一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法与流程

本发明涉及高压电维修检测，具体为一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法。

背景技术：

1、绝缘子是安装在不同的或导体与接地构件之间，能够耐受和机械应力作用的器件。绝缘子种类繁多，形状各异。不同类型的绝缘子结构和外形虽有较大差别，但都是由绝缘件和两大部分组成的，绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在中起到重要作用。早年间绝缘子多用于，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子，而绝缘子涂层时绝缘子外壳所包裹的一层用作防护的保护材质。

2、但是在现有技术中，在对绝缘子进行维护时，需要保证绝缘子表面涂层的厚度在安全范围内，例如中国专利申请公开了一种高压线绝缘子涂层测厚装置使用方法，cn113739727a，通过超声波测厚仪的探头对绝缘子涂层的厚度进行测量；具体的操作步骤如下：步骤1：启动系统，运行遥控小车；步骤2：由工作人员操作将遥控小车运行至检测点，开启电磁刹车装置，将遥控小车固定在指定的位置处；步骤3：开启相机对绝缘子进行拍照，将照片实时传入终端控制设备，并对照片进行比对处理；步骤4：由工作人员根据照片决定是否对绝缘子进行清扫；步骤5：确定绝缘子的外观无问题后，开启超声波测厚仪，完成对绝缘子涂层的厚度测量，将测量结果传输至终端控制设备；步骤6：操作完成，遥控小车返回。本发明具有检测效率高、检测精度高的优点。能更好地利用现代科技实现对高危工作的替代。

3、虽然上述方案具有如上的优势，但是上述方案的劣势在于：传统的绝缘子厚度测量包括上述技术方案中的测量方法均采用直接测量法，该方法实际上是通过将涂层厚度测量仪放在涂层表面，通过接触或非接触式的方式，直接测量涂层厚度，此类方法虽然简单直接，但需要保证厚度测量仪与绝缘子涂层表面间的垂直度，而由于绝缘子表面非平面，通过厚度测量仪不但需要在多个点位进行测量，同时还要有效贴合在涂层表面，否则会影响测量精度，这对于厚度测量仪的规格要求较为严格，实际测量难度较大，同时容易造成绝缘子表面受损。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的直接测量涂层厚度，此类方法虽然简单直接，但需要保证厚度测量仪与绝缘子涂层表面间的垂直度，而由于绝缘子表面非平面，通过厚度测量仪不但需要在多个点位进行测量，同时还要有效贴合在涂层表面，否则会影响测量精度，这对于厚度测量仪的规格要求较为严格，实际测量难度较大，同时容易造成绝缘子表面受损的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种高压线绝缘子涂层测厚装置，包括载体设备，所述载体设备外表面的底部固定安装有测厚模块，所述测厚模块包括待测区域划分模块、飞行监测模块、空间信息获取模块、空间信息建立模块、信息对比模块和信息清晰化模块，所述待测区域划分模块的输出端通过无线局域网与飞行监测模块的输入端信号连接，所述空间信息获取模块、空间信息建立模块和信息对比模块的输入端通过导线分别与飞行监测模块的输出端电性连接，所述空间信息获取模块的输出端通过导线与空间信息建立模块的输入端双向电性连接，所述空间信息建立模块的输出端通过导线与信息对比模块的输入端双向电性连接，所述信息清晰化模块的输出端通过导线与空间信息获取模块的输入端双向电性连接。

3、作为一种优选的实施方式，所述空间信息建立模块包括样品参数导入模块、地理坐标模块、大地坐标模块、三维信息建立模块和绝缘子区域信息建立模块，所述样品参数导入模块的输出端通过导线与三维信息建立模块的输入端电性连接，所述地理坐标模块的输出端通过导线与三维信息建立模块的输入端电性连接。

4、作为一种优选的实施方式，所述地理坐标模块的输出端通过导线与大地坐标模块的输入端双向电性连接，所述大地坐标模块的输出端通过导线与绝缘子区域信息建立模块的输入端电性连接。

5、作为一种优选的实施方式，所述三维信息建立模块的输出端通过导线与绝缘子区域信息建立模块的输入端双向电性连接，所述信息清晰化模块包括全局光照图像对比模块、本体清晰化模块、晨雾清晰化模块、数据传输模块、单帧、多帧处理模块、图像重建模块、retinex图像增强模块、环境光、透射率对比模块、场景深度监控模块和融合清晰化模块。

6、作为一种优选的实施方式，所述本体清晰化模块和晨雾清晰化模块的输入端通过导线分别与全局光照图像对比模块的输出端电性连接，所述单帧、多帧处理模块和图像重建模块的输入端通过导线分别与本体清晰化模块的输出端电性连接。

7、作为一种优选的实施方式，所述环境光、透射率对比模块和场景深度监控模块的输入端通过导线分别与晨雾清晰化模块的输出端电性连接，所述retinex图像增强模块和融合清晰化模块的输出端通过导线分别与数据传输模块的输入端电性连接。

8、作为一种优选的实施方式，所述三维信息建立模块对绝缘子空间信息的三角测量表述公式为：sh＝|za-zb|；式中，sh、sd、sl分别表示两点间的垂距、平距与斜距。

9、作为一种优选的实施方式，所述大地坐标模块对地理坐标模块的转化公式为：式中，b、l、h分别表示该点的纬度、经度和高程；n为卯酉圈半径；e为椭球扁率，a、b分别为地球椭球的长半轴与短半轴。

10、作为一种优选的实施方式，所述晨雾清晰化模块对退化后尘雾图像的表达公式为：i(x,y)＝j(x,y)t(x,y)+a[1-t(x,y)]，其中，i(x,y)为尘雾条件下采集到的图像，j(x,y)为复原图像，t(x,y)为透射率，a为环境光。

11、本发明还提供一种高压线绝缘子涂层测厚装置的使用方法，包括以下步骤：

12、步骤1、以开源的cesium平台为主要框架，建立绝缘子以及绝缘子表面涂层的三维数据。其中载体设备选用多旋翼无人机搭载测厚模块，首先通过待测区域划分模块人工对待测区域的绝缘子位置进行规划，飞行路线定位，然后操控无人机携带飞行监测模块对绝缘子表面涂层进行后的检测，飞行监测模块分别连接空间信息获取模块、空间信息建立模块和信息对比模块，对绝缘子表面通过全局光照图像对比模块进行区分是否需要进行晨雾清洗或本体清洗，再进行表面清晰化处理以及区域化绝缘子三维信息建立，在gis中坐标系建立地理坐标模块和空间大地坐标模块，绝缘子三维信息建立分为两步，首先将绝缘子检测区域信息以及绝缘子标准样品对应的在gis中呈现，其次通过飞行监测模块搭载高精度面阵cmos相机以及红外摄像机对绝缘子表面的细节点进行扫描，再于gis中呈现，从而实现对于绝缘子的三维信息建立模块的信息建立，由于gis内部三维信息建立首先将区域信息进行分化，使得该装置和方法更适用于大面积批量检测，极大程度提高绝缘子厚度检测效率，同时涂层的表面不是平整的，存在凹凸不平或曲面，通过三维数据获取，可以准确地记录涂层表面的形态和结构，避免遗漏和误判，配合三维数据的可视化呈现，可以直观地观察和分析涂层表面的特征，如裂缝、氧化、腐蚀等，进而更好地理解涂层表面的性质和质量；

13、步骤2、在gis中坐标系建立地理坐标模块和空间大地坐标模块，绝缘子三维信息建立分为两步，首先将绝缘子检测区域信息以及绝缘子标准样品对应的在gis中呈现，其次通过飞行监测模块搭载高精度面阵cmos相机以及红外摄像机对绝缘子表面的细节点进行扫描，再于gis中呈现，从而实现对于绝缘子的三维信息建立模块的信息建立，由于gis内部三维信息建立首先将区域信息进行分化，使得该装置和方法更适用于大面积批量检测，极大程度提高绝缘子厚度检测效率，同时涂层的表面不是平整的，存在凹凸不平或曲面，通过三维数据获取，可以准确地记录涂层表面的形态和结构，避免遗漏和误判，配合三维数据的可视化呈现，可以直观地观察和分析涂层表面的特征，如裂缝、氧化、腐蚀等，进而更好地理解涂层表面的性质和质量；

14、步骤3、此外对于绝缘子的表面清洁包括绝缘子的表面清晰化，以及针对大雾天气的表面清晰化，其中绝缘子的表面清晰化。

15、针对大雾天气的三维信息建立在上述gis参数转化中，加入应对大气散射模型的图像方法，换言之：是对绝缘子成像过程中所受环境光的分析，以及结合有雾图像退化的过程。去雾思路是对反射光的衰减能量进行补偿，并且消除环境光参与成像的部分，从而恢复出清晰图像。场景中物体反射光到达成像平面时包括两部分：一是衰减后的物体反射光；二是悬浮颗粒对周围光照的散射光。成像过程为传统取像模式：无人机透过悬浮颗粒，在环境光照射下进行观测。退化后的尘雾图像可表示为i(x,y)＝j(x,y)t(x,y)+a[1-t(x,y)]，其中，i(x,y)为尘雾条件下采集到的图像，j(x,y)为复原图像，t(x,y)为透射率，a为环境光，在室外大气环境中常取为全局恒定的值，若估计出模型中参数环境光值矩阵a和透射率矩阵t即可得到恢复后图像j，大气散射模型中的透射率与大气散射系数、场景深度有关，表示为t(x,y)＝e-βd(x,y)，其中β为大气散射系数，d(x,y)为场景深度；

16、步骤4、在尘雾均匀分布的条件下β为恒定值，但无人机扫描的作业区可能发生的尘雾介质分布不均匀，不同位置的大气散射系数不同，而远离作业区域尘雾浓度低，可假设介质均匀分布。依据上述尘雾分布特点，将图像分割成浓雾区域和非浓雾区域，基于不同假设分别求取模型区域参数，融合后得到全局环境光值矩阵a和透射率矩阵t，继而实现对于针对大雾天气的表面清晰化。而绝缘子的表面清晰化采用retinex图像增强模块进行retinex增强处理，配合单帧、多帧处理模块、图像重建模块由无人机的实拍以及三维信息进行单帧和多帧处理，通过数据传输模块将清晰化后的信息传递至空间信息建立模块，多帧的好处是每一帧图像都可以提供不同的有价值的信息，通过超分辨率重建、图像融合、图像平均和噪声消除对绝缘子表面进行清晰化处理。

17、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

18、1.本发明，区别传统的绝缘子涂层厚度检测，通过空间信息建立模块、空间信息获取模块和绝缘子标准样品进行对比，从而实现涂层厚度进行对比检测，得到当前绝缘子实际厚度值，替代传统的直接测量法，避免初选贴合角度非垂直导致的测量不准，或过贴合导致的绝缘子受损，同时涂层的表面不是平整的，存在凹凸不平或曲面，通过三维数据获取，可以准确地记录涂层表面的形态和结构，避免遗漏和误判，配合三维数据的可视化呈现，可以直观地观察和分析涂层表面的特征，如裂缝、氧化、腐蚀等，进而更好地理解涂层表面的性质和质量，解决了现有技术中存在的直接测量涂层厚度，此类方法虽然简单直接，但需要保证厚度测量仪与绝缘子涂层表面间的垂直度，而由于绝缘子表面非平面，通过厚度测量仪不但需要在多个点位进行测量，同时还要有效贴合在涂层表面，否则会影响测量精度，这对于厚度测量仪的规格要求较为严格，实际测量难度较大，同时容易造成绝缘子表面受损的问题。

19、2.本发明，通过三维信息的建立替代传统厚度测量仪器，可额外的对绝缘子表面磨损、开裂情况进行呈现，同时由于gis内部三维信息建立首先将区域信息进行分化，使得该装置和方法更适用于大面积批量检测，极大程度提高绝缘子厚度检测效率。

20、3.本发明，针对绝缘子厚度的三维信息建立通过无人机机载高精度面阵cmos相机以及红外摄像机代替上述方案中的带轮车，通过空间信息建立模块对绝缘子进行三维信息建立，更加适应于高空作业，适应环境更加广泛。

21、4.本发明，针对绝缘子的表面清洁区别传统意义上的物理清洁，通过信息清晰化模块进行绝缘子表面信息retinex增强处理，配合无人机的实拍以及三维信息进行单帧和多帧处理实现对于绝缘子的表面清晰化，降低通过高压水枪对绝缘子表面可能造成的冲刷损坏，减少无人机搭载重力。

22、5.本发明，针对高空绝缘子厚度检测可能产生的尘雾影响，通过单帧、多帧处理模块、图像重建模块的配合，再通过对绝缘子成像过程中所受环境光的分析，以及结合有雾图像退化的过程。对反射光的衰减能量进行补偿，消除环境光参与成像的部分，从而恢复出清晰图像。