[发明专利]运用高速CMOS成像的断路器测试系统的多目标追踪方法

说明书

本发明公开了一种运用高速CMOS成像的断路器测试系统的多目标追踪方法，该系统包括高速CMOS成像装置，断路器触头，触头传动杆，多目标条纹测试标签和数据处理装置，触头传动杆与断路器触头连接，标定用的多目标条纹测试标签粘贴在触头传动杆的外露部分上，高速CMOS成像装置用于拍摄触头传动杆的高速运动图像，图像处理装置用于处理拍摄到的高速运动图像，并进行图像识别、分析和数据处理，并进行速度及行程的测试，同时显示最终的测试结果。与现有方法相比，由于使用了多目标条纹测试标签标定运动目标，可以自动追踪递补条纹获得断路器触头的运动位移信息，因此对断路器动触头的行程及速度测量快速、准确，适应测试对象多样。

技术领域

本发明涉及高压断路设备的非接触式测试技术领域，特别涉及一种运用高速CMOS成像的断路器测试系统的多目标追踪方法，可获得待追踪目标的位置信息，并通过图像处理系统和数据分析结果绘制目标的位移和时间的关系曲线，进而获得断路器运动行程与速度信息。

背景技术

电力系统变电站高压断路器的行程与速度的测试，是高压断路器机械特性实验的重要实验项目和指标。高压断路器的行程与速度影响开关的灭弧特性、分合闸同期性以及设备的可靠性，而且这些项目是高压断路器大修、交接、周期性检修必须要进行的测试项目。

电力系统6.6KV及以上高压断路器是电力系统主设备，传统的行程和速度测试传感器主要是利用接触式的电阻位移传感器以及光电编码传感器。此类传感器相对笨重，影响被测运动体的速度；传感器与运动体的连接困难，甚至无法连接等。而非接触式测量方法能较好的解决这些缺点，使用高速CMOS/CCD成像原理的非接触式测量系统逐步成为可靠的断路器测试系统。

专利CN202793771U一种运用高速CCD成像原理的断路器测试系统，采用的是双条纹标定断路器传动杆的外露部分，这种方法有以下几点不足：

1、 系统在计算最终实际运动距离时的换算公式为：

倍率 = 条纹实际宽度/图像中条纹占的像素

实际位移量= 倍率×移动的像素点数

如附图3所示，单条纹占的像素=（b-a）/条纹数目，由于实际使用的条纹宽度为定值，而在CCD成像的视场中，在聚焦最优的情况下也会由于条纹边缘模糊，导致图像中条纹占的像素会有一定误差。对于边缘像素点的误差，对双黑条纹系统来说为，误差 = 边缘像素点/条纹数目（3条），而对多条纹系统（用5条纹来举例）来说，误差= 边缘像素点/条纹数目（9条）。多条纹标定的精度明显高于双条纹标定，因此可以减小系统误差。

2、部分断路器的传动杆被固定的金属包围，因此可利用CCD追踪的断路器传动杆视场窗受到限制，若追踪的标定目标物尺寸（条纹总宽度）小于传动杆实际的运动位移，追踪目标物就会脱离可测量的视场窗范围，造成CCD丢失追踪的目标物信息，导致测量出现错误。

3、基于这种双条纹标定，现有的目标追踪方法始终追踪视场中最左侧条纹的左边界（传动杆向右运动时），或者最右侧条纹的右边界（传动杆向左运动时）。当追踪目标运动超出可测量的视场窗范围时，会造成CCD丢失追踪的目标物信息，导致测量出错。或者当测量视场中进入了新条纹时，系统会追踪新进入条纹的边界，新追踪目标的运动信息会覆盖进入新条纹之前的运动信息，导致测量出错（如附图4、5所示）。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种运用高速CMOS成像的断路器测试系统的多目标追踪方法，该系统用于断路器机械特性参数测试，目标为标定断路器传动杆的多个等距排列的黑白条纹，并提供一种自动追踪目标条纹的方法，由此解决由于可测量视场窗过小而引起的测量错误的问题。