[发明专利]基于双目立体视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹测量装置

说明书

技术领域

本发明属于测量设备领域，尤其是一种基于双目视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹测量装置。

背景技术

目前，我国输电网络经常遭受覆冰灾害。导线覆冰后其比载增加，在风载荷作用下，发生摆动，引起断线倒塔事故。导线脱冰会导致导线大幅度运动，对绝缘子串、金具以及铁塔产生较大的动态拉力，造成结构损坏，同时会使导线之间空气间隙减小，引发相间闪络故障。因此,要及时清除导线上的覆冰。从实验研究和实际监测两个角度出发，都要实时测量导线脱冰跳跃轨迹，以控制脱冰进程。

目前，还没有导线脱冰跳跃轨迹测量的成熟方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种解决目前导线脱冰跳跃轨迹测量困难的基于双目立体视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹测量装置。

本发明采用的技术方案是：

一种基于双目视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹测量装置，该装置包括支架、两个装有可调焦镜头的相机、上位机，支架包括三个可伸缩支腿、旋转平台、俯仰支架、相机安装平台，旋转平台底部通过三个可伸缩支腿支撑，在旋转平台顶部安装俯仰支架，在俯仰支架顶部水平铰装有相机安装平台，在相机安装平台上有滑槽、滑块、钢板尺以及水平泡，在相机安装平台上表面镜像对称安装有两个滑槽，每个滑槽上均滑动安装有一滑块，滑块上设置有相机安装孔，钢板尺设置在与两个滑槽之间对应的相机安装平台上表面位置上，两个相机分别与同一上位机连接，完成两个相机同步拍摄的图像采集、处理及存储。

而且，所述旋转平台为360°平面旋转平台。

而且，在所述俯仰支架上铰装有手柄。

而且，在所述相机安装平台上还嵌装有水平泡。

一种基于双目视觉技术的导线脱冰跳跃轨迹测量装置的操作步骤是：

⑴据标定板大小及目标距离调整相机的基线距，然后紧固滑块等各部位的连接，如首次使用，需要再采用黑白棋盘格标定相机的内参和外参，然后多次做静态测量实验，测量出系统误差曲线；

⑵在脱冰导线下方大于500mm处安放装置，让相机保持仰视姿态，以天空为背景，同时让相机安装平台的长度方向和导线走向垂直，即使得极线和导线有较大夹角；

⑶连续拍摄脱冰导线图像；

⑷将拍摄的图像传送到上位机进行处理数据，计算出脱冰跳跃轨迹。

而且，步骤⑴中，相机的内参和外参的标定方法是：

建立世界坐标系O_WX_WY_WZ_W,每个相机分别建立相机坐标系O_CX_cY_cZ_c作为原点，图像坐标系oxy，图像像素坐标系Ouv，得到图像坐标系与图像像素坐标系关系为：

其中d_x,d_y每个像素点在相应方向上的实际物理尺寸，相机坐标系与世界坐标系关系为：

其中R为旋转矩阵，T为平移向量，由线性相机模型得到：

综合上式，得到图像像素坐标系与世界坐标系的关系为：

对于每个相机都可以得到两个上述方程，联立并使用最小二乘法便可以求解出P点坐标，

采用张正友棋盘标定算法，分别标定出两个相机的内参：和外参：和在本装置中，设定世界坐标系和相机坐标系1固连，则T₁＝[0 0 0]^T，

而且，所述上位机上采用MATLAB软件编写采集程序，实现两个相机同时连续图像采集、存储，同时需要通过上位机进行静态误差曲线测量：

在距离相机约500mm至3000mm范围内，每隔100mm移动一次靶标进行测量，重复测量9次。以500mm处测量值为误差计算零点，计算出每次测量的误差曲线，然后对每个测量点求平均值，计算出误差曲线，表示为：

Δs_i＝f(s_i)s_i＝0,100,200，….2500

Δs_i为相应距离的测量误差。

计算起始点测量值得平均值，记为averA。

而且，所述步骤⑷中的处理数据流程流程为：图像校正、图像处理、匹配点计算、轨迹曲线计算。