钢化玻璃绝缘子质量检测方法及装置研究

摘要

钢化玻璃绝缘子是高压输电线路的重要安全器件,在电力系统中的使用量巨大。它的质量和性能关系到整个电力系统的安全稳定运行。为解决人工肉眼检测方法依赖于质检员检测经验且精度低、速度慢的问题。本课题采用双目立体视觉、运动目标检测、机器智能学习等技术,以国家质量检测标准为依据,以计算机视觉代替人工视觉,机器智能学习模仿人工缺陷判断为研究目标,在对缺陷检测方法研究的同时,设计一款新型、高效、自动化的钢化玻璃绝缘子质量检测装置。
　　本课题分别从钢化玻璃绝缘子质量检测装置设计和检测方法研究这两个方向展开。首先对检测装置进行设计,要求能够实现三种方式的检测:离线检测,单目运动缺陷检测和双目立体缺陷检测。这三种方式是针对质量检测装置三种不同工作环境而设计。其次对检测方法和原理进行研究,包括图像分割、特征提取、缺陷识别等。
　　离线检测是在不考虑检测速度和光照影响的情况下,对各种图像处理算法的对比研究,以获取检测效率最高的算法。
　　单目运动缺陷检测的研究是为了使钢化玻璃绝缘子检测装置能够完成流水线在线检测任务,以实现缺陷识别、质量检测、劣质绝缘子分离的一体化在线检测功能。单目运动缺陷检测是本课题的重点研究内容之一,不仅在方法上对适用于运动目标检测的三帧间差分算法和基于单圆拟合的圆弧段干扰去除算法做了详细研究,而且用Solidworks3D设计软件,设计了能够配合流水线作业的检测装置,其中包括旋转控制检测台的设计,坝形LED光源的设计。并且用动态仿真软件模拟实际检测环境,测试多种假设情况。
　　双目立体视觉缺陷检测方法是针对单目检测中CCD摄像头与待检测物相对位置固定,存在摄像头视场死角而导致缺陷误判、漏判的问题而进行的研究。双目立体视觉系统的功能是利用双目视差原理实现缺陷在实际空间中的三维定位,并利用另一可移动CCD摄像头对疑似缺陷处二次采像,通过检测缺陷的近景图像来提高质量检测准确度。对于双目立体视觉检测方法,本课题只对原理和检测方法进行研究,包括双目视差原理、双目视觉系统标定、立体匹配和三维重建等内容。
　　经实验验证,离线检测和单目运动缺陷检测都可以对气泡、裂缝、破损三类缺陷进行有效的检测。钢化玻璃绝缘子质量检测装置既可以单独使用也可以配合流水线实现钢化玻璃绝缘子在线检测。

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表清单

1 绪论

1.1 课题来源与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 双目立体视觉概述

1.4 课题的主要研究内容

2 缺陷机理分析及质量检测标准

2.1 钢化玻璃绝缘子概述

2.2 国家质量标准

2.3 缺陷机理分析及质量检测标准

2.4 本章小结

3 旋转控制检测平台设计

3.1 流水线质量检测系统

3.2 旋转控制检测平台设计

3.3 坝形专用LED光源设计

3.4 本章小结

4 图像增强与特征提取方法研究

4.1 缺陷检测系统概述

4.2 图像增强及分割

4.3 缺陷特征提取与识别

4.4本章小结

5 基于帧间差分的动态检测方法

5.1 动态检测概述

5.2 三帧差分算法

5.3 背景干扰去除的研究

5.4 本章小结

6 双目视觉与缺陷三维信息获取研究

6.1 双目立体视觉在课题中的应用

6.2 双目立体视觉系统

6.3 双目视觉系统的标定

6.4 立体匹配

6.5 缺陷三维信息获取

6.6 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结本文主要工作及结论

7.2 展望

参考文献

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