多项式为：

f(x)＝a0u⁴+a1v⁴+a2u³v+a3u²v²+a4uv³+a5u³+a6v³+a7u²v+a8uv²+a9u²+a10v²+a11uv+a12u+a13v+a14

f(y)＝b0u⁴+b1v⁴+b2u³v+b3u²v²+b4uv³+b5u³+b6v³+b7u²v+b8uv²+b9u²+b10v²+b11uv+b12u+b13v+b14

其中，f(x)、f(y)分别是物理横、纵坐标值，a0～α14、b0～b14是对应的多项式拟合系数，u、v是对应的像素坐标值。

绝缘子爬电距离测量流程如图4所示，绝缘子爬电距离测量分为两个阶段：(1)测量系统标定，(2)绝缘子爬电距离参数测量。

(1)测量系统标定，测量系统标定分析标定信息的过程如下：

第一，获取测量单元标定数据

在测量系统标定过程中，首先需要调整标定硬件系统，使得各个测量单元的激光线能处于一个平面；然后将棋盘格放置在激光平面之上，如图2所示；最后各个测量单元同步拍摄棋盘格，作为标定数据。

第二，标定计算

系统的标定计算流程如图3所示，在各个测量单元获取棋盘格后，利用opencv(opensourcecomputervisionlibrary)相关标定函数库可获取棋盘格的角点信息，通过棋盘格的角点像素坐标和物理坐标对应关系，采用四次多项式，可拟合得到图像平面中物理坐标和像素坐标之间的关系，四次多项式如下所示：

f(x)＝a0u⁴+a1v⁴+a2u³v+a3u²v²+a4uv³+a5u³+a6v³+a7u²v+a8uv²+a9u²+a10v²+a11uv+a12u+a13v+a14

f(y)＝b0u⁴+b1v⁴+b2u³v+b3u²v²+b4uv³+b5u³+b6v³+b7u²v+b8uv²+b9u²+b10v²+b11uv+b12u+b13v+b14

其中：f(x)、f(y)分别是物理横、纵坐标值，a0～α14、b0～b14是对应的多项式拟合系数，u、v是对应的像素坐标值，相机标定的目的即计算出多项式拟合系数。

(2)绝缘子爬电距离参数测量

如图1所示，每个测量单元在获取测量绝缘子图像后，首先，提取图像中激光线轮廓信息；然后，基于标定信息，将得到的激光轮廓像素信息计算到物理坐标；再者，将多个测量单元的激光轮廓的物理坐标信息进行拼接并去除轮廓噪声；最后，将得到完整的绝缘子轮廓曲线后，在计算范围内对绝缘子轮廓进行累加积分可得到绝缘子爬电距离。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。