CN104121862A - 一种架空线缆光学测径装置及其测径方法 - Google Patents

Abstract

一种架空线缆光学测径装置及其测径方法。提供了一种在不影响线缆正常运行的条件下，高效、快捷的架空线缆光学测径装置及其测径方法。包括CCD摄像机、激光测距仪、便携式计算机和三脚架，所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连，所述CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上。本发明操作方便、快捷，提高了工作效率。

Description

一种架空线缆光学测径装置及其测径方法

技术领域

本发明涉及架空线缆的测径装置及其测径方法。 

背景技术

物体的直径测量方法很多，如机械测量、光电测量等，通常被测物与操作者距离比较近；然而，对于架空线缆，线缆已经固定在电杆上，架设在空中，同时线缆带电运行，离开操作者距离在8-12m处，使得测径操作复杂；而且对于不同场合的架空线缆，由于架空线缆的高度不同，增加了测径的难度。 

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种在不影响线缆正常运行的条件下，高效、快捷的架空线缆光学测径装置及其测径方法。 

本发明的技术方案是：包括CCD摄像机、激光测距仪、便携式计算机和三脚架， 

所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连， 

所述CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上。 

所述CCD摄像机的显示屏上设有电子瞄标。 

所述三脚架上设有微调机构，所述微调机构包括托盘，所述托盘活动连接在所述三脚架的顶部。 

本发明的测径方法按以下步骤操作： 

1)、将三脚架置于地面、位于架空线缆的下方，然后，将CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上，所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连； 

2)、将激光测距仪的光轴和CCD摄像机的光轴进行平行性校准，进行固定，形成整体； 

3)、通过微调机构调整使得架空线缆在CCD摄像机上的成像与电子瞄标瞄准；同时，激光测距仪的光轴也瞄准在架空线缆上，对架空线缆高度进行测距； 

4)、建立电子表，取一固定直径的架空线缆，在预先测量过的不同距离位置，用CCD摄像机成像，并用图像解算法，解算出该架空线缆的成像像素，计算出焦距，建立距离与焦距一一对应的电子表，将电子表存储在便携式计算机内； 

5)、在现场进行测量时，根据现场测量得到的线缆高度，查找对应的焦距； 

6)、通过图像解算，测量架空线缆的直径；同时，依据架空线缆图像的外形轮廓，区分是裸线线缆还是带有绝缘层线缆，再根据不同的线缆规格表进行比对，确定线缆截面。 

本发明采用高倍摄像CCD对线缆的直径进行测量，高倍摄像CCD利用长焦镜头，将远距离线缆进行成像，再通过图像处理技术对图像进行解算，进行直径测量；同时，依据线缆图像的外形轮廓，区分是裸线线缆还是带有绝缘层线缆，再根据不同的线缆规格表进行比对，确定线缆截面。在对不同高度的架空线缆测量时，通过建立距离与焦距一一对应的电子表，通过现场测得的距离，即可选择合适的焦距，提高工作的便利性和可靠性。本发明操作方便、快捷，提高了工作效率。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图， 

图2是本发明的结构框图， 

图3是本发明中三脚架的结构示意图， 

图4是本发明的原理图， 

图5是本发明的工作状态图； 

图中1是CCD摄像机，2是激光测距仪，3是便携式计算机，4是三脚架，5是架空线缆，6是托盘，7是支杆。 

具体实施方式

本发明如图1-5所示，包括CCD摄像机1、激光测距仪2、便携式计算机3和三脚架4， 

所述CCD摄像机1通过图像传输电缆与所述便携式计算机3相连，所述激光测距仪2通过通讯线缆 与所述便携式计算机3相连， 

所述CCD摄像机1和激光测距仪2分别设在所述三脚架4上。 

所述CCD摄像机1的显示屏上设有电子瞄标。 

所述三脚架4上设有微调机构，所述微调机构包括托盘6，所述托盘6活动连接在所述三脚架4的顶部。托盘6通过支杆7连接在三脚架4的顶部，实现活动连接，可全向动作。 

本发明的测径方法按以下步骤操作： 

1)、将三脚架置于地面、位于架空线缆5的下方，然后，将CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上，所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连； 

2)、将激光测距仪的光轴和CCD摄像机的光轴进行平行性校准，进行固定，形成整体； 

3)、通过微调机构调整使得架空线缆在CCD摄像机上的成像与电子瞄标瞄准；同时，激光测距仪的光轴也瞄准在架空线缆上，对架空线缆高度进行测距； 

4)、建立电子表，取一固定直径的架空线缆，在预先测量过的不同距离位置，用CCD摄像机成像，并用图像解算法，解算出该架空线缆的成像像素，计算出焦距，建立距离与焦距一一对应的电子表，将电子表存储在便携式计算机内； 

5)、在现场进行测量时，根据现场测量得到的线缆高度，查找对应的焦距； 

6)、通过图像解算，测量架空线缆的直径；同时，依据架空线缆图像的外形轮廓，区分是裸线线缆还是带有绝缘层线缆，再根据不同的线缆规格表进行比对，确定线缆截面。 

由于架空线缆有不同截面规格，不同架空高度，带绝缘层和裸线区分，为了适应不同场合的测试需要，本发明采用光学成像的方法，通过图像解算，测量线缆直径，同时，依据线缆图像的外形轮廓，区分是裸线线缆还是带有绝缘层线缆，再根据不同的线缆规格表进行比对，确定线缆截面。 

本发明的工作原理为： 

如图4所示，一个焦距为F的光学镜头，对物距为U，高度为H的物体成像，其像距为V，像高为h； 

根据光学成像原理，具有以下关系： 

$\frac{1}{U}+\frac{1}{V}=\frac{1}{F}---\left(1\right)$

物像之间的放大关系为： 

$B=\frac{V}{U}=\frac{h}{H}---\left(2\right)$

由(1)、(2)可以得到： 

$H=\frac{\mathrm{Uh}}{F}-h---\left(3\right)$

从公式(3)中看出，要计算出物高H，需要知道物距U，镜头焦距F，和像高h，将架空的线缆，用光学镜头成像在CCD上，通过图像处理的技术解算出电缆在CCD上的像素数m，在CCD型号选定后，每个像素的物理尺寸是确定的常数K，则像高h＝mK，对固定高度的线缆，通过调焦，将线缆清晰成像在CCD上，镜头焦距F可以通过光学仪器测量得到；本发明为了适应不同场合测量的需要，对不同架设高度的线缆在CCD上清晰成像时必须在现场进行调焦，也就是焦距F必须根据线缆高度的变化进行变焦。 

线缆高度实时测量： 

本发明在线缆高度测量上采用激光测距法，其优点是非接触测量，但由于线缆的直径比较小，对于截面240mm²线缆直径为17.48mm，对于截面90mm²线缆直径为10.7mm，激光测距仪在距离8-12m处瞄准线缆进行测距十分困难， 

采用将激光测距仪光轴与CCD摄像系统光轴进行平行性校准，集成在一个固定结构上，形成一体化整体，该整体放置在带有精密微调机构的三脚架上，在CCD显示屏上设计电子瞄标，使用时，通过精确调整 将被测线缆在CCD上的像与电子瞄标瞄准，此时，激光测距仪光轴也同时瞄准在被测线缆上，对线缆高度进行测距。 

变焦镜头焦距实时测量： 

由公式(3)可以得到： 

$F=\frac{\mathrm{Uh}}{H+h}---\left(4\right)$

根据公式(3)，用一个固定直径的线缆，在预先测量过的不同距离位置，用摄像CCD成像，并用图像解算法，解算出该线缆成像像素，计算出焦距F，建立关于距离与焦距关系的电子表，存储在测试仪器内，在现场进行测量时，根据现场测量得到的线缆高度，查找对应的焦距。 

对于固定光学倍率的成像CCD，其成像大小与被测物体大小成固定倍率关系，由于被测线缆高度在各测量现场不近相同，为了清晰将线缆在摄像CCD上清晰成像，必须现场对焦，改变了光学倍率，图像大小与被测线缆直径不存在固定倍率关系，本发明在无明确尺寸参照物的条件下，采用激光测距的方法解决了由于光学倍率的变化，对架空线缆物理尺寸测量。 

Claims (4)

1.一种架空线缆光学测径装置，其特征在于，包括CCD摄像机、激光测距仪、便携式计算机和三脚架，

所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连，

所述CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上。

2.根据权利要求1所述的一种架空线缆光学测径装置，其特征在于，所述CCD摄像机的显示屏上设有电子瞄标。

3.根据权利要求2所述的一种架空线缆光学测径装置，其特征在于，所述三脚架上设有微调机构，所述微调机构包括托盘，所述托盘活动连接在所述三脚架的顶部。

4.一种权利要求3所述的架空线缆光学测径装置的测径方法，其特征在于，按以下步骤操作：

1)、将三脚架置于地面、位于架空线缆的下方，然后，将CCD摄像机和激光测距仪分别设在所述三脚架上，所述CCD摄像机通过图像传输电缆与所述便携式计算机相连，所述激光测距仪通过通讯线缆与所述便携式计算机相连；

2)、将激光测距仪的光轴和CCD摄像机的光轴进行平行性校准，进行固定，形成整体；

3)、通过微调机构调整使得架空线缆在CCD摄像机上的成像与电子瞄标瞄准；同时，激光测距仪的光轴也瞄准在架空线缆上，对架空线缆高度进行测距；

4)、建立电子表，取一固定直径的架空线缆，在预先测量过的不同距离位置，用CCD摄像机成像，并用图像解算法，解算出该架空线缆的成像像素，计算出焦距，建立距离与焦距一一对应的电子表，将电子表存储在便携式计算机内；

5)、在现场进行测量时，根据现场测量得到的线缆高度，查找对应的焦距；

6)、通过图像解算，测量架空线缆的直径；同时，依据架空线缆图像的外形轮廓，区分是裸线线缆还是带有绝缘层线缆，再根据不同的线缆规格表进行比对，确定线缆截面。