[发明专利]一种基于三维重建的绝缘子爬电距离测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于三维重建的绝缘子爬电距离测量系统及方法。该系统包括水平电动转台、Kinect v2、笔记本电脑。该方法的操作步骤为：（1）深度图像采集（2）重建三维模型（3）寻找切割面（4）网格体素切割（5）爬电距离计算。本发明通过构建绝缘子的三维模型，将形状不规则的实物转化成体素进行计算处理。该方法操作简便，计算结果精确，可以较好解决目前人工手动绳测绝缘子爬电距离存在测量偏差较大的问题，节省了制作人员和测量人员的时间，同时避免了由于结果不准确而进行的反复测量，为绝缘子的制作部门和使用部门提供了很大的便利。

技术领域

本发明涉及一种绝缘子爬电距离测量系统及方法，具体涉及一种基于三维重建的绝缘子爬电距离测量系统及方法，通过Kinect对绝缘子进行扫描并建立具有体素网格形式的三维模型，然后对体素网格做切割处理，截取正确的二维截面，并在二维图像上计算爬距，实现对爬电距离的测量。搭建了一套完整的由电动水平转台，深度传感器Kinect v2以及华硕笔记本电脑组成的系统来实现基于三维重建的绝缘子爬电距离的测量。

背景技术

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。绝缘子的爬距是在绝缘子正常施加运行电压的导电部位之间沿其伞裙表面的最短距离或最短距离之和，见图1。

目前爬电距离测量工作均在设备停电情况下进行,需人工测量,测量数据误差大,数据核查周期长,不能满足电网设备管理要求。由于绝缘子的伞裙是由很多圆弧和直线组合而成的复杂的几何形状，难以直接对爬电距离进行数学计算，目前测量外绝缘爬电距离的方法是：结合设备停电检修，工作人员采用不会伸长的胶布带(或金属丝)，在试品两电极间，沿绝缘件表面(包括瓷件表面的半导体釉层部分)，但不包括导电性胶合剂，如水泥胶合剂)进行近似测量，费时费力并且不准确。

绝缘子外轮廓形状复杂，人工测量时因测量工具精度、测量方法、人为偏差等，会对测量结果造成较大偏差，测试数据往往不精准。

发明内容

本发明的目的在于针对目前人工测量绝缘子爬电距离带来测量偏差较大的问题，提供了一种基于三维重建的绝缘子爬电距离测量系统及方法，搭建一套完整的由水平电动转台、Kinect v2、笔记本电脑组成的测量系统，提高电力公司测量绝缘子爬电距离的工作效率。

为达到上述目的，本发明的构思是：

1.深度图像采集，用Kinect v2对待测绝缘子进行360°扫描并采集其深度图像及彩色图像数据。

2.重建三维模型，采用KinectFusion算法将采集到的图像数据进行基于体素数据的三维模型重建。

3.寻找合适的切割面，鉴于绝缘子复杂结构，不能简单直接地进行切割，需要将其切割成包含了爬电距离的二维截面。这里采用在重建的三维模型中沿着经过绝缘子伞裙裙面直径的平面进行切割的切割方式。

4.爬电距离的计算，在得到的二维截面上提取表示爬距的有效轮廓点，遍历这些有效点，根据有效轮廓点，将爬电距离的计算转化为两体素之间沿物体轮廓距离的计算。