一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及高压电维修检测技术领域，具体涉及一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法。


背景技术：

2.现如今在电力快速发展的今天，高压电一直是远程电力输送的保障。在高压电传输中也遇到了很多的问题，在高压电传输中绝缘子有着重要且不可替代的作用。在一般情况下，绝缘子的表面容易被污垢所沾染，从而导致闪络放电对电网产生危害。
3.随着现代科技的进步，更多的国家在高压电的绝缘子上涂抹一层防污材料，可以大大减少电网闪络情况的发生，但是涂层也会随着时间的推移被氧化和破坏。这就需要人工进行对涂层厚度实施检测。如今检测技术依然是工作人员高空作业对绝缘子涂层厚度实现检测，这就造成了巨大的人力成本并且容易造成安全事故。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法，能有效的解决上述技术问题。
5.本发明通过以下技术方案实现：一种高压线绝缘子涂层测厚装置使用方法，通过超声波测厚仪的探头对绝缘子涂层的厚度进行测量；具体的操作步骤如下：步骤1：启动系统，运行遥控小车；步骤2：由工作人员操作将遥控小车运行至指定的检测点，开启电磁刹车装置，将遥控小车固定在指定的位置处；步骤3：当小车在静止状态下时，开启相机对绝缘子进行拍照，将照片实时传入终端控制设备，并对拍摄的图片进行比对处理，给出比对结果；步骤4：由工作人员根据步骤3拍摄的照片和比对结果，决定是否对绝缘子进行清扫；若需要清扫，则开启清扫功能对绝缘子进行清扫；若无需清扫则直接进入下一步；步骤5：确定绝缘子外观无问题后，开启超声波测厚仪，将超声波测厚仪的探头接触至绝缘子外部的涂层；由发射电路发射信号，通过接收电路接收信号，完成对绝缘子涂层的厚度测量，将测量结果传输至终端控制设备；步骤6：测量结束后，操作完成，遥控小车返回。
6.进一步的，所述的步骤3中，当照片被传入终端控制设备后，终端控制设备对接收到的退进行比对处理，具体的操作步骤如下：步骤3.1：将模板图与相机拍摄图进行匹配；步骤3.2：提取图像的相关特征点；步骤3.3：在构建的尺度空间中实现对特征点进行定位；步骤3.4：确定特征点的主方向；
步骤3.5：生成特征描述子并实现图像匹配。
7.进一步的，步骤3.2中所述的提取图像的相关特征点是提取图像中绝缘子上的斑点，检测图像中绝缘子上的斑点所用的计算公式如下：hessian矩阵的行列式可实现提取图像特征点，公式如下：(1)其中，每个特征点都可以求出一个矩阵；在得到hessian矩阵前由于特征点需要具备尺度无关性，从而需要对其进行高斯滤波，经过滤波后进行hessian计算得到公式如下：(2)其中，为所拍摄的图像尺度；为高斯模型与相应的图像的卷积运算；由于需要在拍摄图像上寻找特征点，再将其位置反映射到原图中，则每个像素在hessian矩阵的行列式的近似值为，公式如下：(3)其中，为引入的误差权重为后的近似值，一般研究理论取=0.9。
8.进一步的，步骤4所述的清扫功能包括对绝缘子进行喷射清洁剂与对其进行清扫。
9.进一步的，所述的超声波测厚仪内设置有用于测量绝缘子厚度的控制软件，所述超声波测厚仪内控制软件的具体工作流程如下：步骤5.1：开始，对系统进行初始化，软件判断系统是否开启；若开启，则进入下一步；步骤5.2：系统控制发射电路发射信号，发射信号射出的同时，系统控制计时电路开始计时；步骤5.3：当系统控制发射电路发射信号后，系统控制接收电路准备接收信号，当接收电路在一定的时间内没有接收到信号时，系统会控制发射电路再次发射信号，计时电路重新计时；直至接收电路在一定的时间内接收到信号，当接收电路接收到信号时，系统控制计时电路结束计时；步骤5.4：系统控制计时电路将得到的时间发送给微处理器进行计算，微处理器将计算得到的绝缘子涂层的厚度数值通过无线通讯模块传输至无线终端设备；步骤5.5：系统检测无线终端设备有没有接收到绝缘子涂层的厚度数值，无线终端设备若没有接收到数值，系统则控制微处理器再次发送数值；无线终端设备若已接收到数值，系统则判断操作完成，结束测量操作。
10.进一步的，步骤5.4所述的计算得到的绝缘子涂层的厚度数值，是通过下列公式进行计算得到的：g=0.5
×
t
×
v（4）；上式中，g为绝缘子涂层的厚度，t为超声波在物体内的传播时间，包括直射波和反射波之间所用时间，是由计时电路得到的计时时间；v为超声波在物体内的传播速度，该值是由前期设定或前期已知的值。
11.一种高压线绝缘子涂层测厚装置，包括遥控车，遥控车安装在轨道装置上；所述遥控车上安装有超声波测厚仪和相机，所述的摇控车、超声波测厚仪和相机均设置有独立的微控制器和无线通讯模块一，并通过无线通讯模块一与终端设备信号连接进行信号传输；所述的终端设备设置有主控制器，主控制器设置有与无线通讯模块一、超声波测厚仪和相机进行信号连接的无线通讯模块二；所述的遥控车接收终端设备的信号，根据接收的信号进行驾驶，将超声波测厚仪送至检测点；所述的超声波测厚仪和相机将采集得到的数据通过无线通讯模块传送给终端设备的主控制器。
12.进一步的，所述的轨道装置包括设置在绝缘子串的上侧，并平行于水平面的环形轨道，绝缘子串的支柱固定在环形轨道的中部；所述的环形轨道上安装有可沿环形轨道移动的驱动小车，驱动小车的一侧固定连接有垂直于水平面的垂直轨道，所述的遥控车安装在垂直轨道上可沿垂直轨道上下运动；垂直轨道的底部通过连接横杆和轴承与绝缘子串的支柱连接。
13.进一步的，所述的环形轨道和垂直轨道均采用工字型轨道，工字型轨道的底座设置有防滑装置；所述的遥控车和驱动小车采用嵌入式遥控小车和嵌入式驱动小车，嵌入式遥控小车和嵌入式驱动小车安装在工字型轨道上，沿工字型轨道移动。
14.进一步的，所述遥控车和驱动小车的底部安装有电磁刹车装置。
15.进一步的，所述的遥控车设置有清洗功能，清洗功能包括对绝缘子进行喷射清洁剂与清扫的功能。
16.进一步的，所述的遥控小车可根据需求设置有无线充电功能，在遥控小车的内部设置有无线充电模块，与无线充电模块对应的无线充电装置安装于高压电线架的工字型轨道的边上。
17.有益效果本发明提出的一种高压线绝缘子涂层测厚装置及其使用方法，与传统的现有技术相比较，其具有以下有益效果：（1）本技术方案通过有轨式遥控小车安装上具有探头、信号发射单元、信号接收单元、微控制器的超声波测厚仪，相机模块，无线通讯模块与无线终端控制设备结合可以实现对高压线绝缘子的涂层厚度进行测量及外观拍照。当超声波测厚仪检测结果低于标准时，无线终端设备将会发出提示音。本装置可让工作人员无需高空作业，从而大大降低了安全事故的风险，同时降低人力与物力成本，同时具有检测效率高、检测精度高的优点。能更好的利用现代科技实现对高危工作的替代。
18.（2）本技术方案通过环形轨道、驱动小车、垂直轨道和遥控车的配合设置，使得垂直轨道可以在驱动小车的带动下按照环形轨道的轨迹绕绝缘子串转动，从而可以使得遥控小车对绝缘子串实现360度无死角的检测、拍照、清洁。
19.（3）本技术方案通过将遥控小车上安装的清洁装置，当确定绝缘子的外部没有损坏，需要清洁时，可先喷洒特殊的清洁剂，再通过驱动小车带动遥控小车上的清扫装置旋转，从而实现对绝缘子串的清扫。
附图说明
20.图1是本发明中实施例1的遥控小车整体示意图。
21.图2是本发明中实施例1的遥控小车车尾示意图。
22.图3是本发明中实施例1的工字型轨道侧面示意图。
23.图4是本发明中实施例1的工字型轨道正面（防滑）示意图。
24.图5是本发明中实施例1的超声波测厚仪硬件工作示意图。
25.图6是本发明中实施例1的轨道装置的结构示意图。
26.图7是本发明中实施例1的系统原理图连接示意图。
27.图8是本发明中实施例1的超声波测厚仪软件工作流程图。
28.图9是本发明中实施例1的系统工作流程图。图10是本发明中实施例2的操作步骤示意图。
29.附图中的标记为：1
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遥控小车、11
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车尾、2
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超声波测厚仪、3
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探头、4
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相机、5
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刹车固定装置、6
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工字型轨道、61
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防滑铁轨、71
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环形轨道、72
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驱动小车、73
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垂直轨道、74
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绝缘子串、75
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支柱、76
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连接横梁、77
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轴承。
具体实施方式
30.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。
31.实施例1：如图1
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6所示，一种高压线绝缘子涂层测厚装置，包括遥控车，遥控车采用的是有轨式遥控小车；有轨式遥控小车安装在轨道装置上，可随着轨道装置运行，将检测仪器送至检测点，可通过终端无线设备对其控制。
32.所述的轨道装置包括设置在绝缘子串的上侧，并平行于水平面的环形轨道，绝缘子串的支柱固定在环形轨道的中部；所述的环形轨道上安装有可沿环形轨道移动的驱动小车，驱动小车的一侧固定连接有垂直于水平面的垂直轨道，所述的遥控车安装在垂直轨道上可沿垂直轨道上下运动；垂直轨道的底部通过连接横杆和轴承与绝缘子串的支柱连接。
33.所述的环形轨道和垂直轨道均采用工字型轨道，工字型轨道的底座设置有防滑装置；所述的遥控车和驱动小车采用嵌入式遥控小车和嵌入式驱动小车，嵌入式遥控小车和嵌入式驱动小车安装在工字型轨道上，沿工字型轨道移动。遥控车和驱动小车的底部安装有电磁刹车装置。
34.所述遥控车上安装有主控制器，以及与主控制器信号连接的超声波测厚仪、防抖动相机、清洁装置、无线充电模块和无线通讯模块一；所述的超声波测厚仪和相机将采集得到的数据传送给主控制器，主控制器通过无线通讯模块一将数据传送至终端设备；所述的遥控车安装在垂直轨道上沿垂直轨道上下滑动，垂直轨道通过驱动小车安装在环形轨道上，沿环形轨道做环形运动，使得遥控车可绕绝缘子串进行旋转。
35.所述的超声波测厚仪将安装于遥控小车的上部，超声波测厚仪由无线终端设备发出命令经过内部微处理器接收并发出命令，再由信号发射电路通过探头发出信号，信号接收电路实现接收信号，微处理器处理信号并传输至无线终端设备并显示。相机具有两种功能，第一种功能为：当遥控爬升至高出人眼不能准确看到时可充当人眼进行指路；第二种功能为：在检测时对绝缘子的外部实现拍照。将照片实时传入无线终端设备。其中上述的遥控小车、超声波测厚仪、相机都通过无线通讯技术与无线控制终端设备实现近远程通讯。
36.所述的超声波测厚仪如图1所示安装于遥控小车上侧，超声波测厚仪的探头安装于小车的前方如图1所示，将采用上下左右可伸缩式探头有利于保护探头及更多地适用场景。在测量时，超声波将实时数据传送至终端设备，测量结果低于标准值终端设备将发出提示音。利用相机的功能如图1所示安装于超声波测厚仪上方，将采用上下左右可伸缩式液压柱与相机协作，同时相机将可以上下左右移动适用更多地工作场景。相机的实时画面将通过无线通讯模块传送至无线终端设备，便于工作人员的控制与测量。
37.所述的超声波测厚仪的机构如图5所示，所述的超声波测厚仪设置有微处理器，微处理器连接有信号发射电路、信号接收电路和计时电路；位于信号发射电路的输出端和信号接收电路的输入端连接有用于对绝缘子接触的探头。所述的微处理器还连接有无线通讯模块，通过无线通讯模块与总控制器信号连接。
38.所述的遥控车设置有清洗功能，清洗功能包括对绝缘子进行喷射清洁剂与清扫的功能。所述的遥控小车可根据需求设置有无线充电功能，在遥控小车的内部设置有无线充电模块，与无线充电模块对应的无线充电装置安装于高压电线架的工字型轨道的边上。
39.所述的遥控小车加入了清洗功能，将相机拍照的结果传回后，由工作人员决定是否对绝缘子进行喷射清洁剂与清扫功能。所述的遥控小车加入无线充电模块，无线充电器将安装于工字型轨道的附近。所述的环形轨道安装于绝缘子串的上方，带动垂直轨道进行绕绝缘子串绕行的运作，如图6所示，可以实现对绝缘子串的无死角测量与清洗。
40.工作原理：由工作人员控制无线终端设备，将单轨式遥控小车与相机结合安全的把小车送至检测点。根据相机所提供的画面由终端设备打开超声波测厚仪的探头，将探头送至绝缘子涂层的接触面进行测量。如图4超声波测厚仪工作示意图所示，超声波测厚仪将探头伸至涂层接触面时，由微处理器通过信号发射电路发射信号，信号接收电路接收返回信号传送至微处理器处理，处理后的数据将由无线通讯模块传送至无线终端设备。终端设备接收数据后，若所测量的数据低于标准值时设备将会发出提示音，若高于标准值将不会发出提示音。
41.如图7所示超声波测量绝缘子的工作示意图所示，探头是由接收探头与发射探头组成，由发射探头发射出5~7mhz的超声波，由直射波穿过绝缘子，反射波返回由接收探头接收，部分透射波再继续穿透其他绝缘子，由此完成整个测量过程。为保证测量的准确性，当嵌入式遥控小车处于动态过程时超声波测厚仪不能被开启；必须处于静态时，超声波测厚仪的探头才能接触绝缘子涂层，从而可实现准确测量，此时需要电磁刹车装置使小车保持静止。相机将对整个绝缘子进行拍照并传送至终端设备，以至于对绝缘子的外观状态更加清晰。测量完成后，遥控小车将原路返回。
42.在本实施例中，所述的主控制器将采用stc89c52单片机作为主控制器。所述的遥控小车通过a/d模数转换器和无线通讯模块与无线终端设备实现通讯；所述的超声波测厚
仪采用高精度ut300型号超声波测厚仪，安装于遥控小车如图1所示，通过a/d模数转换器和无线通讯模块与无线终端设备实现通讯；所述的相机模块采用mgs502
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h2（彩色）工业数字相机模块，安装于遥控小车如图1所示，通过a/d模数转换器和无线通讯模块与无线终端设备实现通讯；无线终端设备由无线通讯模块、主控制器、lcd1602液晶显示屏、蜂鸣器组成，其中无线通讯模块实现与遥控小车的通讯，lcd1602液晶显示屏显示接收的测量的数据，蜂鸣器用于对测量结果低于标准值时起到提示作用。如图7所示，电路连接示意图将各个模块进行通讯连接。
43.实施例2：如图10所示，一种高压线绝缘子涂层测厚装置使用方法，通过超声波测厚仪的探头对绝缘子涂层的厚度进行测量；具体的操作步骤如下：步骤1：启动系统，运行遥控小车；步骤2：由工作人员操作将遥控小车运行至指定的检测点，开启电磁刹车装置，将遥控小车固定在指定的位置处；步骤3：当小车在静止状态下时，开启相机对绝缘子进行拍照，将照片实时传入终端控制设备，并对拍摄的图片进行比对处理，给出比对结果；当照片被传入终端控制设备后，终端控制设备对接收到的退进行比对处理，具体的操作步骤如下：步骤3.1：将模板图与相机拍摄图进行匹配；步骤3.2：提取图像的相关特征点；提取图像的相关特征点是提取图像中绝缘子上的斑点，检测图像中绝缘子上的斑点所用的计算公式如下：hessian矩阵的行列式可实现提取图像特征点，公式如下：(1)其中，每个特征点都可以求出一个矩阵；在得到hessian矩阵前由于特征点需要具备尺度无关性，从而需要对其进行高斯滤波，经过滤波后进行hessian计算得到公式如下：(2)其中，为所拍摄的图像尺度；为高斯模型与相应的图像的卷积运算；由于需要在拍摄图像上寻找特征点，再将其位置反映射到原图中，则每个像素在hessian矩阵的行列式的近似值为，公式如下：(3)其中，为引入的误差权重为后的近似值，一般研究理论取=0.9。
44.步骤3.3：在构建的尺度空间中实现对特征点进行定位；
步骤3.4：确定特征点的主方向；步骤3.5：生成特征描述子并实现图像匹配。
45.步骤4：由工作人员根据步骤3拍摄的照片和比对结果，决定是否对绝缘子进行清扫；清扫功能包括对绝缘子进行喷射清洁剂与对其进行清扫。若需要清扫，则开启清扫功能对绝缘子进行清扫；若无需清扫则直接进入下一步。
46.步骤5：确定绝缘子外观无问题后，开启超声波测厚仪，将超声波测厚仪的探头接触至绝缘子外部的涂层；由发射电路发射信号，通过接收电路接收信号，完成对绝缘子涂层的厚度测量，将测量结果传输至终端控制设备；超声波测厚仪内设置有用于测量绝缘子厚度的控制软件，所述超声波测厚仪内控制软件的具体工作流程如下：步骤5.1：开始，对系统进行初始化，软件判断系统是否开启；若开启，则进入下一步；步骤5.2：系统控制发射电路发射信号，发射信号射出的同时，系统控制计时电路开始计时；步骤5.3：当系统控制发射电路发射信号后，系统控制接收电路准备接收信号，当接收电路在一定的时间内没有接收到信号时，系统会控制发射电路再次发射信号，计时电路重新计时；直至接收电路在一定的时间内接收到信号，当接收电路接收到信号时，系统控制计时电路结束计时；步骤5.4：系统控制计时电路将得到的时间发送给微处理器进行计算，微处理器将计算得到的绝缘子涂层的厚度数值通过无线通讯模块传输至无线终端设备；计算得到的绝缘子涂层的厚度数值，是通过下列公式进行计算得到的：g=0.5
×
t
×
v（4）；上式中，g为绝缘子涂层的厚度，t为超声波在物体内的传播时间，包括直射波和反射波之间所用时间，是由计时电路得到的计时时间；v为超声波在物体内的传播速度，该值是由前期设定或前期已知的值。
47.步骤5.5：系统检测无线终端设备有没有接收到绝缘子涂层的厚度数值，无线终端设备若没有接收到数值，系统则控制微处理器再次发送数值；无线终端设备若已接收到数值，系统则判断操作完成，结束测量操作。
48.步骤6：测量结束后，操作完成，遥控小车返回。