CN111262208B - 一种便于巡检图像缺陷自动识别的u型挂环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，属于电力金具技术领域。本发明的挂耳曲率半径不同，在挂接的金具上部留有较大间隙，可自动下移和微量滑移，允许相对扭转，可改善受力状态，减轻局部磨损和疲劳。本发明第二挂板的通孔左部比右部宽，可避免曲栓的横向窜动。曲栓的第二端部无法穿出第一挂板的通孔，安全销环绕于挂耳，可避免意外脱落。所述曲栓在中直段相对下直段和上直段靠右，自动保持工作位置和受力状态，允许铰接的横担挂点或其它金具上下偏转，不干涉。本发明的挂耳和曲栓都带有削平面和凹痕，可增加结构强度，促进轻量化。所述凹痕使得拍摄图像清晰，便于计算机自动确定缺陷级别；磨损和变形量算法简单高效，精度高。

Description

一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环
技术领域
本发明涉及一种U型挂环，属于电力金具技术领域。
背景技术
U型挂环作为电力线路的一种通用连接金具包含挂耳和挂板，在挂板上有孔，可穿入螺栓，并通过螺栓与横担挂点或其它金具的板孔连接。为了避免螺栓脱出，在螺栓的螺杆端部带有螺母和闭口销。由于U型挂环用于户外的电力线路，承受风、雨、冰雪、灰尘和大气腐蚀作用，环境恶劣，承担载荷的大小和方向变化复杂，常常发生磨损、锈蚀、电弧烧伤、闭口销脱落、螺母回退和螺母脱落等缺陷，也会发生变形、裂纹和断裂，影响电网运行安全，需要按时巡检，及时消除缺陷。
U型挂环的螺母不存在轴向预紧力，与闭口销之间存在间隙，由于导线舞动引起的横向振动作用，会发生螺母回退，螺母与挂板之间产生较大间隙。由于螺母与挂板之间存在间隙，会引起螺栓的轴向窜动，进而引起U型挂环的挂耳变形、疲劳和裂纹。
根据电网运行的实践经验和有限元分析，发现现有U型挂环的挂耳底部（弯曲部）内侧应力较大，易变形、磨损、裂纹和断裂；主要原因在于U型挂环的挂耳与挂接金具的配合偏紧，会出现卡死。由于磨损和变形，U型挂环的挂耳与挂接的金具中心之间距离逐渐增大，向挂耳两侧的张力逐渐增大，再加上复杂变化载荷引起的疲劳，容易引起裂纹扩展，最终发生断裂。
闭口销依靠其弹性力作用，避免从螺栓螺杆端部的横向销孔中脱出；由于导线舞动引起的横向振动作用，使得闭口销重复承受闭口作用力，引起闭口销的磨损和疲劳，再加上金属材料的应力松弛和蠕变，会使得闭口销断裂和脱落。另外，闭口销的尖锐部位易引发电晕放电，引起金具的电弧烧伤。在人工巡检和消缺作业中，闭口销容易划伤作业人员，也会碰掉闭口销。
为了确保电网运行安全，人们针对现有U型挂环的不足，提出了多种改进。申请号为201621020680.4的实用新型专利提出了一种U型挂环，带有一体成型的挂环本体，在该挂环本体上部设有弧形的挂耳，挂耳的两端设有竖直向下的杆径，所述杆径上开设有用于安装螺栓的通孔，所述通孔内设有用于固定螺栓的定位螺母，两定位螺母的轴线重合，从而固定螺栓，防止其窜动和转动，也可均分螺栓的剪切力，延长寿命。申请号为201920592730.3的实用新型专利提出了一种可变形U型挂环金具，包括U型环，U型环包括相互铰接的第一支臂和第二支臂；第一支臂和第二支臂的铰接处设置有使两个支臂保持张开趋势的扭簧；可实现U型挂环大小和结构的调节，方便使用。申请号为201821434418.3的实用新型专利提出了一种耐磨损U形挂环连接装置，在第一U形挂环和第二U形挂环的连接处设有滚动轴承，将两个U形挂环接触部分由滚动摩擦代替传统的滑动摩擦，大大降低U形挂环连接部位的磨损速率，延长了U形挂环的使用寿命。
为了提高输电线路的巡检效率和力度，便于及时发现缺陷，目前普遍增加了无人机和直升机巡检，并将巡检图像传入计算机，利用图像识别技术，进行缺陷自动识别。现有的U型挂环设计，没有考虑磨损和变形程度的计算机自动判断，不便于巡检图像的缺陷自动识别，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，能够避免与挂接金具的配合偏紧和卡死，避免螺栓窜动引起的疲劳，提高适应性、运行可靠性和寿命，便于安装，也便于输电线路巡检图像的缺陷自动识别。本说明书所述的方位以图1的图示位置为基准，左右方向为纵向，上下方向为横向；靠近读者为近，反之为远，朝向图形的几何中心为内，反之为外；依此类推。本发明的具体技术方案如下。
一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，包含挂环本体1、曲栓2和安全销3，如图1所示。所述挂环本体1包含第一挂板11、第二挂板12和挂耳14，在所述第一挂板11上带有长圆形通孔17，在所述第二挂板12上带有长圆形通孔13，并通过所述通孔17和通孔13穿过曲栓2，再由曲栓2穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接，通过所述挂耳14与其它金具的环形部位4挂接，实现连接作用。铰接的其它金具至少包含直角挂板、碗头挂板、调整板或耳轴挂板；挂接的其它金具至少包含球头挂环、延长环或耐张线夹。
所述通孔13在左部比右部宽，使得通孔13在左部可穿过曲栓2，而右部无法穿过曲栓2，避免曲栓2在工作状态横向窜动和意外脱落。所述通孔13在右部的宽度与通孔17相同，使得曲栓2无法穿出通孔17，避免曲栓2在装拆过程中意外脱落。
所述第一挂板11在下表面与挂耳14的下侧面平齐，所述第二挂板12在上表面与挂耳14的上侧面平齐，使得铰接的横担挂点或其它金具在上下偏转时，不与第一挂板11和第二挂板12发生干涉，也便于装拆。
所述挂耳14为U型曲杆状结构，在前后侧都带有互相平行的削平面15，在所述削平面15的中心带有凹痕16，横截面呈现前后扁平的长圆形，可增加挂耳14的结构强度和适应性。所述挂耳14包含曲杆部、第一直杆部和第二直杆部，通过所述曲杆部与其它金具的环形部位4挂接。所述长圆形带有互相垂直的对称轴，在第一直杆部和第二直杆部的横截面前后和上下都对称，在曲杆部的横截面前后和左右都对称。
所述凹痕16位于前后两侧削平面15的中心，与曲杆部、第一直杆部和第二直杆部的中心线一致，便于计算机根据巡检图像自动测量和计算挂耳14的磨损和变形量，确定缺陷级别。
进一步地，所述凹痕16向挂耳14的内部凹陷，不与挂接的其它金具环形部位4接触，可避免磨损和污染，使得拍摄图像清晰，便于计算机自动测量和计算挂耳14的磨损和变形量，确定缺陷级别。
所述挂耳14的曲杆部，在下部的曲率半径小于上部，使得挂耳14曲杆部的下端比上端靠左，也使得挂耳14挂接的其它金具环形部位4自动下移，与曲杆部的下部内侧贴合并压紧，在上部留有间隙，允许挂接金具的相对扭转和微量滑移，增加接触面积，改善局部受力状态，减轻局部磨损和疲劳，避免与挂接的其它金具环形部位4卡死，也增加适应性。所述增加适应性是指所述曲杆部可与更大直径范围的金具挂接。所述微量滑移是指在运行过程的复杂变化载荷下，挂耳14挂接的其它金具环形部位4相对曲杆部内侧微量滑移。
所述第一挂板11为前后对称的纵向条板状结构，在下表面与挂耳14的下侧面平齐，左端与挂耳14固定连接，右端为自由端，在中部带有长圆形通孔17，可穿过曲栓2，通过曲栓2与横担挂点或其它金具铰接，如图2所示。所述通孔17为长圆形，沿着纵向的长度大于沿着前后方向的宽度，使得通孔17成为长圆形。
所述第二挂板12与第一挂板11的形状和尺寸相同，也是前后对称的纵向条板状结构，在上表面与挂耳14的上侧面平齐，左端与挂耳14固定连接，右端为自由端，右端与第一挂板11的右端左右平齐，在中部带有长圆形通孔13，可穿过曲栓2，通过曲栓2与横担挂点或其它金具铰接，如图3所示。
所述通孔13为长圆形，沿着纵向的长度大于沿着前后方向的宽度，使得通孔13呈现长圆形，在前后两侧纵向内壁的左部都带有凹槽，使得所述通孔13的左部比右部宽。
进一步地，所述通孔13沿着纵向的长度与通孔17相同，并在右端与通孔17的右端左右平齐，在右部沿着前后方向的宽度与通孔17相同，使得曲栓2无法穿出通孔17。
所述挂耳14的第一直杆部和第二直杆部互相平行，都与所述曲杆部固定连接，共同形成U型曲杆状结构。所述第一直杆部和第二直杆部之间的距离称为开档。所述曲杆部为曲杆状结构，在下端与第一直杆部固定连接，在上端与第二直杆部固定连接。
所述第一直杆部在左端与曲杆部的下端固定连接，在右端与第一挂板11的左端固定连接，所述第二直杆部在左端与曲杆部的上端固定连接，在右端与第二挂板12的左端固定连接。所述第一直杆部与第二直杆部在右端平齐，使得所述第一直杆部比第二直杆部长。
所述曲栓2包含第一端部21、曲部22和第二端部25，通过所述曲部22穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接。所述第一端部21位于第一挂板11在通孔17周围的外侧，并与第一挂板11卡接；所述第二端部25穿出通孔13，位于第二挂板12在通孔13周围的外侧，并与第二挂板12卡接，可避免曲栓2的横向窜动和意外脱落，在施工现场无法穿出第一挂板11的通孔17，可有效避免在装拆时意外脱落。
所述曲部22为横向布置的曲杆状结构，在前后侧都带有互相平行的削平面23，在所述削平面23的中心带有凹痕24，横截面呈现前后扁平的长圆形，可增加曲栓2的结构强度。所述曲部22从下向上依次带有下直段、下曲段、中直段、上曲段和上直段。所述长圆形带有互相垂直的对称轴，使得所述曲部22的横截面前后和左右都对称。
所述曲部22的中直段在下端与下曲段固定连接，在上端与上曲段固定连接，穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接，与下直段和上直段平行，并相对下直段和上直段靠右，可使得曲部22自动保持工作位置和受力状态，避免曲部22相对第一挂板11和第二挂板12前后旋转，并允许铰接的横担挂点或其它金具上下偏转，不发生干涉。
所述凹痕24位于前后侧削平面23的中心，与曲部22的中心线一致，便于计算机根据巡检图像自动测量和计算曲栓2的磨损和变形量，确定缺陷级别。
进一步地，所述凹痕24向曲部22的内部凹陷，不与铰接的横担挂点或其它金具接触，可避免磨损和污染，使得拍摄图像清晰，便于计算机自动测量和计算曲栓2的磨损和变形量，确定缺陷级别。
所述第一端部21包含圆盘形的堵头211和方形平板状的直柄212，在所述直柄212的中心带有通孔213，便于机械手夹持进行安装和拆卸操作。
所述堵头211为圆盘形结构，在上端与曲部22固定连接，在下端与直柄212固定连接，直径大于通孔17的宽度，并与第一挂板11卡接，可避免第一端部21穿入通孔17，以避免曲栓2的横向窜动和意外脱落。
所述直柄212为方形平板状结构，在上端与所述堵头211固定连接，左右侧面为互相平行的平面，可与机械手的夹持面卡接，便于曲栓2的安装和拆卸操作。
所述通孔213位于直柄212左右侧面的中心，可穿入定位销，用于机械手夹持面的定位，避免在曲栓2的安装和拆卸操作中滑脱。
所述曲部22的下直段在下端与第一端部21的堵头211固定连接，在上端与下曲段的下端固定连接，穿过第一挂板11的通孔17，在装拆操作时在通孔17内可左右和上下移动，在工作状态与所述通孔17的右侧面抵接并压紧，使得所述曲部22可与横担挂点或其它金具铰接，并自动保持工作位置。
所述曲部22的下曲段在下端与下直段固定连接，在上端与中直段固定连接，相对下直段向右弯曲。
所述曲部22的上曲段在下端与中直段固定连接，在上端与上直段固定连接，相对中直段向左弯曲，使得上直段与下直段左右平齐，也使得中直段相对下直段和上直段靠右，在装拆时可相对挂环本体1倾斜，并穿过横担挂点或其它金具的板孔，在工作状态可避免铰接的横担挂点或其它金具相对曲部22横向窜动。
所述曲部22的上直段在下端与上曲段固定连接，在上端与第二端部25固定连接，在装拆时，可穿过第二挂板12的通孔13，也可穿过横担挂点或其它金具的板孔，在工作状态与下直段左右平齐，与所述通孔13的右侧面抵接并压紧，使得曲部22可与横担挂点或其它金具铰接，并自动保持工作位置。
所述第二端部25为长圆形盘状结构，轴线与曲部22在下直段和上直段的轴线重合，在前后侧都带有互相平行的平面251，使得横截面呈现前后扁平的长圆形。
进一步地，所述第二端部25在前后方向的宽度小于通孔13左部凹槽位置前后方向的宽度，大于通孔13右部前后方向的宽度，沿着纵向的长度小于通孔13沿着纵向的长度，使得曲栓2在装拆时，可相对通孔13纵向和横向移动，第二端部25可从通孔13的左部凹槽位置穿出第二挂板12，但是无法穿出通孔17，避免意外脱落；在工作状态，第二端部25在下端面可与第二挂板12上通孔13在右部的周围卡接，确保第二端部25位于第二挂板12的外侧，避免曲栓2横向窜动和意外脱出。
所述安全销3为曲板状结构，包含弹簧销31、连接条32和开口环33，如图4所示，通过所述弹簧销31插入第二挂板12上通孔13的左部凹槽位置，确保曲栓2在施工现场安装后保持安装位置，避免在后续安装过程中曲栓2从第二挂板12的通孔13中意外脱出。
进一步地，所述安全销3在开口环33的下部带有开口331，在生产厂家撑开并环绕于挂环本体1挂耳14的第二直杆部，在生产厂家完成与挂环本体1的装配，避免安全销3在施工现场的装拆过程中意外脱落。
所述弹簧销31是外形为T状的曲板，包含孔堵311和两个弹簧片312，可通过所述弹簧片312插入第二挂板12上通孔13左部的凹槽位置，并通过孔堵311与第二挂板12上通孔13在左部的凹槽周围卡接，确保曲栓2在安装后第二端部25位于第二挂板12的外侧，避免在后续安装过程中，曲栓2从第二挂板12的通孔13中意外脱出。所述后续安装至少包括挂耳14挂接的其它金具安装、曲栓2铰接的其它金具安装和绝缘子串的吊装。
所述孔堵311为上下扁平的扁圆形曲板，在下扁平侧的中部带有开口，在所述开口的两端分别与弹簧片312固定连接，在下扁平侧与第二挂板12上通孔13在左部凹槽周围的外侧面卡接，用于堵住通孔13左部的凹槽部位，也用于弹簧销31的横向定位，可辅助判断安全销3的安装状态。
所述弹簧片312为上下尖前后扁平的椭圆形曲板，在上端的尖部带有开口，在所述开口的内侧端与孔堵311固定连接，在所述开口的外侧端为自由端，在外侧面的下部带有凸条313，可插入第二挂板12的通孔13左部的凹槽位置，使得凸条313露出通孔13，通过外侧面与通孔13左部的凹槽内壁弹性抵接，避免前后窜动和磨损，通过所述凸条313和孔堵311进行横向定位，避免弹簧片312从通孔13中脱出，也避免横向窜动和磨损。
所述凸条313位于弹簧片312的外侧面下部，向外侧凸出，露出通孔13，与第二挂板12上通孔13左部凹槽周围的内侧面弹性抵接，避免弹簧片312从通孔13中脱出，也避免横向窜动和磨损。
所述连接条32为纵向的长条形曲板，在右端与弹簧销31固定连接，在中部带有波纹状弯曲部，并具有弹性，在左端与开口环33固定连接，用于将弹簧销31与开口环33弹性连接。
进一步地，所述连接条32在所述中部的波纹状弯曲部，带有纵向长条形通槽，以降低所述弯曲部的弹性力，便于在安全销3的装拆过程中，产生弹性弯曲变形，使得弹簧销31可相对开口环33上下移动。
所述开口环33为圆环形曲板，在下部带有开口331，环绕挂环本体1挂耳14的第二直杆部，通过连接条32将弹簧销31弹性连接于挂环本体1挂耳14的第二直杆部，避免安全销3在施工现场的装拆过程中意外脱落。所述开口环33在下部带有开口331，使得所述开口环33可在生产厂家撑开，完成与挂环本体1挂耳14的装配，也便于开口环33的成形加工。
一种根据巡检图像自动测量和计算挂耳14磨损量x 1和变形量y 1的方法，可用于本发明所述的U型挂环，能够排除图像拍摄角度和距离的影响因素，包含以下步骤：
（1）在出厂前的检测阶段，在实验室的等效载荷条件下，在挂耳14的削平面15内确定挂耳14挂接的其它金具环形部位4与挂耳14的凹痕16之间交点5的位置，简称交点5；在垂直于削平面15的竖直平面内，确定挂耳14挂接的其它金具环形部位4在最右点6的位置，简称最右点6；确定挂耳14的凹痕16在第一直杆部最右端与第二直杆部最右端的连线7，简称连线7；测量削平面15在所述交点5位置的纵向宽度，记为w 1；测量所述交点5与所述连线7之间的纵向距离，记为a 1，测量所述最右点6与所述连线7之间的纵向距离，记为b 1；
（2）在巡检阶段，根据拍摄的巡检图像，由计算机在巡检图像上识别所述交点5、最右点6和连线7的位置；测量削平面15在所述交点5位置的纵向宽度，记为w 2，测量所述交点5与所述连线7之间的纵向距离，记为a 2，测量所述最右点6与所述连线7之间的纵向距离，记为b 2；所述纵向的识别方法是识别垂直于所述连线7的方向；
（3）根据公式x 1=（a 2―b 2）×w 1÷w 2―（a 1―b 1）和y 1=a 2×w 1÷w 2―a 1分别计算x 1和y 1的值。利用比值w 1÷w 2排除图像拍摄角度和距离的影响因素。
一种根据巡检图像自动测量和计算曲栓2磨损量x 2和变形量y 2的方法，可用于本发明所述的U型挂环，能够排除图像拍摄角度和距离的影响因素，包含以下步骤：
（1）在出厂前的检测阶段，在实验室的等效载荷条件下，确定挂耳14的凹痕16在第一直杆部最右端与第二直杆部最右端的连线7，简称连线7；在曲栓2上曲部22的削平面23内，确定在中直段的凹痕24上相对所述连线7最右点A的位置，简称最右点A；确定下直段和上直段的凹痕24上相对所述连线7最左点B的位置，简称最左点B；在垂直于削平面23的竖直平面内，确定曲栓2铰接的横担挂点或其它金具上相对所述连线7最左点C的位置，简称最左点C；测量在靠近第二挂板12下表面的上直段上削平面23的纵向宽度，记为w 3；测量所述连线7与最右点A之间的纵向距离，记为a 3；测量所述连线7与最左点B之间的纵向距离，记为b 3；测量所述连线7与最左点C之间的纵向距离，记为c 3；所述最右点A的位置确定方法是：在削平面23内，确定曲栓2铰接的横担挂点或其它金具与曲栓2在曲部22中直段上凹痕24的上下两个交点中，最靠右的一个；
（2）在巡检阶段，根据拍摄的巡检图像，由计算机在巡检图像上识别所述最右点A、最左点B、最左点C和连线7的位置；测量在靠近第二挂板12下表面的上直段上削平面23的纵向宽度，记为w 4；测量所述连线7与最右点A之间的纵向距离，记为a 4；测量所述连线7与最左点B之间的纵向距离，记为b 4；测量所述连线7与最左点C之间的纵向距离，记为c 4；所述纵向的识别方法是识别垂直于所述连线7的方向；
（3）根据公式x 2=（a 4―c 4）×w 3÷w 4―（a 3―c 3）和y 2=（a 4―b 4）×w 3÷w 4―（a 3―b 3）分别计算x 2和y 2的值。利用比值w 3÷w 4排除图像拍摄角度和距离的影响因素。
一种U型挂环在生产厂家的装配方法，用于本发明所述的U型挂环，可避免曲栓2在施工现场的装拆过程中意外脱落，至少包含以下步骤：
（1）在生产厂家的热镀锌加工之前，采用楔形销压入第一挂板11上通孔17沿着纵向的中部，将通孔17撑开，引起第一挂板11在通孔17部位的前后侧面弯曲，使得通孔17在中部前后方向的宽度增加，确保曲栓2的第二端部25能够穿过通孔17；
（2）在热镀锌加工之后，将曲栓2的第二端部25从外侧穿过通孔17；
（3）利用压力机将第一挂板11在通孔17部位的前后侧面压平，确保曲栓2在通孔17中能够前后和上下平顺移动，但是曲栓2的第二端部25无法从通孔17中穿出，可避免曲栓2在施工现场的装拆过程中意外脱落。
补充说明：（1）在生产厂家，所述安全销3需要撑开开口环33的开口331，将开口环33环绕挂环本体1在挂耳14的第二直杆部，再压合开口331，通过连接条32将弹簧销31弹性连接于挂环本体1在挂耳14的第二直杆部，避免安全销3在施工现场的装拆过程中意外脱落。
（2）本发明的安全销3仅仅用于在施工现场安装过程中，确保曲栓2在安装后保持安装位置，避免在后续安装过程中意外脱出，所述安全销3不影响本发明U型挂环的正常工作状态。也就是说，在工作状态，即使安全销3意外脱落，也不影响本发明U型挂环的正常工作状态，不会影响电力线路的安全运行。
（3）本发明的曲栓2在曲部22的中直段，穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接，需要通过下曲段和上曲段共同作用，避免铰接的横担挂点或其它金具，相对曲部22横向窜动；因此，所述中直段的长度需要与铰接的横担挂点或其它金具的板孔厚度配合，也可改变曲栓2在曲部22中直段的形状和尺寸，使得曲栓2可连接更多种类的金具，如延长环、球头挂环和其他U型挂环等。
（4）本发明在挂耳14磨损量x 1的自动测量和计算方法中，包含了挂耳14挂接的其它金具环形部位4的磨损量；在曲栓2磨损量x 2 的自动测量和计算方法中，也包含了曲栓2铰接的横担挂点或其它金具的磨损量。如果挂耳14挂接的其它金具环形部位4也带有本发明所述挂耳14的削平面15和凹痕16，那么最右点6的位置确定和运算结果会更加准确；如果曲栓2铰接的横担挂点或其它金具，也带有本发明所述曲栓2的削平面23和凹痕24，那么最左点C的位置确定和运算结果会更加准确。
本发明的有益效果如下：（1）本发明的挂环本体1，在挂耳14的第一直杆部与所述第二直杆部在右端平齐，所述第一直杆部比第二直杆部长；所述挂耳14的曲杆部，在下部的曲率半径小于上部，使得挂耳14曲杆部的下端比上端靠左，也使得挂耳14挂接的其它金具环形部位4自动下移，与曲杆部的下部内侧贴合并压紧，在上部留有间隙，允许挂接金具的相对扭转，在运行过程的复杂变化载荷下，可使得挂接的其它金具环形部位4相对曲杆部内侧微量滑移，增加接触面积，改善局部受力状态，减轻局部磨损和疲劳，避免与挂接的其它金具环形部位4卡死，可与更大直径范围的更多金具挂接，增加适应性。
现有技术的U型挂环，在挂耳部的曲率半径相同，在挂耳底部固定的一个点上应力最大，在长期的运行过程中，由于复杂变化载荷作用，磨损、变形和疲劳不断加剧，容易引起局部裂纹扩展和锈蚀，最终断裂。另外，现有技术的U型挂环，开档与挂接的其它金具截面直径接近，由于变形和磨损，在挂耳底部的开档进一步减小，限制了挂接金具相对挂耳的扭转，也会使得最大应力点向挂耳两侧的张力逐渐增大，最大应力点的局部应力剧增。因此，与现有技术的U型挂环相比，本发明的U型挂环，在挂耳14曲杆部的曲率半径不同，在挂接的其它金具环形部位4上部留有较大间隙，能够产生微量滑移，不限制挂接的其它金具相对扭转，可增加接触面积，改善局部受力状态，减轻局部磨损和疲劳，避免卡死，能够提高寿命。
（2）本发明的挂环本体1，在第一挂板11中部带有长圆形通孔17，在第二挂板12中部带有长圆形通孔13，所述通孔13在前后两侧纵向内壁的左部都带有凹槽，使得所述通孔13的左部比右部宽，使得通孔13在左部可穿过曲栓2的第二端部25，而右部无法穿过曲栓2的第二端部25，避免曲栓2的横向窜动和意外脱落。所述曲栓2通过曲部22的中直段穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接；所述曲栓2的第二端部25在生产厂家通过撑开通孔17的方式穿入通孔17，在施工现场无法穿出通孔17，可有效避免曲栓2在装拆时意外脱落。
现有技术的U型挂环，采用螺栓穿过挂板的通孔，并通过螺栓与横担挂点或其它金具的板孔连接，在螺栓的螺杆端部带有螺母和闭口销。安装后的螺母不存在轴向预紧力，与闭口销之间存在间隙。由于导线舞动引起的横向振动作用，会发生螺母回退，螺母与挂板之间产生较大间隙。由于螺母与挂板之间存在间隙，会引起螺栓的轴向窜动，进而引起U型挂环的挂耳变形、疲劳和裂纹。在电网运行实践中，常常发现闭口销脱落、螺母回退和螺母脱落等缺陷，严重影响电网运行安全。因此，与现有技术的U型挂环相比，本发明的挂环本体1采用曲栓2穿过第一挂板11的长圆形通孔17和第二挂板12的长圆形通孔13，曲栓2的第一端部21位于第一挂板11在通孔17周围的外侧，并与第一挂板11卡接；所述第二端部25穿出通孔13，位于第二挂板12在通孔13周围的外侧，并与第二挂板12卡接，可有效避免曲栓2的横向窜动；在工作状态，曲栓2自动保持工作位置，不会发生横向窜动，更不会脱出通孔13和通孔17，能够确保电网运行安全；另外，第二端部25在施工现场无法穿出第一挂板11的通孔17，可有效避免在装拆时意外脱落，也省去了螺母的装拆过程，装拆更加便捷。
（3）本发明的挂环本体1中，所述第一挂板11在下表面与挂耳14的下侧面平齐，所述第二挂板12在上表面与挂耳14的上侧面平齐，使得第一挂板11与第二挂板12之间的距离大于挂耳14的开档；所述曲栓2的曲部22在下直段穿过第一挂板11的通孔17，在上直段穿过第二挂板12的通孔13，上直段在工作状态与下直段左右平齐，在下曲段相对下直段向右弯曲，在上曲段相对中直段向左弯曲，在中直段穿过横担挂点或其它金具的板孔，并与横担挂点或其它金具铰接；所述中直段与下直段和上直段平行，并相对下直段和上直段靠右，可使得曲部22自动保持工作位置和受力状态，避免曲栓2的曲部22相对挂环本体1的第一挂板11和第二挂板12前后旋转，并允许铰接的横担挂点或其它金具上下偏转，确保不会与挂环本体1的第一挂板11和第二挂板发生干涉，可避免引起挂环本体1的变形和疲劳。
现有技术的U型挂环，两个挂板都与挂耳内侧平齐，挂板之间的距离与挂耳开档相同；铰接的横担挂点或其它金具与两个挂板之间间隙很小；当铰接的横担挂点或其它金具上下偏转时，会与两个挂板发生干涉，引起U型挂环的变形和疲劳。现有技术的直角挂板也存在上下偏转的干涉问题。因此，与现有技术的U型挂环和直角挂板相比，本发明的第一挂板11与第二挂板12之间的距离大于挂耳14的开档；当铰接的横担挂点或其它金具上下偏转时，不会与第一挂板11和第二挂板12发生干涉，避免引起挂环本体1的变形和疲劳，寿命更长，更适合作为连塔金具使用。
（4）本发明的挂耳14在前后侧都带有互相平行的削平面15，在所述削平面15的中心带有凹痕16；本发明曲栓2的曲部22在前后侧都带有互相平行的削平面23，在所述削平面23的中心带有凹痕24。所述挂耳14和曲栓2在曲部22的横截面都为前后扁平的长圆形，可增加结构强度和适应性。与现有采用圆形截面的U型挂环及其螺栓相比，本发明的U型挂环采用前后扁平的长圆形横截面，承载能力更强，结构强度更高，可促进金具的轻量化；本发明的凹痕16和凹痕24都向内部凹陷，可避免磨损和污染，使得拍摄图像清晰，便于计算机自动测量和计算磨损和变形量，确定缺陷级别。
（5）本发明的安全销3通过弹簧销31插入第二挂板12上通孔13左部的凹槽位置，确保曲栓2在施工现场安装后保持安装位置，避免在后续安装过程中曲栓2从第二挂板12的通孔13中意外脱出。所述安全销3不影响本发明U型挂环的正常工作状态，即使安全销3意外脱落，也不会影响电力线路的安全运行。所述安全销3的开口环33在下部带有开口331，在生产厂家撑开，并环绕于挂环本体1挂耳14的第二直杆部，避免安全销3在施工现场的装拆过程中意外脱落。
现有技术U型挂环的闭口销依靠其弹性力作用，避免从螺栓螺杆端部的横向销孔中脱出；电网运行实践发现，闭口销会断裂和脱落，引起螺母脱落，严重影响了电网运行安全。另外，闭口销的尖锐部位易引发电晕放电，引起金具的电弧烧伤。在人工巡检和消缺作业中，闭口销容易划伤作业人员。因此，与现有技术U型挂环的闭口销相比，本发明U型挂环的安全销3采用曲板状结构，无外露的尖锐部位，在装拆时不会意外脱落，装拆更加便捷，不影响工作状态，安全性更高。
（6）本发明提出了根据巡检图像，自动测量和计算挂耳14磨损量x 1和变形量y 1的方法、自动测量和计算曲栓2磨损量x 2和变形量y 2的方法，能够根据挂耳14的削平面15和凹痕16、曲栓2在曲部22的削平面23和凹痕24进行特征的识别、测量和计算，能够排除图像拍摄角度和距离的影响因素，不需要复杂的轮廓识别和智能算法，简单高效，精度高。另外，本发明的两种测量和计算方法，也可用于人工根据巡检图像识别、测量和计算，简单方便。
附图说明
图1为本发明所述U型挂环的主视图；
图2为第一挂板11在图1位置的仰视图，图中的虚线圆中画的是箭头所指方向和位置的局部视图；
图3为第二挂板12在图1位置的俯视图；
图4为安全销3在图1位置的俯视图，图中两个虚线圆中画的是箭头所指方向和位置的局部视图。
附图标记说明：挂环本体1、第一挂板11、第二挂板12、通孔13、削平面15、凹痕16、通孔17、挂耳14、曲栓2、第一端部21、堵头211、直柄212、通孔213、曲部22、削平面23、凹痕24、第二端部25、平面251、安全销3、弹簧销31、孔堵311、弹簧片312、凸条313、连接条32、开口环33、开口331、挂耳14挂接的其它金具环形部位4、所述环形部位4与凹痕16之间的交点5、所述环形部位4的最右点6、凹痕16在第一直杆部最右端与第二直杆部最右端的连线7。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细地说明。图1为本发明所述U型挂环的主视图，包含挂环本体1、曲栓2和安全销3，图2为第一挂板11在图1位置的仰视图，图3为第二挂板12在图1位置的俯视图。
所述挂环本体1包含第一挂板11、第二挂板12和挂耳14；所述第一挂板11为前后对称的纵向条板状结构，在下表面与挂耳14的下侧面平齐，左端与挂耳14固定连接，在中部带有长圆形通孔17。所述第二挂板12与第一挂板11的形状和尺寸相同，在中部带有长圆形通孔13。所述通孔13在前后两侧纵向内壁的左部都带有凹槽。
所述挂耳14为U型曲杆状结构，在前后侧都带有互相平行的削平面15，在所述削平面15的中心带有凹痕16，横截面呈现前后扁平的长圆形，包含曲杆部、第一直杆部和第二直杆部。所述曲杆部为曲杆状结构，在下端与第一直杆部固定连接，在上端与第二直杆部固定连接，下部的曲率半径小于上部，使得下端比上端靠左。
所述挂环本体1及其上述结构特征，优选普通碳素结构钢棒料，进行一体化锻造成形。
所述曲栓2包含第一端部21、曲部22和第二端部25；所述第一端部21包含圆盘形的堵头211和方形平板状的直柄212，在所述直柄212的中心带有通孔213。所述堵头211为圆盘形结构，在上端与曲部22固定连接，在下端与直柄212固定连接。所述直柄212为方形平板状结构，在上端与所述堵头211固定连接，左右侧面为互相平行的平面。
所述曲部22为曲杆状结构，在前后侧都带有互相平行的削平面23，在所述削平面23的中心带有凹痕24，从下向上依次带有下直段、下曲段、中直段、上曲段和上直段。所述下直段在下端与第一端部21的堵头211固定连接，在上端与下曲段的下端固定连接；所述下曲段在上端与中直段固定连接，相对下直段向右弯曲；所述中直段在上端与上曲段固定连接；所述上曲段在上端与上直段固定连接，相对中直段向左弯曲；所述上直段在上端与第二端部25固定连接。
所述第二端部25为长圆形盘状结构，在前后侧带有互相平行的平面251。所述曲栓2及其上述结构特征，优选普通碳素结构钢棒料，进行一体化锻造成形。
在施工现场装拆时，曲栓2的第二端部25可从通孔13的左部凹槽位置穿过第二挂板12，但是不得从通孔13的右部穿过第二挂板12；曲栓2的第二端部25不得穿出第一挂板11的通孔17。在工作状态，要确保第二端部25位于第二挂板12的外侧。因此，在生产厂家的成形加工和装配时，要确保曲栓2与第一挂板11的通孔17和第二挂板12的通孔13之间的配合误差。
图4为安全销3在图1位置的俯视图；所述安全销3为曲板状结构，包含弹簧销31、连接条32和开口环33；所述弹簧销31是外形为T状的曲板，包含孔堵311和两个弹簧片312；所述孔堵311为上下扁平的扁圆形曲板，在下扁平侧的中部带有开口，在所述开口的两端分别与弹簧片312固定连接；所述弹簧片312为上下尖前后扁平的椭圆形曲板，在上端的尖部带有开口，在所述开口的内侧端与孔堵311固定连接，在外侧面的下部带有凸条313；所述连接条32为纵向的长条形曲板，在右端与弹簧销31固定连接，在中部带有波纹状弯曲部，并具有弹性，在所述波纹状弯曲部带有纵向长条形通槽；所述开口环33为圆环形曲板，在下部带有开口331。
所述安全销3及其上述结构特征，优选不锈钢板材，进行冲压加工成形。
上述实施仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。在满足本发明的结构和性能要求条件下，改变材料和制造工艺，都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，包含挂环本体（1）、曲栓（2）和安全销（3），其特征在于：在所述第一挂板（11）上带有长圆形通孔（17），在所述第二挂板（12）上带有长圆形通孔（13），并通过所述通孔（17）和通孔（13）穿过曲栓（2），由曲栓（2）与横担挂点或其它金具铰接，通过所述挂耳（14）与其它金具的环形部位（4）挂接；
所述通孔（13）在左部比右部宽，使得通孔（13）在左部可穿过曲栓（2），而右部无法穿过曲栓（2），避免曲栓（2）在工作状态横向窜动和意外脱落；
所述通孔（13）在右部的宽度与通孔（17）相同，使得曲栓（2）无法穿出通孔（17），避免曲栓（2）在装拆过程中意外脱落；
所述第一挂板（11）在下表面与挂耳（14）的下侧面平齐，所述第二挂板（12）在上表面与挂耳（14）的上侧面平齐，使得铰接的横担挂点或其它金具在上下偏转时，不发生干涉；
所述挂耳（14）为U型曲杆状结构，在前后侧都带有削平面（15），在所述削平面（15）的中心带有凹痕（16），可增加挂耳（14）的结构强度和适应性；
所述凹痕（16）向挂耳（14）的内部凹陷，不与挂接的其它金具环形部位（4）接触，可避免磨损和污染，使得拍摄图像清晰，便于计算机测量和计算挂耳（14）的磨损和变形量，确定缺陷级别；
所述挂耳（14）包含曲杆部、第一直杆部和第二直杆部；所述挂耳（14）的曲杆部，在下部的曲率半径小于上部，使得挂耳（14）曲杆部的下端比上端靠左，也使得挂耳（14）挂接的其它金具环形部位（4）自动下移，与曲杆部的下部内侧贴合并压紧，在上部留有间隙，允许挂接金具的相对扭转和滑移，改善局部受力状态，减轻局部磨损和疲劳，避免卡死；
所述曲栓（2）包含第一端部（21）、曲部（22）和第二端部（25）；所述第一端部（21）位于第一挂板（11）外侧；所述第二端部（25）穿出通孔（13），位于第二挂板（12）外侧，可避免曲栓（2）的横向窜动和意外脱落；
所述曲部（22）为曲杆状结构，在前后侧都带有削平面（23），在所述削平面（23）的中心带有凹痕（24），可增加曲栓（2）的结构强度；所述曲部（22）从下向上依次带有下直段、下曲段、中直段、上曲段和上直段；
所述曲部（22）的中直段在下端与下曲段固定连接，在上端与上曲段固定连接，穿过横担挂点或其它金具的板孔，与横担挂点或其它金具铰接，与下直段和上直段平行，并相对下直段和上直段靠右，使得曲部（22）自动保持工作位置和受力状态，并允许铰接的横担挂点或其它金具上下偏转，不发生干涉；
所述凹痕（24）向曲部（22）的内部凹陷，不与铰接的与横担挂点或其它金具接触，可避免磨损和污染，使得拍摄图像清晰，便于计算机测量和计算曲栓（2）的磨损和变形量，确定缺陷级别；
所述安全销（3）为曲板状结构，包含弹簧销（31）、连接条（32）和开口环（33），通过所述弹簧销（31）插入通孔（13）的左部，确保曲栓（2）在施工现场安装后保持安装位置，避免在后续安装过程中意外脱出；
所述安全销（3）在开口环（33）的下部带有开口（331），在生产厂家撑开并环绕于挂耳（14）的第二直杆部，避免安全销（3）在施工现场的装拆过程中意外脱落。
2.按照权利要求1所述的一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，其特征在于：所述第一挂板（11）为前后对称的纵向条板状结构，左端与挂耳（14）固定连接，在中部带有长圆形通孔（17）；
所述第二挂板（12）与第一挂板（11）的形状和尺寸相同，左端与挂耳（14）固定连接，右端与第一挂板（11）的右端左右平齐，在中部带有长圆形通孔（13）；
所述通孔（13）在前后两侧纵向内壁的左部都带有凹槽，使得通孔（13）的左部比右部宽；所述通孔（13）的长度与通孔（17）相同，并在右端与通孔（17）的右端左右平齐，在右部的宽度与通孔（17）相同，使得曲栓（2）无法穿出通孔（17）；
所述挂耳14的第一直杆部和第二直杆部互相平行；所述曲杆部在下端与第一直杆部固定连接，在上端与第二直杆部固定连接；所述第一直杆部在右端与第一挂板（11）的左端固定连接，所述第二直杆部在右端与第二挂板（12）的左端固定连接；所述第一直杆部与所述第二直杆部在右端平齐。
3.按照权利要求1所述的一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，其特征在于：所述第一端部（21）包含圆盘形的堵头（211）和方形平板状的直柄（212），在所述直柄（212）的中心带有通孔（213），便于机械手夹持进行安装和拆卸操作；
所述堵头（211）在上端与曲部（22）固定连接，直径大于通孔（17）的宽度，避免曲栓（2）的横向窜动和意外脱落；
所述直柄（212）在上端与所述堵头（211）固定连接，左右侧面为平面，便于曲栓（2）的安装和拆卸操作；
所述曲部（22）的下直段在上端与下曲段固定连接，穿过通孔（17），与所述通孔（17）的右侧面抵接并压紧，使得所述曲部（22）可与横担挂点或其它金具铰接，并自动保持工作位置；
所述曲部（22）的下曲段在上端与中直段固定连接，相对下直段向右弯曲；
所述曲部（22）的上曲段在上端与上直段固定连接，相对中直段向左弯曲，使得上直段与下直段左右平齐，也使得中直段相对下直段和上直段靠右，可避免铰接的横担挂点或其它金具相对曲部（22）横向窜动；
所述曲部（22）的上直段在上端与第二端部（25）固定连接，在装拆时，可穿过第二挂板（12）的通孔（13），也可穿过横担挂点或其它金具的板孔，在工作状态与所述通孔（13）的右侧面抵接并压紧，使得曲部（22）可与横担挂点或其它金具铰接，并自动保持工作位置；
所述第二端部（25）为长圆形盘状结构；所述第二端部（25）的宽度小于通孔（13）左部的宽度，大于通孔（13）右部的宽度，长度小于通孔（13）的长度，使得曲栓（2）在装拆时，可相对通孔（13）移动，第二端部（25）可从通孔（13）的左部穿出第二挂板（12），但是无法穿出通孔（17），在工作状态，确保第二端部（25）位于第二挂板（12）的外侧，避免曲栓（2）横向窜动和意外脱出。
4.按照权利要求1所述的一种便于巡检图像缺陷自动识别的U型挂环，其特征在于：所述弹簧销（31）是外形为T状的曲板，包含孔堵（311）和两个弹簧片（312），可通过所述弹簧片（312）插入通孔（13）左部，并与通孔（13）卡接，确保曲栓（2）在安装后第二端部（25）位于第二挂板（12）的外侧，避免在后续安装过程中，曲栓（2）从通孔（13）中意外脱出；
所述孔堵（311）为上下扁平的扁圆形曲板，在下扁平侧的中部带有开口，在所述开口的两端分别与弹簧片（312）固定连接，在下扁平侧与第二挂板（12）的外侧面卡接，用于堵住通孔（13）左部；
所述弹簧片（312）为上下尖的椭圆形曲板，在上端的尖部带有开口，在所述开口的内侧端与孔堵（311）固定连接，在外侧面的下部带有凸条（313），可插入通孔（13）左部，使得凸条（313）露出通孔（13），与通孔（13）左部弹性抵接，避免前后窜动和磨损，通过所述凸条（313）和孔堵（311）进行横向定位；
所述连接条（32）为长条形曲板，在右端与弹簧销（31）固定连接，在中部带有波纹状弯曲部和通槽，并具有弹性，在左端与开口环（33）固定连接，用于将弹簧销（31）与开口环（33）弹性连接。
5.一种根据巡检图像自动测量和计算挂耳（14）磨损量x 1和变形量y 1的方法，可用于权利要求1所述的U型挂环，其特征在于：能够排除图像拍摄角度和距离的影响因素，并包含以下步骤：
（1）在出厂前的检测阶段，在实验室的等效载荷条件下，在削平面（15）内确定交点（5）；在垂直于削平面（15）的竖直平面内，确定最右点（6）；确定连线（7）；测量削平面（15）在所述交点（5）位置的纵向宽度，记为w 1；测量所述交点（5）与所述连线（7）之间的纵向距离，记为a 1，测量所述最右点（6）与所述连线（7）之间的纵向距离，记为b 1；
（2）在巡检阶段，根据拍摄的巡检图像，由计算机在巡检图像上识别所述交点（5）、最右点（6）和连线（7）的位置；测量削平面（15）在所述交点（5）位置的纵向宽度，记为w 2，测量所述交点（5）与所述连线（7）之间的纵向距离，记为a 2，测量所述最右点（6）与所述连线（7）之间的纵向距离，记为b 2；
（3）根据公式x 1=（a 2―b 2）×w 1÷w 2―（a 1―b 1）和y 1=a 2×w 1÷w 2―a 1分别计算x 1和y 1的值。
6.一种根据巡检图像自动测量和计算曲栓（2）磨损量x 2和变形量y 2的方法，可用于权利要求1所述的U型挂环，其特征在于：能够排除图像拍摄角度和距离的影响因素，并包含以下步骤：
（1）在出厂前的检测阶段，在实验室的等效载荷条件下，确定连线（7）；在削平面（23）内，确定最右点A；确定最左点B；在垂直于削平面（23）的竖直平面内，确定最左点C；测量在靠近第二挂板（12）下表面的上直段上削平面（23）的纵向宽度，记为w 3；测量所述连线（7）与最右点A之间的纵向距离，记为a 3；测量所述连线（7）与最左点B之间的纵向距离，记为b 3；测量所述连线（7）与最左点C之间的纵向距离，记为c 3；
（2）在巡检阶段，根据拍摄的巡检图像，由计算机在巡检图像上识别所述最右点A、最左点B、最左点C和连线（7）的位置；测量在靠近第二挂板（12）下表面的上直段上削平面（23）的纵向宽度，记为w 4；测量所述连线（7）与最右点A之间的纵向距离，记为a 4；测量所述连线（7）与最左点B之间的纵向距离，记为b 4；测量所述连线（7）与最左点C之间的纵向距离，记为c 4；
（3）根据公式x 2=（a 4―c 4）×w 3÷w 4―（a 3―c 3）和y 2=（a 4―b 4）×w 3÷w 4―（a 3―b 3）分别计算x 2和y 2的值。
7.一种U型挂环在生产厂家的装配方法，用于权利要求1所述的U型挂环，其特征在于：可避免曲栓（2）在施工现场的装拆过程中意外脱落，并至少包含以下步骤：
（1）在生产厂家的热镀锌加工之前，采用楔形销压入通孔（17）中部，将通孔（17）撑开，确保曲栓（2）的第二端部（25）能够穿过通孔（17）；
（2）在热镀锌加工之后，将曲栓（2）的第二端部（25）从外侧穿过通孔（17）；
（3）利用压力机将第一挂板（11）在通孔（17）部位的前后侧面压平，确保曲栓（2）在通孔（17）中能够平顺移动，但是曲栓（2）的第二端部（25）无法从通孔（17）中穿出。
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