CN113390880A - 输电导线缺陷检测装置和方法 - Google Patents
输电导线缺陷检测装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113390880A CN113390880A CN202110624371.7A CN202110624371A CN113390880A CN 113390880 A CN113390880 A CN 113390880A CN 202110624371 A CN202110624371 A CN 202110624371A CN 113390880 A CN113390880 A CN 113390880A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- advancing
- transmission conductor
- power transmission
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 176
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 16
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 claims description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 10
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 210000000697 sensory organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
- G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electric Cable Installation (AREA)
Abstract
本发明提供一种输电导线缺陷检测装置和方法，所述装置包括：挂线行进模块，挂线行进模块用于设置于输电导线上并沿着输电导线行进；行进参数获取模块，行进参数检测模块用于获取挂线行进模块的行进参数；图像采集模块，图像采集模块用于在挂线行进模块行进过程中实时采集输电导线的图像；主控模块，主控模块分别与挂线行进模块、行进参数获取模块和图像采集模块相连，主控模块用于根据挂线行进模块的行进参数调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力，以维持挂线行进模块正常行进，并用于根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷。本发明能够方便、高效、低成本地实现输电导线的检测，有效保障输电导线的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及输电导线巡检技术领域，具体涉及一种输电导线缺陷检测装置和一种输电导线缺陷检测方法。
背景技术
近年来，随着我国的电力建设飞速发展，我国当前的电网规模已居世界首位。架空输电线路是电力传输的主要途径，定期对输电导线进行巡检，对电力系统预防重大事故有着重要意义。传统的输电导线缺陷检测主要是通过人工方式或直升机，综合运用感官以及配套仪器对导线、杆塔等进行检查。其中人工巡检具有效率低、周期长、检测质量分散、主观因素多等缺陷，不符合智能电网的发展方向。直升机巡检效率高，但存在一定的安全隐患，且费用高昂。
因此，亟需提出一种方便、高效、低成本的输电导线缺陷检测方案。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种输电导线缺陷检测装置和方法，通过稳定地在输电导线上行进的装置自动检测输电导线的缺陷，能够方便、高效、低成本地实现输电导线的检测，有效保障输电导线的安全性和可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种输电导线缺陷检测装置，包括：挂线行进模块，所述挂线行进模块用于设置于输电导线上并沿着所述输电导线行进；行进参数获取模块，所述行进参数检测模块用于获取所述挂线行进模块的行进参数；图像采集模块，所述图像采集模块用于在所述挂线行进模块行进过程中实时采集所述输电导线的图像；主控模块，所述主控模块分别与所述挂线行进模块、所述行进参数获取模块和所述图像采集模块相连，所述主控模块用于根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，以维持所述挂线行进模块正常行进，并用于根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷。
所述的输电导线缺陷检测装置还包括：无线通信模块，所述无线通信模块与所述主控模块相连，并与远程监控装置进行无线通信，所述无线通信模块用于通过所述主控模块获取所述输电导线缺陷检测装置的工作状态信息并发送至所述远程监控装置，并用于接收所述远程监控装置的远程控制指令。
所述的输电导线缺陷检测装置还包括：电源模块，所述电源模块与所述主控模块相连，所述电源模块用于供电并进行电源管理。
所述挂线行进模块包括底座、用以设置于所述输电导线之上的固定轮组、设置于所述固定轮组与所述底座之间的固定轮架、用以设置于所述输电导线之下的张紧轮组、对应所述张紧轮组设置的张紧轮架、设置于所述底座与所述张紧轮架之间的顶升支架、对应所述张紧轮组设置的驱动电机。
所述挂线行进模块的行进参数包括实际行进速度。
所述主控模块具体用于根据所述挂线行进模块的实际行进速度与指令行进速度的差值，采用PID控制调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力。
所述主控模块具体用于对所述输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理，并利用随机Hough变换提取输电导线区域，以及对提取的输电导线区域进行面积计算以判断所述输电导线是否存在缺陷。
一种输电导线缺陷检测方法，包括以下步骤：通过挂线行进模块沿着所述输电导线行进；在所述挂线行进模块行进过程中实时采集所述输电导线的图像，并获取所述挂线行进模块的行进参数；根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，以维持所述挂线行进模块正常行进；根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷。
所述挂线行进模块的行进参数包括实际行进速度，根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，具体包括：根据所述挂线行进模块的实际行进速度与指令行进速度的差值，采用PID控制调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力。
根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷，具体包括：对所述输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理；利用随机Hough变换提取输电导线区域；对提取的输电导线区域进行面积计算以判断所述输电导线是否存在缺陷。
本发明的有益效果：
本发明通过挂线行进模块沿着输电导线行进，在行进时获取挂线行进模块的行进参数，并实时采集输电导线的图像，以及根据挂线行进模块的行进参数调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力，并根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷，由此，通过稳定地在输电导线上行进的装置自动检测输电导线的缺陷，能够方便、高效、低成本地实现输电导线的检测，有效保障输电导线的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的输电导线缺陷检测装置的方框示意图；
图2为本发明一个实施例的输电导线缺陷检测装置的方框示意图；
图3为本发明一个实施例的挂线行进模块的结构示意图；
图4为本发明一个实施例的张紧力控制架构示意图；
图5为本发明实施例的输电导线缺陷检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的输电导线缺陷检测装置包括挂线行进模块10、行进参数获取模块20、图像采集模块30和主控模块40。其中，挂线行进模块10用于设置于输电导线上并沿着输电导线行进；行进参数检测模块20用于获取挂线行进模块10的行进参数；图像采集模块30用于在挂线行进模块10行进过程中实时采集输电导线的图像；主控模块40分别与挂线行进模块10、行进参数获取模块20和图像采集模块30相连，主控模块40用于根据挂线行进模块10的行进参数调整挂线行进模块10对输电导线造成的张紧力，以维持挂线行进模块10正常行进，并用于根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷。
进一步地，如图2所示，本发明实施例的输电导线缺陷检测装置还可包括无线通信模块50，无线通信模块50与主控模块40相连，并与远程监控装置进行无线通信，无线通信模块50用于通过主控模块40获取输电导线缺陷检测装置的工作状态信息并发送至远程监控装置，并用于接收远程监控装置的远程控制指令。
进一步地，如图2所示，本发明实施例的输电导线缺陷检测装置还可包括电源模块60，电源模块60与主控模块40相连，电源模块60用于供电并进行电源管理。
在本发明的一个实施例中，输电导线缺陷检测装置作为一个整体的机器人架构，挂线行进模块10作为其行走部，使其能够行进于架空输电导线上。如图3所示，挂线行进模块10可包括底座11、用以设置于输电导线之上的固定轮组12、设置于固定轮组12与底座11之间的固定轮架13、用以设置于输电导线之下的张紧轮组14、对应张紧轮组14设置的张紧轮架15、设置于底座11与张紧轮架15之间的顶升支架16、对应张紧轮组14设置的驱动电机17。固定轮组12和张紧轮组14均可包括至少一个轮子，图中以均包括两个轮子为例，固定轮组12和张紧轮组14的轮子与输电导线接触的轮面为凹槽状。顶升支架16包括固定端和可调端，固定端固定于底座上，可调端可采用电动缸结构，从而根据进行需要进行升降运动。通过顶升支架16的升降，使输电导线可靠稳固地嵌于固定轮组12与张紧轮组14之间，并且，能够调节张紧轮组14和固定轮组12对输电导线的压力，即张紧轮组14和固定轮组12对输电导线造成的张紧力。驱动电机17可对应张紧轮组14的任一轮子设置，通过驱动电机17驱动该轮子，即可实现沿输电导线的行进驱动。
在本发明的一个实施例中，行进参数获取模块20可包括速度传感器，可获取挂线行进模块10的实际行进速度。
应当理解的是，挂线行进模块10对输电导线造成的足够的张紧力，才可使得挂线行进模块10与输电导线之间有足够的摩擦力，从而输电导线缺陷检测装置在行进过程中有足够的力克服重力以防止下滑失控，保障正常行进。因此，主控模块40可根据挂线行进模块10的实际行进速度与主控模块40发出的指令行进速度的差值，采用PID控制调整挂线行进模块10对输电导线造成的张紧力。张紧力的PID控制满足以下公式：
其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，e(k)表示系统误差，即实际行进速度与指令行进速度之间的差值。
为提高张紧力控制效果，本发明一个实施例中的行进参数获取模块20还可包括压力传感器，可获取张紧轮组14与输电导线之间的压力。主控模块40可根据实际行进速度与指令行进速度的差值，结合压力传感器获取的压力，输出驱动电机和电动缸的控制指令，整体控制架构如图4所示，由此，实现了对张紧力的闭环控制，使得挂线行进模块10与输电导线之间有足够的压力和摩擦力，从而维持输电导线缺陷检测装置整体的正常行进。
在本发明的一个实施例中，图像采集模块30可包括工业相机和镜头等。工业相机可通过以太网接口与主控模块40相连，将采集到的输电导线的图像传输至主控模块40。
在本发明的一个实施例中，主控模块40可对输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理，并利用随机Hough变换提取输电导线区域，以及对提取的输电导线区域进行面积计算以判断输电导线是否存在缺陷。
具体地，预处理流程包括畸变校准、灰度化和图像降噪，用于解决常见的图像畸变、模糊、光照不均等问题。
(1.1)畸变校准
透镜畸变模型可用下式表示：
其中，(x，y)是畸变点在成像仪上的原始位置(实际坐标)，r为该点距离成像中心的距离，(xcorrected，ycorrected)是校正后的新位置(理想坐标)，k1、k2、k3示径向畸变参数，P1、P2表示切向畸变参数。确定模型中这5个参数后，即可对单目相机进行透镜畸变的校正，若径向畸变导致的鱼眼现象不明显，使用k1、k2两个参数来校正畸变即可。
(1.2)灰度化
为减少由于光照等环境条件导致的色彩偏差，可对彩色图片进行灰度变换。本发明实施例采用下式所示的加权平均法：
f＝0.3r+0.59g+0.11b
其中，f表示灰度化后图像的灰度值，r表示原图的红色分量值，g表示原图的绿色分量值，b表示原图的蓝色分量值。
(1.3)图像降噪
针对图像采集与传输过程中产生的噪声，可采用高斯滤波对图像进行进一步的处理，提高图像的信噪比。高斯滤波器通过高斯核的一个二维的卷积算子进行图像降噪二维高斯分布(Two-dimensional Gaussian distribution)公式如下：
边缘检测能够区分出图像中导线的边缘和背景边缘。边缘检测流程如下：
(2.1)使用高斯滤波器，滤除噪声。综合考虑实时性和滤波效果，可选择5×5的高斯核，两个方向的sigma均定义为0.8。
(2.2)通过一阶微分算子计算图像中每个像素点的梯度强度和方向。
边缘检测的一阶微分算子可以返回水平Gx和垂直Gy方向的一阶导数值，以确定像素点梯度和方向，如下式所示：
其中G为梯度强度，θ表示梯度方向。
(2.3)梯度方向的确定：求出边缘方向，把边缘的梯度方向分成几种角度，找到这个像素梯度方向的邻接像素。
(2.4)遍历图像：若是某个像素的灰度值与它梯度方向上的前后两个像素的灰度值相比不是最大的，此像素点即不是边缘，灰度值置0。
(2.5)用累计直方图来计算两个阈值：大于高阈值的一定是边缘，小于低阈值的一定不是边缘，若在两个高低阈值之间，就根据邻接像素中有没有超过高阈值的边缘像素进行判断，有就是边缘，反之不是。
数学形态学处理包含对边缘图像的腐蚀和膨胀运算，可扩大背景边缘与导线边缘的差异，避免误检。
腐蚀运算：
A⊙B＝{a，a+b∈A，b∈B}∩b∈BAb
膨胀运算：
其中A是输入的待处理的二值边缘图像，B是结构元素。
首先，对边缘图像进行腐蚀运算，除去背景中的非导线边缘，接着通过膨胀运算实现被腐蚀掉的断开导线的连接。这样得到的图像会比原图像更简单，有利于从复杂背景中更准确的提取具有一定特征的输电导线。
Hough变换是图像处理领域经典的直线提取算法，将图像空间中复杂的边缘特征信息映射为参数空间中的聚类检测问题。传统的Hough变换计算量大.耗费内存空间、参数空间的峰值点易被次峰值点包围，造成漏检误检等问题。本发明采用随机Hough变换进行直线提取，占用的参数空间较少，节省计算时间。检测到一条直线后会清除这条直线上所有的点，避免了无效检测，防止出现次峰值淹没主峰值的现象。传统Hough变换在直角坐标系中的直线方程为：
y＝kx+b
其中，k为直线的斜率，b为在y轴上的截距。在极坐标系中，可以表示为：
ρ＝xcosθ+ysinθ，ρ≥0，0≤θ<2π
其中，ρ为原点到直线的垂直距离，θ为x轴到直线垂线的角度。
本发明实施例所采用的随机Hough变换步骤为：
(4.1)对图片进行处理，取得图像边缘矩阵D。
(4.2)将参数空间P初始化，并设置k＝0。
(4.3)从D中随机任意选取两点(xi，yi)、(xi+1)，yi+1)，将其代入上述方程，求得P(ρi，θi)；
(4.4)若|Pc-Pi|<ε，则Pc的累加器加1，若不存在，则k＝k+1；
(4.5)当k>kmax，结束循环；
(4.6)当累加器达到一定的阈值时，停止计数，输出Pc对应的(ρ，θ)，然后将D中已经输出的点进行清空，从(4.2)开始继续循环。
缺陷的判断可通过边缘检测后，计算单位长度段的边缘所包含的面积，如果面积相对于相邻段发生突变(增大或缩小超过阈值的量或倍数)，即输电导线的线径突变，则可判断输电导线出现了碳钢纤维的断裂、翘起等异常。
在本发明的一个实施例中，无线通信模块50可包括4G模块或WiFi模块等，其可以与主控模块40的主控板集成为一体，也可以通过RS485扩展。无线通信模块50实现输电导线缺陷检测装置与远程监控装置之间的通信，能够接收远程监控装置发送的控制指令，并且能够将输电导线缺陷检测结果、当前行进速度、行进距离、电池电量、故障信息等发送至远程监控装置，实现输电导线缺陷检测装置的远程监控。
在本发明的一个实施例中，电源模块60可包括电池组和电源管理单元，电池组可为输电导线缺陷检测装置内的各个用电器件供电，电源管理单元可监测电池组的电源供应情况，以及电能储备情况，同时将电池组输出的电源转换为各个用电器件所需要的电源，另外给出电量指示，也可将电源信息传输至主控模块40。
本发明实施例的上述输电导线缺陷检测装置，在实际使用时，可由施工人员将其带上杆塔，挂设到需要检测的输电导线上，输电导线缺陷检测装置在通过遥控方式接收到启动指令后，开始向另一方杆塔行进。行进过程中实现张紧力控制，保持稳定前进，并实时检测输电导线的缺陷，同时输电导线的缺陷信息也通过无线方式传送给远程监控装置。
综上所述，根据本发明实施例的输电导线缺陷检测装置，通过挂线行进模块沿着输电导线行进，通过行进参数检测模块获取挂线行进模块的行进参数，并通过图像采集模块实时采集输电导线的图像，以及通过主控模块根据挂线行进模块的行进参数调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力，并根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷，由此，通过稳定地在输电导线上行进的装置自动检测输电导线的缺陷，能够方便、高效、低成本地实现输电导线的检测，有效保障输电导线的安全性和可靠性。
对应上述实施例的输电导线缺陷检测装置，本发明还提出一种输电导线缺陷检测方法。
如图5所示，本发明实施例的输电导线缺陷检测方法包括以下步骤：
S1，通过挂线行进模块沿着输电导线行进。
挂线行进模块的结构和行进原理参照上述输电导线缺陷检测装置的实施例，在此不再赘述。
S2，在挂线行进模块行进过程中实时采集输电导线的图像，并获取挂线行进模块的行进参数。
在本发明的一个实施例中，挂线行进模块的行进参数可包括实际行进速度。
S3，根据挂线行进模块的行进参数调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力，以维持挂线行进模块正常行进。
具体地，可根据挂线行进模块的实际行进速度与指令行进速度的差值，采用PID控制调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力。张紧力的PID控制满足以下公式：
其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，e(k)表示系统误差，即实际行进速度与指令行进速度之间的差值。
为提高张紧力控制效果，在本发明的一个实施例中还可获取挂线行进模块的张紧轮组与输电导线之间的压力，并可根据实际行进速度与指令行进速度的差值，结合获取的压力，输出驱动电机和电动缸的控制指令，整体控制架构如图4所示，由此，实现了对张紧力的闭环控制，使得挂线行进模块与输电导线之间有足够的压力和摩擦力，从而维持输电导线缺陷检测装置整体的正常行进。
S4，根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷。
具体地，可对输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理，并利用随机Hough变换提取输电导线区域，以及对提取的输电导线区域进行面积计算以判断输电导线是否存在缺陷。
预处理流程包括畸变校准、灰度化和图像降噪，用于解决常见的图像畸变、模糊、光照不均等问题。
(1.1)畸变校准
透镜畸变模型可用下式表示：
其中，(x，y)是畸变点在成像仪上的原始位置(实际坐标)，r为该点距离成像中心的距离，(xcorrected，ycorrected)是校正后的新位置(理想坐标)，k1、k2、k3示径向畸变参数，P1、P2表示切向畸变参数。确定模型中这5个参数后，即可对单目相机进行透镜畸变的校正，若径向畸变导致的鱼眼现象不明显，使用k1、k2两个参数来校正畸变即可。
(1.2)灰度化
为减少由于光照等环境条件导致的色彩偏差，可对彩色图片进行灰度变换。本发明实施例采用下式所示的加权平均法：
f＝0.3r+0.59g+0.11b
其中，f表示灰度化后图像的灰度值，r表示原图的红色分量值，g表示原图的绿色分量值，b表示原图的蓝色分量值。
(1.3)图像降噪
针对图像采集与传输过程中产生的噪声，可采用高斯滤波对图像进行进一步的处理，提高图像的信噪比。高斯滤波器通过高斯核的一个二维的卷积算子进行图像降噪二维高斯分布(Two-dimensional Gaussian distribution)公式如下：
边缘检测能够区分出图像中导线的边缘和背景边缘。边缘检测流程如下：
(2.1)使用高斯滤波器，滤除噪声。综合考虑实时性和滤波效果，可选择5×5的高斯核，两个方向的sigma均定义为0.8。
(2.2)通过一阶微分算子计算图像中每个像素点的梯度强度和方向。
边缘检测的一阶微分算子可以返回水平Gx和垂直Gy方向的一阶导数值，以确定像素点梯度和方向，如下式所示：
其中G为梯度强度，θ表示梯度方向。
(2.3)梯度方向的确定：求出边缘方向，把边缘的梯度方向分成几种角度，找到这个像素梯度方向的邻接像素。
(2.4)遍历图像：若是某个像素的灰度值与它梯度方向上的前后两个像素的灰度值相比不是最大的，此像素点即不是边缘，灰度值置0。
(2.5)用累计直方图来计算两个阈值：大于高阈值的一定是边缘，小于低阈值的一定不是边缘，若在两个高低阈值之间，就根据邻接像素中有没有超过高阈值的边缘像素进行判断，有就是边缘，反之不是。
数学形态学处理包含对边缘图像的腐蚀和膨胀运算，可扩大背景边缘与导线边缘的差异，避免误检。
腐蚀运算：
A⊙B＝{a，a+b∈A，b∈B}∩b∈BAb
膨胀运算：
其中A是输入的待处理的二值边缘图像，B是结构元素。
首先，对边缘图像进行腐蚀运算，除去背景中的非导线边缘，接着通过膨胀运算实现被腐蚀掉的断开导线的连接。这样得到的图像会比原图像更简单，有利于从复杂背景中更准确的提取具有一定特征的输电导线。
Hough变换是图像处理领域经典的直线提取算法，将图像空间中复杂的边缘特征信息映射为参数空间中的聚类检测问题。传统的Hough变换计算量大.耗费内存空间、参数空间的峰值点易被次峰值点包围，造成漏检误检等问题。本发明采用随机Hough变换进行直线提取，占用的参数空间较少，节省计算时间。检测到一条直线后会清除这条直线上所有的点，避免了无效检测，防止出现次峰值淹没主峰值的现象。传统Hough变换在直角坐标系中的直线方程为：
y＝kx+b
其中，k为直线的斜率，b为在y轴上的截距。在极坐标系中，可以表示为：
ρ＝xcosθ+ysinθ，ρ≥0，0≤θ<2π
其中，ρ为原点到直线的垂直距离，θ为x轴到直线垂线的角度。
本发明实施例所采用的随机Hough变换步骤为：
(4.1)对图片进行处理，取得图像边缘矩阵D。
(4.2)将参数空间P初始化，并设置k＝0。
(4.3)从D中随机任意选取两点(xi，yi)、(xi+1)，yi+1)，将其代入上述方程，求得P(ρi，θi)；
(4.4)若|Pc-Pi|<ε，则Pc的累加器加1，若不存在，则k＝k+1；
(4.5)当k>kmax，结束循环；
(4.6)当累加器达到一定的阈值时，停止计数，输出Pc对应的(ρ，θ)，然后将D中已经输出的点进行清空，从(4.2)开始继续循环。
缺陷的判断可通过边缘检测后，计算单位长度段的边缘所包含的面积，如果面积相对于相邻段发生突变(增大或缩小超过阈值的量或倍数)，即输电导线的线径突变，则可判断输电导线出现了碳钢纤维的断裂、翘起等异常。
根据本发明实施例的输电导线缺陷检测方法，通过挂线行进模块沿着输电导线行进，在行进时获取挂线行进模块的行进参数，并实时采集输电导线的图像，以及根据挂线行进模块的行进参数调整挂线行进模块对输电导线造成的张紧力，并根据输电导线的图像判断输电导线是否存在缺陷，由此，通过稳定地在输电导线上行进的装置自动检测输电导线的缺陷，能够方便、高效、低成本地实现输电导线的检测，有效保障输电导线的安全性和可靠性。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种输电导线缺陷检测装置，其特征在于，包括：
挂线行进模块，所述挂线行进模块用于设置于输电导线上并沿着所述输电导线行进；
行进参数获取模块，所述行进参数检测模块用于获取所述挂线行进模块的行进参数；
图像采集模块，所述图像采集模块用于在所述挂线行进模块行进过程中实时采集所述输电导线的图像；
主控模块，所述主控模块分别与所述挂线行进模块、所述行进参数获取模块和所述图像采集模块相连，所述主控模块用于根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，以维持所述挂线行进模块正常行进，并用于根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，还包括：
无线通信模块，所述无线通信模块与所述主控模块相连，并与远程监控装置进行无线通信，所述无线通信模块用于通过所述主控模块获取所述输电导线缺陷检测装置的工作状态信息并发送至所述远程监控装置，并用于接收所述远程监控装置的远程控制指令。
3.根据权利要求2所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，还包括：
电源模块，所述电源模块与所述主控模块相连，所述电源模块用于供电并进行电源管理。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，所述挂线行进模块包括底座、用以设置于所述输电导线之上的固定轮组、设置于所述固定轮组与所述底座之间的固定轮架、用以设置于所述输电导线之下的张紧轮组、对应所述张紧轮组设置的张紧轮架、设置于所述底座与所述张紧轮架之间的顶升支架、对应所述张紧轮组设置的驱动电机。
5.根据权利要求4所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，所述挂线行进模块的行进参数包括实际行进速度。
6.根据权利要求5所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，所述主控模块具体用于根据所述挂线行进模块的实际行进速度与指令行进速度的差值，采用PID控制调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的输电导线缺陷检测装置，其特征在于，所述主控模块具体用于对所述输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理，并利用随机Hough变换提取输电导线区域，以及对提取的输电导线区域进行面积计算以判断所述输电导线是否存在缺陷。
8.一种输电导线缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过挂线行进模块沿着所述输电导线行进；
在所述挂线行进模块行进过程中实时采集所述输电导线的图像，并获取所述挂线行进模块的行进参数；
根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，以维持所述挂线行进模块正常行进；
根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷。
9.根据权利要求8所述的输电导线缺陷检测方法，其特征在于，所述挂线行进模块的行进参数包括实际行进速度，根据所述挂线行进模块的行进参数调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力，具体包括：
根据所述挂线行进模块的实际行进速度与指令行进速度的差值，采用PID控制调整所述挂线行进模块对所述输电导线造成的张紧力。
10.根据权利要求8所述的输电导线缺陷检测方法，其特征在于，根据所述输电导线的图像判断所述输电导线是否存在缺陷，具体包括：
对所述输电导线的图像进行预处理、边缘检测和数学形态学处理；
利用随机Hough变换提取输电导线区域；
对提取的输电导线区域进行面积计算以判断所述输电导线是否存在缺陷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110624371.7A CN113390880A (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 输电导线缺陷检测装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110624371.7A CN113390880A (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 输电导线缺陷检测装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113390880A true CN113390880A (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=77618422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110624371.7A Pending CN113390880A (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 输电导线缺陷检测装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113390880A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113848934A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-28 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 拆换线施工机器人及其行进速度控制装置和方法 |
| CN114078234A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-02-22 | 泰豪软件股份有限公司 | 供电台区施工工艺的检测方法、系统、存储介质及设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206023052U (zh) * | 2016-09-12 | 2017-03-15 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路巡检机器人 |
| CN111014340A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-17 | 安徽铜冠铜箔有限公司 | 一种生箔机收卷张力控制系统和控制方法 |
| CN212374746U (zh) * | 2019-09-30 | 2021-01-19 | 天津恩泰智能装备有限公司 | 一种架空线路上下线辅助输送装置 |
| CN112803296A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-14 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 牵引装置及架空线路拆线施工设备 |
-
2021
- 2021-06-04 CN CN202110624371.7A patent/CN113390880A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206023052U (zh) * | 2016-09-12 | 2017-03-15 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路巡检机器人 |
| CN212374746U (zh) * | 2019-09-30 | 2021-01-19 | 天津恩泰智能装备有限公司 | 一种架空线路上下线辅助输送装置 |
| CN111014340A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-17 | 安徽铜冠铜箔有限公司 | 一种生箔机收卷张力控制系统和控制方法 |
| CN112803296A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-14 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 牵引装置及架空线路拆线施工设备 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113848934A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-28 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 拆换线施工机器人及其行进速度控制装置和方法 |
| CN114078234A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-02-22 | 泰豪软件股份有限公司 | 供电台区施工工艺的检测方法、系统、存储介质及设备 |
| CN114078234B (zh) * | 2022-01-07 | 2022-05-31 | 泰豪软件股份有限公司 | 供电台区施工工艺的检测方法、系统、存储介质及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113390880A (zh) | 输电导线缺陷检测装置和方法 | |
| CN109269474B (zh) | 一种列车车载受电弓运行状态在线图像检测装置及方法 | |
| WO2014139273A1 (zh) | 焊缝缺陷检测方法 | |
| CN110434090A (zh) | 一种胡萝卜表面瑕疵检测方法 | |
| CN110458157A (zh) | 一种电力电缆生产过程智能监控系统 | |
| CN111127381B (zh) | 一种受电弓滑板不平行检测方法 | |
| CN111751369A (zh) | 用于弓网系统的检测系统 | |
| CN108181560A (zh) | 一种高压电缆绝缘缺陷局部放电检测诊断方法 | |
| CN107179479A (zh) | 基于可见光图像的输电导线散股缺陷检测方法 | |
| CN115205297B (zh) | 一种气动风动绞车的异常状态检测方法 | |
| WO2024119359A1 (zh) | 一种电梯曳引绳状态在线检测系统及其检测方法 | |
| CN116297199B (zh) | 一种基于机器视觉自动检测锂电池参数的检测系统 | |
| CN111640151A (zh) | 油位检测方法及检测系统 | |
| CN110728212B (zh) | 一种基于计算机视觉的道路井盖监控装置及监控方法 | |
| CN110378887A (zh) | 屏幕缺陷检测方法、装置及系统、计算机设备及介质 | |
| CN110376211A (zh) | 一种湿法涂胶的合成革卷边在线检测装置及方法 | |
| CN111077904B (zh) | 基于单线激光雷达多旋翼无人机精细化自主巡检方法及装置 | |
| CN115078382A (zh) | 基于视频图像的桥梁裂缝监测系统 | |
| CN112669302B (zh) | 吊弦缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111929315A (zh) | 一种缠绕式线缆表皮检测装置及其检测方法 | |
| CN115201213A (zh) | 一种客运索道钢丝绳检测装置及方法 | |
| CN117037063A (zh) | 一种基于图像识别的堆煤检测方法及系统 | |
| CN111832418A (zh) | 车辆控制方法、装置、车辆和存储介质 | |
| CN104101613A (zh) | 电缆在线检测系统 | |
| CN115861315A (zh) | 缺陷检测方法和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210914 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |