一种绝缘子爬电距离自动测量装置的制作方法

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装置。

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测量装置。

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装置。

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装置，包括支架，还包括标定校准系统，所述标定校准系统为特制的黑白棋盘格，用于测量开始前进行测量单元位置标定；

所述支架采用l型支架，用于构成整体检测装置的框架，所述l型支架包括l型支架长边架、l型支架短边架、以及所述l型支架长边架与所述l型支架短边架交界的垂直激光头支架；

所述l型支架长边架包括水平导轨支架和垂直支架，所述l型支架长边架的顶部安装有水平导轨支架，所述水平导轨支架上设置有水平移动导轨，所述水平移动导轨上安装有试品悬挂固定装置，所述试品悬挂固定装置用于悬挂试品绝缘子；所述垂直支架竖直方向上安装有丝杆，所述丝杆连接所述水平导轨支架并带动所述水平导轨支架在竖直方向上移动；

所述l型支架短边架上下支撑杆之间设置有检测单元安装架，所述检测单元安装架上设置有调节工业相机安装座，所述调节工业相机安装座用于安装工业相机；

所述垂直激光头支架上设置有调节激光头安装座，所述调节激光头安装座用于安装激光头。

本发明上述方案的原理是：本发明采用上述方案，首先把l型支架安装好，然后把多个激光头沿特定直线或弧线安装在l型支架框架两边相交立柱侧的垂直激光头支架的调节激光头安装座上，工业相机构成的测量单元沿弧线或直线安装于l型支架短边架的调节工业相机安装座上，试品绝缘子悬挂于试品悬挂固定装置上，激光头及工业相机均可根据所检测试品类型调整数量、安装位置和探测角度；再者，通过丝杆调节试品绝缘子的垂直高度位置，以及结合调节各个激光头、工业相机的位置，使各个激光头、工业相机为试品绝缘子的拍摄效果处于极佳的方位；之后，多个线阵激光头产生线性激光照射到试品绝缘子表面，经过标定校准系统标准棋盘格标定过的多个工业相机分别拍摄不同位置、角度上线型激光阵列激光照射到绝缘子表面的激光，并根据后续的绝缘子爬电距离测量方法实现测量，计算出线型光束在绝缘子表面的长度；最后，通过在相机拍摄的可见光图片中进行人工定位，确定爬距测量的起始、终了位置从而获得爬电距离。

进一步地，还包括丝杆手轮，所述丝杆手轮设置于所述丝杆顶部，所述丝杆手轮连接所述丝杆，通过摇动所述丝杆手轮带动所述丝杆运动，方便安装后测量装置后起初的试品绝缘子的位置高度的手工调节。

进一步地，还包括电气接线盒，所述电气接线盒设置于所述支架底部，所述调节激光头安装座、所述试品悬挂固定装置、调节工业相机安装座均通过导线接入所述电气接线盒内，方便电气接线盒之后接入后台计算机的进行试品绝缘子的测量数据后的分析处理及计算。

进一步地，所述试品悬挂固定装置沿所述水平移动导轨水平自由滑动，且所述试品悬挂固定装置上设置有锁定装置，避免悬挂于试品悬挂固定装置的试品绝缘子的横向滑动，保证测量的准确性。

进一步地，所述检测单元安装架采用弧形或者弯折形架子，便于工业相机的角度和方位的调节。

进一步地，所述支架底部安装有滚轮，且所述滚轮上设置有制动装置，滚轮方便移动，制动装置避免滚轮在地面上打滑。

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，测量过程可在一次装夹后一次全部完成，避免了传统人工测量中反复的试品搬运装夹过程，提高了检测精度，大幅降低绝缘子检测试验中的劳动强度，提高测量效率；

2、本发明绝缘子爬电距离的测量过程中无任何测量元件或被试品存在运动，因此可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，对试品无任何损伤；

5、本发明测试装置完成标定后对同类型试品的爬距检测的效率极高，所需检测时间仅需试品悬挂、测量，试品拆除三个阶段，其中测量阶段耗时可轻易控制在数秒以内；试品的悬挂及拆除由于测量装置采用了方便操作的敞开式结构，也可控制在十秒钟以内；与常规人工检测数分钟的耗时相比大幅提高。

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自动测量装置结构示意图。

图2为本发明的绝缘子爬电距离自动测量方法结构示意图。

图3为本发明的绝缘子爬电距离自动测量方法激光面标定示意图。

图4为本发明的绝缘子爬电距离自动测量方法系统标定流程图。

图5为本发明的绝缘子爬电距离自动测量方法流程图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-水平移动导轨，2-垂直激光头支架，3-l型支架长边架，4-丝杆，5-水平导轨支架，6-调节激光头安装座，7-检测单元安装架，8-试品悬挂固定装置，9-电气接线盒，10-垂直支架，11-丝杆手轮，12-调节工业相机安装座，13-l型支架短边架，14-滚轮。

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

如图1所示，一种绝缘子爬电距离自动测量装置，包括支架，还包括标定校准系统，所述标定校准系统为特制的黑白棋盘格，用于测量开始前进行测量单元位置标定，通过电气接线盒9外接计算机终端的述标定校准系统进行工作；所述支架采用l型支架，用于构成整体检测装置的框架，所述l型支架包括l型支架长边架3、l型支架短边架13、以及所述l型支架长边架3与所述l型支架短边架13交界的垂直激光头支架2；所述l型支架长边架3包括水平导轨支架5和垂直支架10，所述l型支架长边架3的顶部采用螺钉联接的方式活动安装有水平导轨支架5，所述水平导轨支架5上设置有水平移动导轨1，所述水平移动导轨1上安装有试品悬挂固定装置8，试品悬挂固定装置8是一个沿水平移动导轨1水平方向移动的小平台，所述试品悬挂固定装置8用于悬挂试品绝缘子；所述垂直支架10竖直方向上安装有丝杆4，所述丝杆4连接所述水平导轨支架5并带动所述水平导轨支架5在竖直方向上移动；所述l型支架短边架13上下支撑杆之间设置有检测单元安装架7，所述检测单元安装架7上设置有调节工业相机安装座12，所述调节工业相机安装座12用于安装工业相机；所述垂直激光头支架2上设置有调节激光头安装座6，所述调节激光头安装座6用于安装激光头，其中工业相机卡接到调节工业相机安装座12上、激光头直接卡接到调节激光头安装座6上；

本实施例中，还包括丝杆手轮11，所述丝杆手轮11设置于所述丝杆4顶部，所述丝杆手轮11连接所述丝杆4，通过摇动所述丝杆手轮11带动所述丝杆4运动，方便安装后测量装置后起初的试品绝缘子的位置高度的手工调节。

还包括电气接线盒9，所述电气接线盒9设置于所述支架底部，所述调节激光头安装座6、所述试品悬挂固定装置8、调节工业相机安装座12均通过导线接入所述电气接线盒9内，方便电气接线盒9之后接入后台计算机的进行试品绝缘子的测量数据后的分析处理及计算。

所述试品悬挂固定装置8沿所述水平移动导轨1水平自由滑动，且所述试品悬挂固定装置8上设置有锁定装置，避免悬挂于试品悬挂固定装置8的试品绝缘子的横向滑动，保证测量的准确性。

所述检测单元安装架7采用弧形或者弯折形架子，便于工业相机的角度和方位的调节。

所述支架底部安装有滚轮14，且所述滚轮14上设置有制动装置，滚轮14方便移动，制动装置避免滚轮14在地面上打滑。

如图2至图5所示，使用上述绝缘子爬电距离自动测量装置进行绝缘子的数据拍摄后，并使用下述绝缘子爬电距离测量方法进行后续的爬电距离的计算，包括如下步骤：

s1：使用绝缘子爬电距离自动测量装置的激光头和工业相机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。

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相关标定函数库可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+a13u+a14

f(y)＝b0u⁴+b1v⁴+b2u³v+b3u²v²+b4uv³+b5u³+b6v³+b7u²v

+b8uv²+b9^u2+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。

使用时，首先把l型支架安装好，然后把多个激光头沿特定直线或弧线安装在l型支架框架两边相交立柱侧的垂直激光头支架2的调节激光头安装座6上，工业相机构成的测量单元沿弧线或直线安装于l型支架短边架的调节工业相机安装座12上，试品绝缘子悬挂于试品悬挂固定装置8上，激光头及工业相机均可根据所检测试品类型调整数量、安装位置和探测角度；再者，通过丝杆4调节试品绝缘子的垂直高度位置，以及结合调节各个激光头、工业相机的位置，使各个激光头、工业相机为试品绝缘子的拍摄效果处于极佳的方位；之后，多个线阵激光头产生线性激光照射到试品绝缘子表面，经过标定校准系统标准棋盘格标定过的多个工业相机分别拍摄不同位置、角度上线型激光阵列激光照射到绝缘子表面的激光，并根据上述的缘子爬电距离测量方法实现测量，计算出线型光束在绝缘子表面的长度；最后，通过在相机拍摄的可见光图片中进行人工定位，确定爬距测量的起始、终了位置从而获得爬电距离。

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。