CN117491385A - 一种电缆敷设检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆敷设检测装置及检测方法，包括手柄和安装在手柄上的图像采集机构，图像采集机构包括安装架和装在安装架上的视觉相机、激光打标器，视觉相机的数量为三个，安装架包括安装部、底座和铰接座，底座和铰接座铰接形成U型图像采集区，视觉相机安装在底座和铰接座的内壁并呈半环形阵列分布；手柄为中空圆筒结构；手柄内设置有处理器，手柄外壁上设置有显示器；安装部与手柄内壁卡扣式连接。工作人员可以根据不同的线缆尺寸更换检测头，沿线缆的长度方向利用手持采集装置对线缆进行移动检测，并且利用多个视觉相机，实现对线缆周向的全面检测。

Description

一种电缆敷设检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于电缆外观检测技术领域，具体涉及一种电缆敷设检测装置及检测方法。

背景技术

电缆智能敷设是电网中的关键技术，可提高施工效率，满足电网大规模建设需求，对此对于电缆的工艺质量以及施工过程中的监测、分析、判断、反馈也尤为重要，其中电缆的外观是否完整也是决定整体电缆在敷设后是否会出现故障的重要因素之一，对线缆进行外观的检测，并利用视觉相机的检测方式进行检测出，但是在进行线缆的检测时更多的都是需要使用辅助器械对线缆进行支撑。

例如：公开号为CN 219871061 U的中国发明专利，公开了一种电力线缆检测装置，包括底板、还包括设置在底板上用于对线缆的表面进行检测的检测机构，所述检测机构包括固定连接在底板上的安装板，所述安装板的另一端固定连接有检测环，所述检测环上设有三个视觉传感器，在限位机构的限位作用下，对线缆的检测区域进行了限位。工作人员不能根据不同的线缆尺寸随意更换检测头，不能沿线缆的长度方向利用检测装置对线缆进行移动检测，又因为此检测装置需要固定后才能对线缆进行检测且检测结构复杂，不能实现人员手持即可对线缆进行检测的要求且不能满足检测位置的顺序可根据需要灵活变更的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆敷设检测装置，用于解决现有技术中线缆检测装置结构复杂、不能沿线缆的长度方向进行移动检测的技术问题。

本发明还提供一种采用电缆敷设检测装置的检测方法。

本发明解决其技术问题的技术方案为：

一种电缆敷设检测装置，包括手柄和安装在手柄上的图像采集机构，图像采集机构包括安装架和装在安装架上的视觉相机、激光打标器，视觉相机的数量为三个，安装架包括安装部、底座和铰接座，底座和铰接座铰接形成U型图像采集区，视觉相机安装在底座和铰接座的内壁并呈半环形阵列分布；手柄为中空圆筒结构；手柄内设置有处理器，手柄外壁上设置有显示器；安装部与手柄内壁卡扣式连接。

所述安装部外壁设置有具有弹性的按扣和卡块；所述手柄内壁上设置有与具有弹性的按扣、卡块相配合的扣槽和卡槽；手柄内壁上还设置有用于安装部装入、取出手柄的竖槽。

铰接座上设置有铰接轴，铰接座通过铰接轴两端铰接在底座上，铰接轴上设有扭簧；底座的前后两侧各设有一个第一销孔，铰接座的前后两侧各设有一个第二销孔，底座和铰接座的前后两侧各通过一个限位销穿过第一销孔、第二销孔连接。

所述处理器包括：扫描模块，用于在启动检测时获取视觉相机对线缆识别获取的视觉图像，对视觉图像沿线缆的圆周方向进行接合形成目标图像；

分析模块，分析模块内配置的点云模型用于对线缆和目标图像构建3D模型，并根据3D模型进行点云化处理，以形成在点云化下的外观特征采样并获得点云特征；分析模块内配置的分析策略用于根据点云特征进行分析，判断点云特征对应的目标图像中是否存在异常，并且在分析出异常时生成异常数据；

标记模块，用于根据获取的异常数据并生成标记信息，根据标记信息在线缆的异常位置处利用激光打标器进行激光打标。

一种采用电缆敷设检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：识别线缆材料，确定线缆胶体，建立标准的胶体3D模型；利用采样函数对胶体3D模型表面进行采样，获得采样点云数据；

S2：根据采样点云数据配置点云离散框，用点云离散框覆盖3D点云模型构建3D点云模型网图，根据3D点云模型网图获取每个点云离散框内的点云集中区域，提取点云集中区域内的法向量、曲率、横截面轮廓线的特征信息形成标准点云特征；

S3：对待检测线缆利用视觉相机进行信息采集，根据处理器中扫描模块配置的扫描策略对视觉相机的采集的图像进行合成形成目标图像；分析模块将待检测线缆的点云特征与标准点云特征比较，判断待检测线缆的点云特征值是否超出设定范围，若是，则该段线缆出现异常，将异常数据发送给标记模块，标记模块下发指令，激光打标器收到指令后对异常位置进行激光打标；若否，则该段线缆未出现异常，对剩余线缆进行检测。

所述步骤S1中的采样函数为：，其中，a为距离权重，x为采样点数，L为点云数据之间的间距，a1为线缆的周长权重。

所述步骤S3中的扫描策略具体如下:

D1:对视觉相机以及视觉相机采集的图像进行标号，以线缆的轴线为基准，线缆截面为基准空间构建线缆模型；

D2：将所有的采集图像拟合至线缆模型中，删除重合区域，形成目标图像。

所述扫描策略还包括对中逻辑，以交点位置沿线缆做切线，以交点连接线缆的中心并做垂直于切线的垂线，识别对中相机的识别中点与线缆的交点。

所述步骤S2中的标准点云特征还包括纹理参数，纹理参数与纹理数据库中对应的表面纹理比对判断是否出现异常，并在出现异常时生成异常数据。

所述激光打标的具体步骤为：

Q1：在显示器中形成初始标记，并生成对位路径；

Q2：移动手柄显示激光打标器在对位路径的位置，当激光打标器移动到异常位置时，生成对准信号；

Q3：以初始标记为准，对异常位置进行激光打标。

本发明的有益效果为：通过设置手柄和安装在手柄上的图像采集机构，使得线缆检测更加方便，工作人员可以根据不同的线缆尺寸更换手柄上的图像采集机构；通过铰接轴两端铰接在底座上，铰接轴上设有扭簧；底座和铰接座的前后两侧通过限位销穿过第一销孔、第二销孔连接固定；使得线缆检测时对线缆的卡设以及检测结束后线缆的取出更加方便。安装部外壁设置有按扣、卡块，手柄内壁为中空圆桶结构，手柄内壁上设置有竖槽、扣槽和卡槽；安装部与手柄内壁卡扣式连接，手柄上的图像采集机构更换更加方便，工作人员沿线缆的长度方向利用手持采集装置对线缆进行移动检测，并且利用多个视觉相机，实现对线缆周向的全面检测。

通过对线缆材料识别，建立3D模型，采集3D模型的点云数据，得到标准点云特征，将待检测线缆的点云特征与标准点云特征进行比较，确定异常位置，利用处理器、显示器、激光打标器对异常位置进行标注，方便工作人员对异常位置进行处理。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是体现本发明的图像采集机构与手柄连接关系的结构示意图；

图3是本发明的图像采集机构从手柄取出后的立体结构示意图；

图4是本发明的图像采集机构去除限位销底座和铰接座分离后的结构示意图；

图5是本发明图像采集机构的立体结构示意图。

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。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的一种电缆敷设检测装置，包括手柄1和安装在手柄1上的图像采集机构2，手柄1为中空圆筒结构，手柄1内设置处理器，手柄1外壁上设置显示器，安装部设置有过线孔，图像采集机构2通过过线孔与处理器连接。图像采集机构2包括安装架和装在安装架上的视觉相机3、激光打标器（图中未示出），激光打标器设置于用于获取对中图像的视觉相机一侧，安装架包括安装部11、底座4和铰接座5，底座4和铰接座5围成的空间形成U型图像采集区，U型图像采集区同时作为采集图像时线缆的通过空间。视觉相机3安装在底座4和铰接座的内壁并呈半环形阵列分布，具体地，视觉相机3的数量为三个，在底座4和铰接座的内壁上呈等间距设置，三个视觉相机3之间的视角相互补偿，从而实现对线缆圆周360°的检测。视觉相机3可通过卡座卡接的方式进行固定。

安装部11与手柄1内壁卡扣式连接。具体地，手柄1内壁上部设置有竖槽14、扣槽12、卡槽13，安装部11外壁上设置有具有弹性的按扣22和卡块21，安装时，将按扣22和卡块21对准竖槽14，使安装部11沿竖槽14装入手柄上部，当安装部11完全装入手柄内时，按扣22和扣槽12、卡块21和卡槽13的位置对应，通过旋转图像采集机构2使得按扣22卡设至扣槽12中并沿扣槽12转动至扣槽12的尾部，卡块21同时沿卡槽13转动至卡槽13尾部，由于按扣22和卡快21均具有弹性，图像采集机构2即被牢固安装固定在手柄1上。同样，在需要拆卸时，反向旋转图像采集机构2，使得按扣22和卡块21分别转动至扣槽12和卡槽13的开口处，即可将图像采集机构2沿竖槽14从手柄1中取出。通过设置图像采集机构2与手柄1之间的可拆卸连接方式，使得线缆检测装置在对不同规格的线缆进行检测时能够通过快速更换图像采集机构2进行检测。

铰接座5上设置有铰接轴，铰接座通过铰接轴51两端铰接在底座4上，铰接轴51上设有扭簧52；底座4的前后两侧各设有一个第一销孔54，铰接座5的前后两侧各设有一个第二销孔53，底座2和铰接座5的前后两侧各通过一个限位销6穿过第一销孔54、第二销孔53连接。在进行线缆检测时，将两个限位销6从第一销孔和第二销孔中拉出，铰接座5在扭簧52的作用下向外转动，当线缆放入U形图像采集区后，将限位销6重新插入第一销孔54、第二销孔53中，在铰接座5与底座4之间形成固定连接，操作人员能够手持整体结构沿线缆的长度方向移动进行检测。同样，在需要将线缆从线缆敷设检测装置中取出时，再次将两个限位销6从第一销孔和第二销孔中拉出，铰接座5在扭簧52的作用下向外转动，线缆从图像采集机构2的一侧取出，当线缆拿出U形图像采集区后，将限位销6重新插入第一销孔54、第二销孔53中，等待工作人员的下一次使用。

所述处理器包括：

扫描模块，用于在启动检测时获取视觉相机对线缆识别获取的视觉图像，对视觉图像沿线缆的圆周方向进行接合形成目标图像；

分析模块，分析模块内配置的点云模型用于对线缆和目标图像构建3D模型，并根据3D模型进行点云化处理，以形成在点云化下的外观特征采样并获得点云特征；分析模块内配置的用于根据点云特征进行分析，判断点云特征对应在目标图像中是否存在异常，并且在分析出异常时生成异常数据；

标记模块，用于根据获取的异常数据生成标记信息，根据标记信息在线缆的异常位置处利用激光打标器进行激光打标。

本发明的一种采用电缆敷设检测装置的检测方法包括以下步骤：

S1：识别线缆材料，确定线缆胶体，建立标准的胶体3D模型；利用采样函数对胶体3D模型表面进行采样，获得采样点云数据；

S2：根据采样点云数据配置点云离散框，用点云离散框覆盖3D点云模型构建3D点云模型网图，根据3D点云模型网图获取每个点云离散框内的点云集中区域，提取点云集中区域内的法向量、曲率、横截面轮廓线的特征信息形成标准点云特征；

S3：对待检测线缆利用视觉相机进行信息采集，根据处理器中扫描模块配置的扫描策略对视觉相机采集的图像进行合成形成目标图像；分析模块将待检测线缆的点云特征与标准点云特征比较，判断待检测线缆的点云特征值是否超出设定范围，若是，则该段线缆出现异常，将异常数据发送给标记模块，标记模块下发指令，激光打标器收到指令后对异常位置进行激光打标；若否，则该段线缆未出现异常，对剩余线缆进行检测。

所述步骤S1中的采样函数为：，其中，a为距离权重，x为采样点数，L为点云数据之间的间距，a1为线缆的周长权重。

所述步骤S3中的扫描策略具体如下:

D1:对视觉相机以及视觉相机采集的图像进行标号，以线缆的轴线为基准，线缆截面为基准空间构建线缆模型；

D2：将所有的采集图像拟合至线缆模型中，删除重合区域，形成目标图像。

更具体的说是对三个视觉相机进行编号，记为侧一相机、对中相机和侧二相机，即视觉图像包括侧一图像、侧二图像和对中图像，对应关系为侧一图像为由侧一相机对线缆识别生成，侧二图像为由侧二相机对线缆识别生成，对中图像为由对中相机对线缆识别生成，以线缆的轴线为基准，线缆截面为基准空间构建线缆模型。为了获得的图像更加精准，扫描策略还包括对中逻辑，对中逻辑为识别对中相机的识别中点与线缆的交点，以交点位置沿线缆做切线，以交点连接线缆的中心并做垂直于切线的垂线，此垂线即为对中相机的对焦轴线，对中图像为以对焦轴线方向识别线缆获得。调取侧一图像和侧二图像并分别拟合至线缆模型中，此时侧一图像和侧二图像存在重合区域记为第一区域，确定第一区域的边界并形成第一边框，获取第一边框的面积值，对第一边框进行对中切割获得侧一边框和侧二边框，将侧一边框与侧一图像拟合，并将侧二边框与侧二图像拟合，在拟合完成后缝合侧一边框和侧二边框，以形成用于表征线缆侧向外观特征的侧合图像。调取对中图像并与侧合图像一同拟合至线缆模型中，此时侧合图像与对中图像存在重合区域记为第二区域，确定第二区域的边界并形成第二边框，识别第二边框在侧合图像中的位置，并沿侧合图像上形成缝合标线，获取对中图像处于第二边框内的图像部分，将对中图像位于第二边框内的部分图像沿缝合标线拟合至侧合图像上，从而形成用于表征线缆外观的目标图像。

所述步骤S2中的标准点云特征还包括纹理参数，纹理参数与纹理数据库中对应的表面纹理比对判断是否出现异常，并在出现异常时生成异常数据。

分析模块内还配置有纹理数据库，纹理数据库用于记录不同线缆胶体的表面纹理，在进行纹理分析时，调取胶体3D模型，基于胶体3D模型中表示的线缆胶体匹配纹理数据库中对应的胶体，并对点云特征中的纹理参数进行识别，将纹理参数与纹理数据库中对应的表面纹理比对判断是够出现异常，并在出现异常时生成异常数据，异常数据包括异常位置和异常面积，异常位置表征异常出现在胶体3D模型中的位置，异常面积表征纹理异常的区域面积值。

所述激光打标的具体步骤为：

Q1：在显示器中形成初始标记，并生成对位路径；

Q2：移动手柄显示激光打标器在对位路径的位置，当激光打标器移动到异常位置时，生成对准信号；

Q3：以初始标记为准，对异常位置进行激光打标。

处理器中分析策略对点云特征进行分析并生成异常数据的具体方式为：

标记策略基于异常数据进行激光打标的具体方式包括：

获取异常数据中的异常位置，基于异常位置识别激光打标器在胶体3D模型中的相对位置，从而形成对位路径，并将对位路径于显示器中显示，在显示器中形成初始标记，初始标记表征激光打标器实时位置，通过移动手柄带动检测头沿线缆周向移动，以通过显示器显示激光打标器在对位路径上的移动位置，以使在当激光打标器移动至异常位置对应时生成对准信号，控制显示器初始标记以红色亮显显示，并生成标记信号，基于标记信号控制激光打标器形成激光标记。在形成激光标记时还用于获取异常数据中的区域面积，基于区域面积确定线缆外观出现异常的位置，从而对异常位置对应的区域面积形成激光标记。以使通过激光标记能够在进行排查时快速的排查到线缆外观出现异常的位置。

本发明通过视觉相机在沿线缆移动过程中对线缆的外观进行检测，对检测获得的视觉图像进行拟合处理形成用于表征线缆外观的目标图像，在获得目标图像后利用点云模型形成用于表征线缆外观特征的点云特征，基于点云特征的识别判断在目标图像中对应位置是否出现外观异常，在检测到异常时生成异常数据，并通过异常数据控制激光打标器移动至异常位置，对异常区域进行激光打标，从而达到在沿线缆长度方向移动检测后的位置确定，以便于在进行排查时能够快速的对激光标记位置进行外观识别和排查。

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。

Claims (10)

1.一种电缆敷设检测装置，其特征在于：包括手柄和安装在手柄上的图像采集机构，图像采集机构包括安装架和装在安装架上的视觉相机、激光打标器，视觉相机的数量为三个，安装架包括安装部、底座和铰接座，底座和铰接座铰接形成U型图像采集区，视觉相机安装在底座和铰接座的内壁并呈半环形阵列分布；手柄为中空圆筒结构；手柄内设置有处理器，手柄外壁上设置有显示器；安装部与手柄内壁卡扣式连接。

2.根据权利要求1所述的电缆敷设检测装置，其特征在于：所述安装部外壁设置有具有弹性的按扣和卡块；所述手柄内壁上设置有与具有弹性的按扣、卡块相配合的扣槽和卡槽；手柄内壁上还设置有用于安装部装入、取出手柄的竖槽。

3.根据权利要求1所述的电缆敷设检测装置，其特征在于：铰接座上设置有铰接轴，铰接座通过铰接轴两端铰接在底座上，铰接轴上设有扭簧；底座的前后两侧各设有一个第一销孔，铰接座的前后两侧各设有一个第二销孔，底座和铰接座的前后两侧各通过一个限位销穿过第一销孔、第二销孔连接。

4.根据权利要求1所述的电缆敷设检测装置，其特征在于，所述处理器包括：扫描模块，用于在启动检测时获取视觉相机对线缆识别获取的视觉图像，对视觉图像沿线缆的圆周方向进行接合形成目标图像；

分析模块，分析模块内配置的点云模型用于对线缆和目标图像构建3D模型，并根据3D模型进行点云化处理，以形成在点云化下的外观特征采样并获得点云特征；分析模块用于根据点云特征进行分析，判断点云特征对应的目标图像中是否存在异常，并且在分析出异常时生成异常数据；

标记模块，用于根据获取的异常数据并生成标记信息，根据标记信息在线缆的异常位置处利用激光打标器进行激光打标。

5.一种采用权利要求1-4所述电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：识别线缆材料，确定线缆胶体，建立标准的胶体3D模型；利用采样函数对胶体3D模型表面进行采样，获得采样点云数据；

S2：根据采样点云数据配置点云离散框，用点云离散框覆盖3D点云模型构建3D点云模型网图，根据3D点云模型网图获取每个点云离散框内的点云集中区域，提取点云集中区域内的法向量、曲率、横截面轮廓线的特征信息形成标准点云特征；

S3：对待检测线缆利用视觉相机进行信息采集，根据处理器中扫描模块配置的扫描策略对视觉相机的采集的图像进行合成形成目标图像；分析模块将待检测线缆的点云特征与标准点云特征比较，判断待检测线缆的点云特征值是否超出设定范围，若是，则该段线缆出现异常，将异常数据发送给标记模块，标记模块下发指令，激光打标器收到指令后对异常位置进行激光打标；若否，则该段线缆未出现异常，对剩余线缆进行检测。

6.根据权利要求5所述的电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤S1中的采样函数为：，其中，a为距离权重，x为采样点数，L为点云数据之间的间距，a₁为线缆的周长权重。

7.根据权利要求5所述的电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤S3中的扫描策略具体如下:

D1:对视觉相机以及视觉相机采集的图像进行标号，以线缆的轴线为基准，线缆截面为基准空间构建线缆模型；

D2：将所有的采集图像拟合至线缆模型中，删除重合区域，形成目标图像。

8.根据权利要求7所述的电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于：所述扫描策略还包括对中逻辑，以交点位置沿线缆做切线，以交点连接线缆的中心并做垂直于切线的垂线，识别对中相机的识别中点与线缆的交点。

9.根据权利要求5所述的电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤S2中的标准点云特征还包括纹理参数，纹理参数与纹理数据库中对应的表面纹理比对判断是否出现异常，并在出现异常时生成异常数据。

10.根据权利要求7所述的电缆敷设检测装置的检测方法，其特征在于：所述激光打标的具体步骤为：

Q1：在显示器中形成初始标记，并生成对位路径；

Q2：移动手柄显示激光打标器在对位路径的位置，当激光打标器移动到异常位置时，生成对准信号；

Q3：以初始标记为准，对异常位置进行激光打标。