一种基于双目相机的断路器运动特性测量系统及方法与流程

本发明实施例涉及断路器，尤其涉及一种基于双目相机的断路器运动特性测量系统及方法。

背景技术：

1、断路器是实现电网控制和保护的关键设备，其可靠动作是电网安全高效运行的保障。随着大量高压、特高压交直流工程及配套工程的建成投运，在运断路器数量急剧增加，设备的运维压力日益凸显。根据目前对高压开关事故分析统计，50％左右的高压断路器故障与其机械特性相关，其中操作机构为故障易发部位。开展断路器设备机械特性在线监测，进行断路器设备机械状态诊断与预警的新技术研究及应用工作，及时掌握设备运行状态和运行规律，实现超前预警及主动运维，全面提升设备健康水平和运行质量，对保障电网安全运行具有重大意义。

2、目前断路器操动机构故障的检测识别技术主要依靠传统的电学和机械传感器监测量，包括监测操动机构储能水平、电机电压电流、辅助开关位置、动触头行程等，但这些检测信号的时域信息和频域信息有限，难以全面描述断路器操动机构的运动特性和故障信息，且未实现非接触量，不仅部署复杂，还成本高昂。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于双目相机的断路器运动特性测量系统及方法，用于解决传统测量系统及方法部署复杂、成本高昂的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种基于双目相机的断路器运动特性测量系统，包括第一相机、第二相机、双目相机固定载具、图像采集与处理主机和视觉定位标识；

4、所述第一相机和第二相机安装在所述双目相机固定载具的两端，用于拍摄所述断路器的动触头的动作过程的视频图像；

5、所述视觉定位标识设置在断路器的动触头的外延部分，用于对所述断路器的动触头进行标识；所述图像采集与处理主机，与所述第一相机和所述第二相机连接，用于获取所述第一相机和第二相机拍摄的视频图像，计算所述视频图像中的视觉定位标识的空间位置，对所述空间位置的计算结果进行融合，得到不同视频图像对应时刻的所述断路器的动触头的位置测量结果，根据所述位置测量结果得到所述断路器的动触头的运动曲线。

6、可选的，所述视觉定位标识包括一个或若干个不同类型、不同姿态的二维码视觉标识。

7、可选的，所述双目相机固定载具包括载具本体和设置于所述载具本体的两端的第一安装部和第二安装部，所述第一安装部用于安装所述第一相机，所述第二安装部用于安装所述第二相机，其中，所述第一安装部和所述第二安装部之间的距离可调，和/或，所述第一安装部和所述第二安装部的中心轴角度可调。所述第一安装部和第二安装部之间的距离可调是通过设置于两者之间的滑轨调整。

8、可选的，所述的基于双目相机的断路器运动特性测量系统，还包括电流传感器和电流检测单元，所述电流传感器安装在所述断路器的电流检测点，用于检测所述断路器的电流信号变化并传输给所述电流检测单元；所述电流检测单元的输出电平连接在所述第一相机和第二相机的同步电平触发引脚，用于触发所述第一相机和第二相机同时拍摄所述断路器的动触头的动作过程的视频图像。

9、第二方面，本发明实施例提供了一种基于双目相机的断路器运动特性测量方法，应用于上述的基于双目相机的断路器运动特性测量系统，所述方法包括：

10、获取第一相机和第二相机拍摄的断路器的动触头的动作过程的视频图像；

11、计算所述视频图像中的视觉定位标识的空间位置，基于卡尔曼滤波算法对所述空间位置的计算结果进行融合，得到不同视频图像对应时刻的所述断路器的动触头的位置测量结果，根据所述位置测量结果得到所述断路器的动触头的运动曲线。

12、可选的，所述视觉定位标识包括一个或若干个不同类型、不同姿态的二维码视觉标识。

13、可选的，基于卡尔曼滤波算法对所述视觉定位标识的空间位置的计算结果进行融合，包括：利用相对静止状态时位置测量方差作为相机测量运动标识位置方差的估计值，即保持所述第一相机、第二相机和视觉定位标识处于相对静止状态，所述第一相机和第二相机连续拍摄所述视觉定位标识，分别计算所述第一相机、第二相机相对静止状态下测量所述视觉定位标识的位置测量方差，作为相机测量运动标识位置方差的估计值，所述估计值用于计算卡尔曼滤波增益。

14、可选的，获取第一相机和第二相机拍摄的断路器的动触头的动作过程的视频图像之前还包括：

15、将视觉定位标识设置在断路器的动触头的外延部分，以标识动触头的运动过程。

16、可选的，获取第一相机和第二相机拍摄的断路器的动触头的动作过程的视频图像之前还包括：

17、将第一相机和第二相机安装在双目相机固定载具的两端；

18、对第一相机和第二相机的内参数和外参数进行标定。所述内参数包括但不限于以下至少一项：相机镜头焦距、主点坐标(图像光轴与图像平面交点的位置)、畸变参数(镜头径向畸变系数和切向畸变系数)，所述外参数包括但不限于以下至少一项：旋转矩阵(描述从第一相机坐标系旋转到第二相机坐标系的旋转变换矩阵)、平移向量(描述从第一相机坐标系旋转到第二相机坐标系的平移变换矩阵)。

19、调整第一相机和第二相机的位置，使得所述视觉定位标识位于所述第一相机和第二相机的拍摄范围内。

20、可选的，获取第一相机和第二相机拍摄的断路器的动触头的动作过程的视频图像之前还包括：

21、将电流传感器安装在断路器的电流监测点，将电流检测单元的输出电平连接到第一相机和第二相机的同步电平触发引脚。

22、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现如第二方面所述的基于双目相机的断路器运动特性测量方法的步骤。

23、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面所述的基于双目相机的断路器运动特性测量方法的步骤。

24、第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第二方面所述的基于双目相机的断路器运动特性测量方法的步骤。

25、在本发明实施例具有以下有益效果：

26、1、本发明实施例结构简单，部署方便，通过所述第一相机和第二相机拍摄的视频图像，结合对所述视觉定位标识的空间位置计算，可以实现对所述断路器的动触头位置的高精度测量，从而获得所述断路器的动触头的准确的运动曲线；相比传统的接触式测量方法，本发明实施例采用所述第一相机和第二相机进行测量，无需与被测对象直接接触，提高了测量的安全性和可靠性。

27、2、所述视觉定位标识包括一个或若干个不同类型、不同姿态的二维码视觉标识。二维码的识别和处理算法相对简单，可以快速准确地进行识别和定位，提高了系统的效率和响应速度；通过识别不同类型、不同姿态的二维码，可以实现对物体的精准定位，帮助机器或系统准确地识别物体的位置和方向。

28、3、通过使用电流检测单元的输出信号来触发两个相机同时拍摄，可以确保两个相机的拍摄动作完全同步，避免出现时间上的错位，从而获得更加准确和可靠的视频图像；通过同时拍摄可以确保两个相机拍摄的视频图像具有一致的时间参考点，方便后续的数据处理和分析，保证数据的一致性和可比性。