一种复合绝缘子粘结强度的检测方法与流程

本申请涉及电力设备复合绝缘子
技术领域：
，尤其涉及一种复合绝缘子粘结强度的检测方法。
背景技术：
：复合绝缘子因其体积小、便于维护、重量轻、便于安装、机械强度高、不易破碎、抗震性能优异、耐污性能好、生产周期快、质量稳定性高等特点被广泛应用于输电线路。随着投运时间的延长，对有机材料的复合绝缘子性能要求也越来越高。芯棒的断裂、界面的击穿等问题很多时候是由于长期老化而导致性能下降，成为制衡复合绝缘子使用寿命的重要原因之一。在复合绝缘子损坏事故中，由于护套与芯棒界面质量差引发的绝缘子界面击穿或断裂事故频频发生。复合绝缘子护套与芯棒的界面是其质量控制的薄弱环节，大量研究表明，护套与芯棒之间的界面质量差是复合绝缘子发生界面击穿或芯棒断裂的重要原因，复合绝缘子护套与芯棒的界面粘接质量差，则界面形成的气隙将使周围的电场分布发生畸变，场强的长期作用促使绝缘子界面发生局部放电，使绝缘子性能劣化，严重时会导致绝缘子界面击穿甚至断裂的发生，影响输电线路的安全运行。对护套与芯棒的界面质量进行研究并找出能有效评价其界面质量的检测方法对于确保电网的安全稳定运行至关重要。目前对复合绝缘子的粘接强度的测试方法主要以gb/t3286-88标准中的划格测试为主。该测试先在试片涂层上切割6道或11道相互平行的、间距相等的切痕，然后再垂直切割与前者切割道数及间距相同的切痕，要求采用手工切割时，用力要均匀，速度要平稳无颤抖。并通过切割边缘的分离程度与标准表格对比，对负荷绝缘子粘接性能进行分级。但该方法存在以下缺点：对试片的切割要求速度平稳无颤抖，采取人工手段容易产生误差，用力过大或不均可能影响测试结果；通过人工对切割边缘的分离程度与标准表格对比，不能准确量化评定标准。因此提供一种更加精确、直观、可量化的测试复合绝缘子粘接强度的方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。技术实现要素：本申请提供了一种复合绝缘子粘结强度的检测方法，以解决现有人工网格划分统计法中中通过人工对切割边缘的分离程度与标准表格对比，不能准确量化评定标准的问题。本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种复合绝缘子粘结强度的检测方法，所述方法包括：采用图像处理技术检测复合绝缘子的粘接强度。可选的，所述复合绝缘子包括芯棒、位于所述芯棒表面的护套以及位于所述护套表面的伞裙；所述复合绝缘子粘结强度为芯棒以及护套间的粘结强度，采用图像处理技术检测复合绝缘子芯棒以及护套间的粘接强度。可选的，所述方法包括以下步骤：采用图像处理技术测试已知粘结强度等级的绝缘复合子的护套材质在芯棒上的残留量，然后根据已知粘度强度等级制定残留量分类标准；采用图像处理技术测试待测绝缘复合子样品的护套材质在芯棒上的残留量，根据所述残留量分类标准判断待测绝缘复合子的粘结强度等级。可选的，所述粘结强度等级包括第零等级、第一等级、第二等级、第三等级和第四等级；所述残留量分类标准包括：0≤第零等级对应的残留量＜5％，5％≤第一等级对应的残留量＜20％，20％≤第二等级对应的残留量＜50％，50％≤第三等级对应的残留量＜90％，90％≤第四等级对应的残留量≤100％；所述残留量为采用图像处理技术处理后得到的图片中表征护套材质的像素点的个数与所有像素点的个数的比值。可选的，在执行所述方法之前，所述方法还包括：对已知粘结强度等级的复合绝缘子和待测绝缘子进行剥离处理；所述剥离处理包括：将已知粘结强度等级的绝缘复合子和待测绝缘复合子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后将伞裙和护套从芯棒上剥离，得到剥离后的芯棒；所述划开包括沿着伞裙和护套的合膜缝划开；所述剥离包括径向剥离。可选的，所述图像处理包括：图像预采集和图像后处理，所述图像预采集为通过图像采集器进行采集，所述图像采集器为照相机。可选的，所述图像预采集包括：采用光源直射剥离后的芯棒，然后采用图像采集器采集图片；所述图像预采集是在黑暗环境下进行的；所述光源为白色日光灯光源；所述光源的功率为10-50w；所述光源的中心与剥离后的芯棒的轴线在同一直线上；所述图像采集器的放置位置至剥离后的芯棒轴线的垂直距离为10-20cm；所述图像采集器采集的图片的分辨率大于或等于300万像素；所述图像采集器采集的图片中剥离后芯棒的图像面积大于或等于图片面积的80％。可选的，所述图像后处理包括：将图像预采集得到的图片进行黑白处理。可选的，所述黑白处理的软件包括matlab、c++或java；所述黑白处理的软件设定阈值为80-120，优选100。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请提供的一种复合绝缘子粘结强度的检测方法，包括：采用图像处理技术检测复合绝缘子的粘接强度，该检测方法采用图像处理技术检测复合绝缘子的粘结强度，替代了人工网格划分法统计存在的主观性强、统计误差较大以及不能量化评定的缺点，能够精确、直观以及量化判断，规避人为因素影响，具有分析周期短、操作简单、数据准确、灵敏度高等优点，有较大的工业应用前景。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的粘结强度等级为0的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒的黑白图片；图2为本申请实施例提供的粘结强度等级为1的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒的黑白图片；图3为本申请实施例提供的粘结强度等级为2的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒的黑白图片；图4为本申请实施例提供的粘结强度等级为3的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒的黑白图片；图5为本申请实施例提供的粘结强度等级为4的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒的黑白图片。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。本申请实施例提供的一种复合绝缘子粘结强度的检测方法，包括：采用图像处理技术检测复合绝缘子的粘接强度。本申请实施例提供的采用图像处理技术检测复合绝缘子的粘结强度检测方法，替代了人工网格划分法统计存在的主观性强、统计误差较大以及不能量化评定的缺点，能够精确、直观以及量化判断，规避人为因素影响，具有分析周期短、操作简单、数据准确、灵敏度高等优点，有较大的工业应用前景。可选的，复合绝缘子包括芯棒、位于芯棒表面的护套以及位于护套表面的伞裙，在复合绝缘子制备过程中，护套和伞裙可以通过一体化制造，也可以通过分开制造，芯棒和护套间界面的粘结强度对复合绝缘子的质量有很大的影响，因此此处复合绝缘子的粘结强度主要是指芯棒和护套间的粘结强度，采用图像处理技术检测复合绝缘子芯棒以及护套间的粘接强度。进一步的，方法包括以下步骤：采用图像处理技术测试已知粘结强度等级的绝缘复合子的护套材质在芯棒上的残留量，然后根据已知粘度强度等级制定残留量分类标准；采用图像处理技术测试待测绝缘复合子样品的护套材质在芯棒上的残留量，根据残留量分类标准判断待测绝缘复合子的粘结强度等级。可选的，粘结强度等级包括第零等级、第一等级、第二等级、第三等级和第四等级；残留量分类标准包括：0≤第零等级对应的残留量＜5％，5％≤第一等级对应的残留量＜20％，20％≤第二等级对应的残留量＜50％，50％≤第三等级对应的残留量＜90％，90％≤第四等级对应的残留量≤100％；残留量为采用图像处理技术处理后得到的图片中表征护套材质的像素点的个数与所有像素点的个数的比值，此处的表征护套材质的像素点的个数是指切成的两半的剥离后的芯棒的两张图片采集到的表征护套材质的像素点个数之和，所有像素点的个数也为两半剥离后的芯棒的两张图片中的所有像素点的个数之和。可选的，在执行方法之前，方法还包括：对已知粘结强度等级的复合绝缘子和待测绝缘子进行剥离处理；剥离处理包括：将已知粘结强度等级的绝缘复合子和待测绝缘复合子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后将伞裙和护套从芯棒上剥离，得到剥离后的芯棒；划开包括沿着伞裙和护套的合膜缝划开；剥离包括径向剥离。在本申请实施例中，通过将护套以及伞裙从芯棒上剥离，在外力剥离过程中会出现护套的部分材质在剥离后的芯棒上会有所残留，通过测试残留量来判断芯棒和护套的粘结程度。可选的，图像处理包括：图像预采集和图像后处理，图像预采集为通过图像采集器进行采集，由于芯棒为圆柱体，在图像采集过程中，对剥离后的芯棒进行采集过程中需要保证剥离后的芯棒的每个侧面均被采集到，则需要对剥离后的芯棒进行至少两次图像采集，两次图像采集包括将剥离后的芯棒沿其上表面的直径均匀切成两半，而后分别对两半进行图像采集，这样能够确保剥离后的芯棒的每个部位均能被图像采集到，在后续级数残留量为两半整体的残留量；采用照相机作为图像采集器。可选的，图像预采集包括：采用光源直射剥离后的芯棒，然后采用图像采集器采集图片；图像预采集是在黑暗环境下进行的；光源为白色日光灯光源；光源的功率为10-50w，例如10w、15w、20w、25w、30w、35w、40w、45w、50w等；本申请中图像采集采用白色日光灯照射，并在黑暗环境中进行，可以有效地减少杂散光的干扰，从而提高图像采集的准确性，若采用其他颜色的光线，则会干扰测试结果，从而影响测试的准确性。光源的中心与剥离后的芯棒的轴线在同一直线上；图像采集器的放置位置至剥离后的芯棒轴线的垂直距离为10-20cm，例如10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm、20cm等；图像采集器采集的图片的分辨率大于或等于300万像素，例如300万像素、500万像素、800万像素、1000万像素、1500万像素、2000万像素等；图像采集器采集的图片中剥离后芯棒的图像面积大于或等于图片面积的80％，例如80％、82％、85％、87％、90％、92％、95％、97％、100％等。可选的，图像后处理包括：将图像预采集得到的图片进行黑白处理。可选的，黑白处理的软件包括matlab、c++或java；黑白处理的软件设定阈值为80-120，例如80、82、85、87、90、92、95、97、100、102、105、107、110、112、115、117、120等，优选100。作为本申请实施例中优选技术方案，图像处理技术包括：采用功率为10-50w的白色光源的日光灯直射剥离后的芯棒，用距离剥离后芯棒轴线的位置10-20cm的图像采集器采集剥离后的芯棒的图片，使其分辨率不低于300万像素，且图片中剥离后芯棒的图像面积不低于图片面积的80％，而后采用设定阈值为80-120的软件对采集到的剥离后的芯棒的图片进行黑白处理，检测方法包括如下步骤：s1：将已知粘结强度等级的绝缘复合子的伞裙和护套从芯棒上剥离包括将复合绝缘子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后将伞裙和护套从芯棒上径向剥离，得到剥离后的芯棒标品；s2：将步骤s1得到的剥离后的芯棒标品进行图像处理技术得到对应的黑白图片，而后根据对应的黑白图片中黑色像素点的个数与黑白图片中所有像素点的个数的比例计算其护套材质在芯棒上的残留量，而后根据已知粘结强度等级制定残留量分类标准；s3：将待测绝缘复合子样品的伞裙和护套从芯棒上剥离包括将复合绝缘子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后将伞裙和护套从芯棒上径向剥离，得到剥离后的芯棒样品；s4：将步骤s3得到的剥离后的芯棒样品采用与步骤s2相同的图像处理技术得到其对应的黑白图片，而后根据其对应的黑白图片中黑色像素点的个数与黑白图片中所有像素点的个数的比例计算剥离后的芯棒样品护套材质在芯棒上的残留量，而后根据步骤s2制定的残留量分类标准判断待测绝缘复合子样品的粘结强度等级，具体实施例如下：实施例1本实施例中复合绝缘子粘结强度的测试方法包括如下步骤：a、将1000个已知粘结强度等级的绝缘复合子(每个粘结强度等级的绝缘复合子的个数均为200个)的伞裙和护套从芯棒上剥离包括将复合绝缘子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后用外力将伞裙和护套从芯棒上径向剥离，得到剥离后的芯棒标品；b、将步骤a得到的剥离后的芯棒标品沿上表面的直径均匀切成两半，分别水平放置实验台上固定位置，距离剥离后的芯棒标品垂直距离15cm处与试验台平行架设1台分辨率为800万像素的照相机，采光要求白色20w日光灯，与试样同轴放置，光源直射试样。然后对照相机进行对焦，要求试样清晰并占相片80％以上，保持焦距不变、位置不变更换试样进行拍照得到彩色图片，而后设置阈值为100，采用matlab编程将彩色照片处理为黑白图片，以黑白图片中黑色像素点的个数除以黑白图片中总的像素点的个数为残留量，按照相同的测试以及计算方式逐个测试和计算步骤a得到的1000个剥离后的芯棒标品的残留量，根据已知粘度等级制定残留量分类标准；c、将待测绝缘复合子样品的伞裙和护套从芯棒上剥离包括将复合绝缘子的伞裙以及护套划开，划开深度直至芯棒，而后将伞裙和护套从芯棒上剥离，得到剥离后的芯棒样品；d、将步骤c得到的剥离后的芯棒样品采用与步骤b相同的图像处理技术得到其对应的黑白图片，而后根据其对应的黑白图片中黑色像素点的个数与黑白图片中所有像素点的个数的比例计算剥离后的芯棒样品护套材质在芯棒上的残留量，而后根据步骤b制定的残留量分类标准判断待测绝缘复合子样品的粘结强度等级。本实施例中根据步骤a和步骤b中已知粘结强度等级(和gb/t3286-88给出的分类等级一致)的绝缘复合子测试其剥离后护套材质在芯棒上的残留量，根据已知粘结强度等级和残留量制定的残留量分类标准见表1：表1残留量分类标准粘结强度等级残留量0＜5％15-20％220-50％350-90％4＞90％图1为粘结强度等级为0的一个复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒的黑白图片，从图1可以看出，粘结强度等级为0的复合绝缘子经过剥离后得到的剥离后的芯棒表面光滑，几乎无残留，说明芯棒和护套的粘结强度较低，并通过图1中黑色像素点的个数除以整体图片中像素点的个数，发现其残余量低于5％；图2为粘结强度等级为1的一个复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒的黑白图片，从图2可以看出，粘结强度等级为1的复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒表面有少量分散的残留，说明芯棒和护套的粘结强度比等级0略高，但是粘结强度仍比较低，并通过图2中黑色像素点的个数除以整体图片中像素点的个数，发现其残余量在5％和20％之间；图3为粘结强度等级为2的一个复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒的黑白图片，从图3可以看出，粘结强度等级为2的复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒表面有少量连续的残留，说明芯棒和护套有一定的粘结强度，且粘结强度高于等级1，并通过图3中黑色像素点的个数除以整体图片中像素点的个数，发现其残余量在20％和50％之间；图4为粘结强度等级为3的一个复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒的黑白图片，从图4可以看出，粘结强度等级为3的复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒表面有大量连续的残留，说明芯棒和护套有较高的粘结强度，且粘结强度高于等级2，并通过图4中黑色像素点的个数除以整体图片中像素点的个数，发现其残余量在50％和90％之间；图5为粘结强度等级为4的一个复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒的黑白图片，从图5可以看出，粘结强度等级为4的复合绝缘子经过剥离后得到剥离后的芯棒表面几乎均附有护套表面的材质，说明芯棒和护套有很高的粘结强度，粘结强度高于等级3，并通过黑色像素点的个数除以整体图片中像素点的个数，发现其残余量大于90％。根据表1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有39个样品位于第0等级，42个样品位于第1等级，5个样品位于第2等级，12个样品位于第3等级，2个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有40个样品位于第0等级，41个样品位于第1等级，5个样品位于第2等级，12个样品位于第3等级，2个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为1％，证明本申请的检测方法准确可靠。实施例2与实施例1的区别仅在于将步骤b和步骤d中采用的matlab软件替换为c++软件处理，阈值调整为80，并将白色日光灯的功率调整为10w，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有48个样品位于第0等级，25个样品位于第1等级，15个样品位于第2等级，2个样品位于第3等级，0个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有50个样品位于第0等级，23个样品位于第1等级，15个样品位于第2等级，2个样品位于第3等级，0个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为2％，证明本申请的检测方法准确可靠。实施例3与实施例1的区别仅在于步骤b和步骤d中采用的matlab软件替换为java软件，阈值调整为120，并将白色日光灯的功率调整为50w，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有23个样品位于第0等级，29个样品位于第1等级，42个样品位于第2等级，2个样品位于第3等级，4个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有22个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，41个样品位于第2等级，1个样品位于第3等级，4个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为3％，证明本申请的检测方法准确可靠。实施例4与实施例1的区别仅在于图像采集器采集的图片中剥离后芯棒的图像面积为图片面积的50％。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有21个样品位于第0等级，31个样品位于第1等级，21个样品位于第2等级，17个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有18个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，22个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为5％，证明虽然剥离后芯棒的图像面积占图片面积的比例较低不会对测试准确性造成太大影响，但是剥离后芯棒的图像面积过小，会增加残留量计算的工作量。对比例1将实施例1中的白色光源替换为黄色光源，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有27个样品位于第0等级，26个样品位于第1等级，20个样品位于第2等级，17个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有18个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，22个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为12％，证明当用黄色光源替换白色光源，会出现较多的杂散光，从而影响测试结果。对比例2与实施例1的区别仅在于图像采集在非黑暗环境中进行，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有24个样品位于第0等级，28个样品位于第1等级，20个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有18个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，22个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为8％，证明当不在黑暗环境中进行测试，会出现杂散光的干扰较多，从而影响测试结果。对比例3与实施例1的区别仅在于不包括将得到的彩色图片进行黑白处理，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有36个样品位于第0等级，16个样品位于第1等级，20个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有18个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，22个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为18％，证明当不对彩色照片进行黑白处理，则会出现大量的干扰，会严重影响测试结果的准确性。对比例4与实施例1的区别仅在于图像采集器采集的图片的分辨率为100万像素，其余检测方法均与实施例1相同。根据实施例1中制定的残留量测试标准，对100个未知样品采用本实施例给出的测试方法进行测试，发现有24个样品位于第0等级，29个样品位于第1等级，20个样品位于第2等级，17个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级，将相同的这些样品采用gb/t3286-88进行测试，发现有18个样品位于第0等级，32个样品位于第1等级，22个样品位于第2等级，18个样品位于第3等级，10个样品位于第4等级；检测结果的相对误差为9％，证明图像采集器采集的分辨率对测试准确性有较大影响，当分辨率过低，测试的准确性相对较低。综上所述，本申请实施例提供的复合绝缘子粘结强度的测试方法，能够精确、直观以及量化判断，规避人为因素影响，具有分析周期短、操作简单、数据准确、灵敏度高等优点，有较大的工业应用前景。需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页1 2 3