[发明专利]一种高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法

说明书

本发明提供了一种高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法，包括：对电缆接头进行扫描和点云数据预处理；基于随机抽样一致性算法，根据预处理后的数据进行电缆接头的圆拟合过程，并根据拟合圆构建特征曲线；根据特征曲线进行电缆接头的反应力锥区域分割；根据分割结果确定反应力锥参数。本发明利用三维激光扫描仪获取电缆接头的三维数据，可以实现非接触式的测量，避免对工件表面造成损伤。且通过点云预处理提高后续三维点云处理的精度。本发明使用RANSAC算法进行圆拟合和直线拟合，提高了鲁棒性。本发明在分割前构建拟合圆半径变化特征曲线，使分割时特征明显，而且利用拟合直线交点找寻对应拟合圆，降低了算法复杂度，提高了计算的精度。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法。

背景技术

交联聚乙烯高压电缆因其良好的耐热性和绝缘性等优点，被广泛投入城市电网的输配电系统中。但受制造工艺限制，目前单根XLPE电缆的最大制造长度为10km，因此在电力行业施工中常需要通过中间接头将多根电缆进行连接、通过终端头与其它设备进行连接，而由于XLPE电缆接头(中间接头与终端头，以下简称电缆接头)处有电缆本体绝缘和附加绝缘两种不同绝缘材料，导致同层绝缘上相邻两点之间会产生轴向应力，为了均匀此应力，通常会将靠近导体连接端的绝缘层切削为锥形面，即反应力锥。随着XLPE电缆的大量敷设，XLPE电缆线路的故障也随之增加。据相关电缆故障统计表明，导致XLPE电缆绝缘故障的原因主要有外力破坏和接头品质不良等，而接头品质不良所引发的故障率最高，一方面原因是将金属屏蔽和绝缘层割开时在接头表面留下的划痕等缺陷的影响，另一方面原因是目前难以对电缆接头反应力锥区域的各参数进行测量，导致反应力锥尺寸不符合设计要求的非标接头被接入了电力系统，此类非标接头长时间在高电压的作用下会因抗轴向应力不足而局部放电从而导致绝缘击穿。因此，对将安装电缆接头的反应力锥进行相关参数测量，是避免电缆接头带病运行，保障电力系统安全、可靠运行的关键。

目前工业领域中对多数工件的测量都是使用游标卡尺、钢尺和皮尺等接触式工具，对电缆接头反应力锥区域的测量也是如此，这种方法缺点比较明显，比如测量精度低、误差大，而且接触工具容易对工件表面产生损伤，难以满足测量需求。基于机器视觉的非接触式三维测量技术越来越受关注，并应用于各行业，他们都有各自的优缺点，在不同的场景下都有自己独特的优势。目前基于机器视觉的非接触式三维测量应用于各行业主要使用的以下方法：

(1)基于轮廓提取技术使用激光发射器发射激光线与钢轨相交，形成能反映钢轨表面轮廓信息的激光条纹曲线，然后通过轮廓提取技术对钢轨表面轮廓进行提取，通过轮廓拟合从而实现对轨道直线度、扭曲度等几何参数的测量，虽然此类测量方式在工业测量中得到了广泛应用，但应用场景具有较大限制。由于电缆接头打磨后表面存在一定缺陷，缺陷参与轮廓拟合会带来较大的误差，轮廓提取技术适用性不高。

(2)一种将激光条纹投射到热锻件表面，然后通过检测热锻件上激光条纹的端点来测量条纹的长度，从而确定锻件尺寸的测量方法，这种测量方式具有较快的测量速度，但测量精度易受条纹数量以及条纹投影角度的影响。

(3)基于双目立体视觉，实现了对热锻件及罐体类工件尺寸的测量，但由于立体视觉测量严重依赖图像特征匹配，导致其测量效率及精度均较低。

(4)采用移动线结构光平台获取弯管形工件表面点云，并使用Delaunay三角网生长算法对工件进行三维重构，实现了对弯管形工件的宽度、高度及内径的测量，但由于受重构精度影响，导致测量结果存在较大误差。

(5)利用点云配准，实现了对大尺寸制式工件的参数测量，但测量过程利用点云配准测量效率低，且并不适合人工打磨无标准模型的电缆接头参数测量。