(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211230267.0 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 广东电网有限责任公司广州供电局 地址 510620 广东省广州市天河南 二路2号 (72)发明人 高毓群　郑志豪　卞佳音　贺庶奇　 刘万忠　刘奕军　李瀚儒　汪朝阳　 黄明烽　 (74)专利代理 机构 北京鑫瑞森知识产权代理有 限公司 1 1961 专利代理师 代芳 (51)Int.Cl. G01B 11/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/15(2006.01) (54)发明名称 一种高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量 方法 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115468493 A 2022.12.13 CN 115468493 A 1.一种高压电缆接 头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特 征在于， 包括： 通过三维激光扫描仪对电缆接 头进行扫描， 得到电缆接 头的点云数据； 对所述点云数据进行 预处理， 得到预处 理后的数据； 基于随机抽样一致性算法， 根据所述预处理后的数据进行电缆接头的圆拟合过程， 得 到拟合圆， 并根据所述拟合圆构建特 征曲线； 根据所述特 征曲线进行电缆接 头的反应力锥区域分割， 得到分割结果； 根据所述分割结果确定反应力锥参数。 2.根据权利要求1所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 对所述点云数据进行 预处理， 得到预处 理后的数据， 包括： 使用半径滤波的方式滤除所述 点云数据中的噪声点、 离群点， 得到滤波后的数据； 对所述滤波后的数据使用RANSAC算法进行圆柱体拟合， 得到拟合圆柱数据， 并使所述 拟合圆柱数据的轴线方向为空间坐标系的z轴方向， 以实现摆正预处 理。 3.根据权利要求2所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 使用半径滤波的方式滤除所述 点云数据中的噪声点、 离群点， 得到滤波后的数据， 包括： 根据所述 点云数据构建KD树， 并根据所述KD树建立所述 点云数据的拓扑关系； 基于所述拓扑关系， 针对所述点云数据中的每个点设定以预设半径为邻域的范围内邻 近点的个数阈值， 并判断所述点云数据中任意一点的邻近点个数是否小于所述个数阈值， 若是， 则删除所述任意 一点， 若否， 则对所述任意 一点进行保留， 以得到所述滤波后的数据。 4.根据权利要求2所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 对所述滤波后的数据使用RANSAC算法进行圆柱体拟合， 得到拟合圆柱数据， 并使所述拟合 圆柱数据的轴线方向为空间坐标系的z轴方向， 以实现摆正预处 理， 包括： 使用RANSAC算法对所述滤波后的数据进行圆柱体拟合， 并提取电缆接头主绝缘区域的 圆柱体， 得到所述拟合圆柱数据； 提取所述拟合圆柱数据上 下两面的圆心坐标； 根据所述圆心坐标确定圆柱体轴线的方向 向量； 计算所述圆柱体轴线的方向 向量和空间坐标系z轴的单位方向 向量之间的夹角； 利用矩阵相乘方法确定同时垂直于所述圆柱体轴 线的方向向量和所述空间坐标系z轴 的单位方向 向量的法向量； 对所述圆柱体轴线的方向向量进行旋转操作， 得到旋转后的点云数据； 所述旋转操作 具体为： 将所述圆柱体轴线的方向向量绕所述法向量旋转所述夹角的角度， 以使所述圆柱 体轴线的方向向量与所述空间坐标系z轴的单位方向向量平行， 并使所述圆柱体轴线的方 向向量经过所述空间坐标系的坐标原点； 根据所述旋转后的点云数据确定旋转矩阵； 所述旋转矩阵包括所述摆正预处理后的电 缆接头任意坐标向量旋转后的点云。 5.根据权利要求4所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 旋转矩阵的计算公式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115468493 A 2其中， (x'  y' z' 1)Τ表示所述旋转操作后的点云坐标向量， (x  y z 1)Τ表示原始的点 云坐标向量， R表示所述旋转矩阵， 表示由所述法向量生成的反对称矩阵， I表示单位矩 阵， θ表示所述夹角， 表示所述法向量， 表示原始 点云坐标向量， rxx， ryx， rzx表示旋转后的 坐标系的坐标轴在原始坐标系x轴上对应的方向余弦， rxy， ryy， rzy表示旋转后的坐标系的坐 标轴在原始坐标系y轴上对应的方向余弦， rxz， ryz， rzz表示旋转后的坐标系的坐标轴在原始 坐标系z轴上对应的方向余弦。 6.根据权利要求1所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 上述 基于随机抽样一致性算法， 根据所述预处理后的数据进行电缆接头的圆拟合过程， 得到拟 合圆， 并根据所述拟合圆构建特 征曲线， 包括： 对所述预处 理后的数据使用随机抽样一 致性算法进行圆拟合， 得到所述拟合圆； 利用vector容器对所述拟合圆进行存 储； 以所述拟合圆的半径大小为y轴， 以所述拟合圆到电缆接头顶端的距离为x轴， 构建对 应的所述特 征曲线。 7.根据权利要求1所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 根据所述特 征曲线进行电缆接 头的反应力锥区域分割， 得到分割结果， 包括： 根据所述特征曲线的波动范围和半径区间特征， 确定特定区域离散点， 并分别对所述 特定区域离 散点进行直线拟合， 得到三条拟合 直线； 确定三条所述拟合直线两两相交 的两个交点， 然后 根据所述交点的横坐标值确定对应 的最近的边界拟合圆； 所述分割结果包括所述交点和所述 边界拟合圆。 8.根据权利要求7所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 所述 直线拟合的区间为： 其中， S表示所述直线拟合的区间范围， z表示标准电缆接头反应力锥区域边界位置的z 坐标值， d1和d2为到z值的距离， d1和d2根据电缆接 头的结构进行设定； N*为正整数集。 9.根据权利要求7所述的高压电缆接头反应力锥区域尺寸测量方法， 其特征在于， 根据 所述交点的横坐标值确定对应的最近的边界拟合圆的公式为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115468493 A 3