一种快速定位导线位置的方法与流程

1.本发明涉及一种导线定位的方法，具体的说，是一种准确的对高压电缆设置穿刺线夹的方法。


背景技术：

2.高压电缆故障直接关系到整个电力系统的安全与稳定。长期暴露在户外的高压电缆由于天气及环境影响，造成高压电缆老化使绝缘性下降，从而导致固定在电缆终端和中间接头处的金属线夹本体与高压电缆之间形成电位差，容易发生局部放电，对绝缘介质造成损坏，如果此类故障得不到及时处理，长时间可能会导致绝缘层的最终击穿与失效，甚至造成电力设备的损坏。为了预防此类事故的发生，在不影响正常输变电的情况下，工作人员将穿刺线夹安装在高压电缆上并与固定电缆接头的金属线夹连接，操作穿刺线夹刺入高压电缆内，从而消除电缆与金属线夹的电位差，从根本上解决了局部放电问题。
3.目前，配网线路的带电作业方式主要采用人工作业。作业人员需要穿上厚厚的绝缘服，做复杂的绝缘防护安全措施，在高空、高电压、高电场的环境中带电作业。作业劳动强度大，作业风险高，不仅对作业人员专业素质要求高，作业效率也受人员体能限制，极易因各种因素诱发人身伤亡及设备安全事故。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种准确快速的导线位置定位方法，其可以准确迅速的对高压电缆进行穿刺，且无需作业人员亲力亲为，安全高效。
5.本发明采用如下技术手段实现：一种快速定位导线位置的方法，所述的方法利用激光测距仪、高清摄像头、超声波传感器及机械手配合实现，包括如下步骤：1）高清摄像头对前方空间内物体进行识别，直至视野内出现导线，而后选择最近的导线作为目标导线；2）激光测距仪对目标导线进行旋转扫描测距，根据激光点到导线的切线距离计算目标导线的中心位置坐标；3）根据带电作业安全距离设定，计算机械手最终停止的位置点坐标；4）机械手开始行走，超声波传感器实时检测机械手与位置点坐标距离，当机械手到达位置点坐标，机械手开始工作。
6.步骤2中所述的导线中心位置坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)），α为激光点到目标导线的两条切线之间的夹角，β为激光点到导线下缘的切线与水平线之间的夹角，l为激光点到目标导线切点的距离。
7.步骤3中的机械手最终停止的位置点坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)
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l* tan (α/2)-x1，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)）），x1为位置点与目标导线的距离，α为激光点到目标导线的两条切线之间的夹角，β为激光点到导线下缘的切线与水平线之间的夹角，l为激光点到目标导线切点的距离。
8.步骤4中，所述超声波传感器检测到其他物体的距离小于目标导线的距离时，则机械手停止行走。
9.所述的激光测距仪设置在一个云台上，所述云台为高精度云台。
10.本发明将高清摄像头、高精度云台、激光测距仪、超声波传感器等多种手段结合在一起使用，能快速准确安全的定位到目标导线。高清摄像头通过视觉可以判断目标导线的大致位置，使安装于高精度云台上的激光测距仪有的放矢，减少了无目标的扫描测距时间，高精度云台精确控制激光测距仪测距，然后通过三角函数计算出机械手的行走路径，保证带电作业的安全距离。
附图说明
11.图1为本发明步骤示意图；图2为本发明激光测距仪在高精度云台控制下旋转扫描目标导线的测距示意图；图3是本发明的位置坐标计算参考图。
具体实施方式
12.下面结合说明书附图对本发明进行进一步详述：参照图1，本发明涉及一种快速定位导线位置的方法，所述的方法利用激光测距仪、高清摄像头、超声波传感器及机械手配合实现，包括如下步骤：1）高清摄像头对前方空间内物体进行识别，直至视野内出现导线，而后选择最近的导线作为目标导线；2）激光测距仪对目标导线进行旋转扫描测距，根据激光点到导线的切线距离计算目标导线的中心位置坐标；3）根据带电作业安全距离设定，计算机械手最终停止的位置点坐标。
13.4）机械手开始行走，超声波传感器实时检测机械手与位置点坐标距离，当机械手到达位置点坐标，机械手开始工作。
14.图2所示的是激光测距仪在高精度云台控制下旋转扫描目标导线的测距示意图，图中有多条从激光点a发射且与目标导线切割的线，未与目标导线有交点或切点的线表明激光测距未触及到目标导线，图中ac和ad就是激光测距仪在高精度云台控制下旋转扫描找到的两条临界线，通过这两条临界线和云台旋转角度α可以得到目标导线的中心坐标，因此将图1简化只保留切线ac和ad，以激光点a为坐标原点，综合机械手坐标位置（0，h1）得到图3；如图3所示，a点是激光点，b点是目标导线的中心点，ac和ad是激光点a到目标导线截图的切线，高精度云台控制激光测距仪从ad旋转到ac的夹角是α，根据切线长定理推论可以得到ac=ad，∠bac=α/2，激光点a到c的距离测量是l，因此ac=ad=l；由切线的性质定理得到bc
⊥
ac，利用三角函数得到ab=ac/cos(α/2)=l/ cos(α/2)，目标导线截面半径=bc=ac*tan(α/2)=l* tan (α/2)；已知ac与水平方向ae的夹角为β,从目标导线中心点b引一条垂直于ae的线be，利用三角函数可以得到ae= cos((α/2) β)*ab= cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)；be= sin((α/2) β)*ab= sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)，那么步骤2中所述的导线中心位置坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)）。
15.进一步的，x点是超声波测距启动位置，设定该点到目标导线的距离是x1，步骤2得到导线半径是l* tan (α/2)，导线中心坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)），那么步骤3中的机械手最终停止的位置点坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)
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l* tan (α/2)-x1，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)）），x1为位置点与目标导线的距离，α为激光点到目标导线的两条切线之间的夹角，β为激光点到导线下缘的切线与水平线之间的夹角，l为激光点到目标导线切点的距离。
16.步骤4中，所述超声波传感器检测到其他物体的距离小于目标导线的距离时，则机械手停止行走，超声波传感器设置在机械手的末端，其可以第一时间的检测机械手与目标导线及其它物体之间的距离。本发明中所述的激光测距仪设置在一个云台上，所述云台为高精度云台。


技术特征：
1.一种快速定位导线位置的方法，所述的方法利用激光测距仪、高清摄像头、超声波传感器及机械手配合实现，其特征在于：包括如下步骤：1）高清摄像头对前方空间内物体进行识别，直至视野内出现导线，而后选择最近的导线作为目标导线；2）激光测距仪对目标导线进行旋转扫描测距，根据激光点到导线的切线距离计算目标导线的中心位置坐标；3）根据带电作业安全距离设定，计算机械手最终停止的位置点坐标；4）机械手开始行走，超声波传感器实时检测机械手与位置点坐标距离，当机械手到达位置点坐标，机械手开始工作。2.根据权利要求1所述的一种快速定位导线位置的方法，其特征在于：步骤2中所述的导线中心位置坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)），α为激光点到目标导线的两条切线之间的夹角，β为激光点到导线下缘的切线与水平线之间的夹角，l为激光点到目标导线切点的距离。3.根据权利要求1所述的一种快速定位导线位置的方法，其特征在于：步骤3中的机械手最终停止的位置点坐标为（cos((α/2) β)* l/ cos(α/2)
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l* tan (α/2)-x1，sin((α/2) β)* l/ sin(α/2)）），x1为位置点与目标导线的距离，α为激光点到目标导线的两条切线之间的夹角，β为激光点到导线下缘的切线与水平线之间的夹角，l为激光点到目标导线切点的距离。4.根据权利要求1所述的一种快速定位导线位置的方法，其特征在于：步骤4中，所述超声波传感器检测到其他物体的距离小于目标导线的距离时，则机械手停止行走。5.根据权利要求1所述的一种快速定位导线位置的方法，其特征在于：所述的激光测距仪设置在一个云台上，所述云台为高精度云台。

技术总结
本发明涉及一种快速定位导线位置的方法，所述的方法利用激光测距仪、高清摄像头、超声波传感器及机械手配合实现，包括如下步骤：1）高清摄像头对前方空间内物体进行识别，直至视野内出现导线，而后选择最近的导线作为目标导线；2）激光测距仪对目标导线进行旋转扫描测距，根据激光点到导线的切线距离计算目标导线的中心位置坐标；3）根据带电作业安全距离设定，计算机械手最终停止的位置点坐标；4）机械手开始行走，超声波传感器实时检测机械手与位置点坐标距离，当机械手到达位置点坐标，机械手开始工作。本发明能快速准确安全的定位到目标导线，保证带电作业的安全距离。保证带电作业的安全距离。保证带电作业的安全距离。


技术研发人员：殷洪海 章立 黄奇峰 石磊 陈斌 沈栋材 朱一锋 金立我 蒋建波 秦彦伟
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/3/1