导线点云的采集方法及系统与流程

本发明涉及电网维护，特别是涉及一种导线点云的采集方法以及一种导线点云的采集系统。

背景技术：

1、输电线路中的导线是维持电网运行保证电能正常输送的重要电路部件之一。在电网的日常维护中，对导线的姿态进行准确有效的监测，对于导线的维护具有重要意义。

2、通过激光雷达对导线上的各个位置点进行扫描获得表征导线在空间中的位置姿态，是一种能够有效监测导线状态的方式。但目前上述监测导线的方式也同样存在对导线上的点云扫描效率低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种导线点云的采集方法及其系统，能够在一定程度上提高导线上点云扫描效率和扫描精准度。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种导线点云的采集方法，采用激光雷达进行导线点云采集，且所述激光雷达设置在驱动设备上；所述驱动设备用于控制所述激光雷达分别以俯仰轴和横滚轴为旋转轴旋转，以调节激光雷达的测量区域位置变化；所述俯仰轴和所述横滚轴相互垂直，且均在所述激光雷达的测量面内并经过所述激光雷达的中心点；

3、所述采集方法包括：

4、采集获得导线上多个代表导线点和每个所述代表导线点对应的代表切线；所述代表切线为经过所述导线上对应的所述代表导线点的导线切线；

5、根据所述代表导线点和所述代表切线，对所述激光雷达的俯仰角和横滚角进行调节，使得所述激光雷达按照测量区域和对应的所述代表切线相互平行的方式依次经过各个所述代表导线点，以测量所述导线上各个不同位置的导线点，获得所述导线上各个导线点的位置数据。

6、可选地，采集获得导线上多个代表导线点和每个所述代表导线点对应的代表切线，包括：

7、控制所述激光雷达的横滚角为0，且俯仰角在设定俯仰角范围内依次变化的状态下，通过所述激光雷达依次扫描测得所述导线上多个粗测导线点的粗测位置数据；其中，所述设定俯仰角范围为所述激光雷达的测量区域完整扫描经过所述导线上各个不同位置点对应的角度范围；

8、根据所述粗测位置数据确定多个所述代表导线点和对应的代表切线。

9、可选地，根据所述粗测位置数据确定多个所述代表导线点和对应的代表切线，包括：

10、根据各个所述粗测导线点对应的所述粗测位置数据，拟合确定所述导线所在的粗测导线方程；

11、在所述粗测导线方程上选取多个所述代表导线点，并根据所述粗测导线方程确定每个所述代表导线点分别对应的代表切线。

12、可选地，通过所述激光雷达依次扫描测得所述导线上多个粗测导线点的粗测位置数据，包括：

13、通过所述激光雷达依次扫描测得所述导线上每个所述粗测导线点的距离数据、俯仰角数据、横滚角数据以及偏摆角数据作为所述粗测位置数据；

14、其中，所述距离数据为所述粗测导线点和所述激光雷达之间的相对距离；

15、所述俯仰角数据和所述横滚角数据分别为所述激光雷达测量所述粗测导线点时所述激光雷达的俯仰角和横滚角；

16、所述偏摆角为所述粗测导线点和所述激光雷达的中心点之间的连线与所述激光雷达的横滚轴的轴线方向之间的夹角。

17、可选地，根据所述粗测位置数据拟合确定所述导线所在的粗测导线方程，包括：

18、根据所述粗测位置数据中的所述距离数据和所述偏摆角数据，确定各个所述粗测导线点在极坐标系中的第一坐标值；其中，所述极坐标系的原点为所述激光雷达的中心点，极轴和所述横滚轴的轴线方向重合；

19、结合每个所述粗测导线点的所述第一坐标值和对应的所述俯仰角数据以及所述横滚角数据，确定每个所述粗测导线点在标准三维直角坐标系中的第二坐标值；其中，所述标准三维直角坐标系的原点为所述激光雷达的中心点，x轴和所述激光雷达的俯仰角为0时对应的横滚轴平行，y轴和所述激光雷达的横滚角为0时对应的俯仰轴平行；

20、利用奇异值分解对各个所述粗测导线点的所述第二坐标值进行平面拟合，获得所述导线所在的导线平面；

21、在所述导线平面内建立二维直角坐标系，并将各个所述粗测导线点投影到所述二维直角坐标系中，获得所述粗测导线点在所述二维直角坐标系中对应的第三坐标值；

22、根据所述第三坐标值对所述粗测导线点进行拟合，获得粗测导线方程；

23、相应地，根据所述粗测导线方程确定每个所述代表导线点分别对应的代表切线，包括：

24、根据所述粗测导线方程，在所述二维直角坐标系中确定每个所述代表导线点对应的代表切线。

25、可选地，在所述粗测导线方程上选取多个所述代表导线点，包括：

26、在所述粗测导线方程上有间距的选取多个所述代表导线点；其中，相邻两个所述代表导线点之间的间距不大于设定间距。

27、可选地，根据所述代表导线点和所述代表切线，对所述激光雷达的俯仰角和横滚角进行调节，包括：

28、根据所述代表导线点和对应的所述代表切线，确定所述激光雷达的测量面的目标平面在所述标准三维直角坐标系中的平面方程；

29、根据所述平面方程，确定所述激光雷达的测量面调节至所述目标平面对应的所述横滚角调节量和所述俯仰角调节量；

30、根据所述横滚角调节量和所述俯仰角调节量对所述激光雷达进行调节。

31、可选地，根据所述横滚角调节量和所述俯仰角调节量对所述激光雷达进行调节，包括：

32、当按照所述横滚角调节量和所述俯仰角调节量对所述激光雷达进行调节，所述激光雷达的测量面内未测量到所述代表导线点，则根据所述驱动设备预先标记的俯仰角补偿量的整数倍，对所述激光雷达的俯仰角进行调节，直到所述代表导线点落入到所述激光雷达的测量面上。

33、一种导线点云的采集系统，应用于如上任一项所述的导线点云的采集方法，所述采集系统包括激光雷达，和所述激光雷达相连接的驱动设备；

34、所述驱动设备用于控制所述激光雷达分别按照俯仰轴和横滚轴的调节测量区域位置变化；所述俯仰轴和所述横滚轴相互垂直，且均在所述激光雷达的测量面内并经过所述激光雷达的中心点。

35、可选地，所述驱动设备为双轴云台。

36、本发明所提供的一种导线点云的采集方法及系统，采用激光雷达进行导线点云采集，且激光雷达设置在驱动设备上；驱动设备用于控制激光雷达分别以俯仰轴和横滚轴为旋转轴旋转，以调节激光雷达的测量区域位置变化；俯仰轴和横滚轴相互垂直，且均在激光雷达的测量面内并经过激光雷达的中心点；采集方法包括：采集获得导线上多个代表导线点和每个代表导线点对应的代表切线；代表切线为经过导线上对应的代表导线点的导线切线；根据代表导线点和代表切线，对激光雷达的俯仰角和横滚角进行调节，使得激光雷达按照测量区域和对应的代表切线相互平行的方式依次经过各个代表导线点，以测量导线上各个不同位置的导线点，获得导线上各个导线点的位置数据。

37、本技术中驱动激光雷达扫描导线的驱动设备，不仅可以驱动控制激光雷达的俯仰角调节，还可以控制激光雷达的横滚角调节；由此，在激光雷达扫描导线上的每个代表导线点时，通过对激光雷达的俯仰角和横滚角的调节变化，使得代表导线点位于激光雷达的测量区域的基础上，进一步地使得该测量区域和该代表导线点对应的代表切线相互平行；由此，使得激光雷达扫描测量每个代表导线点时，即可一次性扫描到代表导线点相邻区段更多的导线点，不仅仅能够在一定程度上提高对导线上的各个点进行扫描测量的扫描效率，还能够在一定程度上提高对导线上各个点进行扫描的扫描密度，获得更为密集的导线点云，进而提高对导线扫描的准确性。