一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置及识别方法

1.本发明涉及领域，尤其涉及一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置及识别方法。


背景技术：

2.绝缘子是电能输送的重要组成部分，广泛应用于电力领域，其性能直接关系到电力系统的稳定运行，由于长期暴露于自然界中，绝缘子容易产生裂纹、破损等现象从而引起电力系统的故障。传统绝缘子损伤识别是通过检测绝缘子在高压通电状态下的电压或电流来判断，在实际应用中存在效率低、危险性高等缺点。此外还有基于机械振动的绝缘子损伤识别方法，通过检测绝缘子的振动情况进行损伤识别，但是此方法通常需要将加速度传感器与绝缘子直接接触，从而影响绝缘子振动情况的检测精度，并导致损伤识别的精度不高。随着机器学习技术的发展，基于图像的绝缘子损伤识别技术被发展，通过分析绝缘子的图像能够避免直接接触绝缘子而影响检测信息的采集。然而，机器学习需要大量的正常和异常绝缘子图像集来进行训练，可靠全面地采集绝缘子图像对于保证绝缘子和电力系统的安全稳定运行具有重要意义。因此需要结合机械振动和图像识别实现基于图像的机械式绝缘子损伤识别。
3.传统绝缘子图像采集实验台往往根据单一类型绝缘子设计的，无法满足不同类型和尺寸的绝缘子图像采集，具有适应性差、应用面窄等缺点。此外，传统绝缘子图像采集实验台往往需要在绝缘子两端输入高压电进行图像采集，具有较大的安全隐患，进而影响了绝缘子图像的采集和后续的使用。


技术实现要素：

4.为解决现有的绝缘子图像采集实验台适应性差、高压采集图像危险性高的问题，本发明提供了一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，包括用于装夹绝缘子的振动实验台和用于对绝缘子进行图像采集的可调相机装置，所述振动实验台包括实验台底座、固定筒和振动柱，固定筒的底端与实验台底座连接，实验台底座的上表面设有橡胶垫片，振动柱包括限位段和导向段，限位段位于固定筒的内部，限位段的底端放置在橡胶垫片上，导向段的顶端与限位段的底端连接，导向段插设在实验台底座的导向孔内并延伸至实验台底座的下方，实验台底座的下方设有凸轮，实验台底座的一侧设有电机，电机能够通过传动轴带动凸轮转动，凸轮转动时能够推动导向段在导向孔内沿竖直方向往复运动，限位段的外壁与固定筒的内壁之间安装有滑动轴承，从而使振动柱能够相对于实验台底座和固定筒沿竖直方向往复振动，导向段的底端设有限位挡块，限位挡块随着导向段向上运动时能够与实验台底座接触，以限制振动柱沿竖直方向的运动距离；振动柱的顶端连接有支撑板，绝缘子能够竖直放置在支撑板上并使绝缘子的底端伸入支撑板的内孔，支撑板的内孔安装有橡胶垫圈，支撑板的上表面放置有多个夹持杆，多
个夹持杆的轴线均与竖直放置的绝缘子的轴线垂直相交，支撑板上开设有多个用于对夹持杆的轴向运动进行导向的夹持滑槽，多个夹持滑槽分别位于多个夹持杆的下方，多个夹持滑槽的长度方向分别与多个夹持杆的轴向平行，夹持杆沿轴向的一端设有橡胶夹持头，夹持杆沿轴向的另一端与支撑板之间连接有锁紧弹簧，锁紧弹簧对夹持杆的弹性力作用方向与夹持杆的轴向平行并朝向绝缘子；夹持杆的下方设有调节筒，调节筒套设在振动柱的外侧，调节筒的轴线与绝缘子的轴线重合，调节筒的内圆柱面能够在振动柱和支撑板的外圆柱面上沿竖直方向运动，调节筒和多个夹持杆之间分别连接有调节弹簧，多个调节弹簧分别位于多个夹持滑槽内，调节弹簧与夹持杆的连接位置为夹持杆上靠近锁紧弹簧的一侧，固定筒的顶端安装有操作台，绝缘子位于操作台的内孔中并延伸至操作台的上方，操作台的内孔中还设有调节杆，调节杆位于绝缘子沿径向的一侧，调节杆的底端与调节筒连接，调节杆的顶端延伸至操作台的上方并连接有操作杆；操作台的上表面设有定位块，定位块上开设有上定位槽和下定位槽，当操作杆放置在上定位槽的内部时，调节杆能够带动调节筒向上运动，并通过调节弹簧的弹性力推动夹持杆远离绝缘子运动，以便于多个夹持杆运动至与绝缘子分离且锁紧弹簧被压缩的放松位置，从而使绝缘子能够沿竖直方向进行拆装，当操作杆放置在下定位槽的内部时，调节杆能够带动调节筒向下运动，并通过调节弹簧和锁紧弹簧的弹性力配合推动夹持杆靠近绝缘子运动，以便于多个夹持杆运动至通过橡胶夹持头配合对绝缘子进行夹持的夹紧位置，从而使夹持杆、支撑板和振动柱能够与绝缘子沿竖直方向同步运动；所述可调相机装置包括安装在振动实验台上方的顶板，顶板上安装有一个或多个转动杆，转动杆的一端与顶板转动连接，转动杆的另一端连接有相机支架，相机支架上安装有竖直相机，其中一个转动杆与顶板的连接轴上安装有转动调节旋钮，当操作转动调节旋钮旋转时，能够通过转动杆带动相机支架和竖直相机同步转动，以便于调节竖直相机在绝缘子上方的向下拍摄位置；顶板的下方设有多个光杆，多个光杆上分别套设有相机滑块，相机滑块上安装有水平相机，顶板的下方还设有多个丝杆，多个相机滑块分别拧设在各自的丝杆上，光杆和丝杆均竖直设置，顶板上还转动安装有升降调节旋钮，升降调节旋钮的转动轴与多个丝杆的顶端配合安装有齿轮组，当操作升降调节旋钮转动时，能够通过齿轮组带动所有丝杆同步转动，从而使多个相机滑块同步进行升降运动，以便于同步调节多个水平相机在绝缘子侧面的拍摄位置高度。
6.优选的，操作台的上表面设有两个定位块，两个定位块关于绝缘子对称设置，定位块上开设有两个相对的上定位槽、以及两个相对的下定位槽，绝缘子靠近两个定位块的两侧分别设有调节杆，调节杆的长度方向竖直设置，操作杆的轴向与调节杆的长度方向垂直，操作杆的两端能够分别放置在相对的两个上定位槽或两个下定位槽的内部。
7.优选的，支撑板的上表面放置有四个夹持杆，四个夹持杆沿绝缘子的圆周方向均匀间隔分布。
8.优选的，实验台底座、固定筒、操作台、振动柱和支撑板的轴线均与竖直放置的绝缘子的轴线重合。
9.优选的，支撑板的上表面设有一圈环形凸台，锁紧弹簧远离夹持杆的一端与环形
凸台的内环面连接。
10.优选的，所述顶板的上方安装有盖板，转动杆和齿轮组均位于顶板和盖板之间，转动调节旋钮和升降调节旋钮位于盖板的上表面。
11.优选的，顶板的底侧设有多个侧支板，光杆和丝杆的顶端均与顶板转动连接。
12.一种机械式夹持的绝缘子损伤识别方法，包括以下步骤：步骤1、损伤识别装置初始化将操作杆放入定位块的上定位槽内，通过调节杆带动调节筒向上移动，通过调节弹簧使锁紧弹簧被压缩，并带动夹持杆在夹持滑槽内远离绝缘子，完成损伤识别装置的初始化；步骤2、绝缘子放置将绝缘子竖直放置于支撑板上，并使绝缘子的底端伸入支撑板内孔的橡胶垫圈内，然后对振动柱的高度进行调节，使绝缘子的径向环槽与多个夹持杆在同一高度，完成绝缘子的放置；步骤3、绝缘子锁紧：将操作杆从定位块的上定位槽内取出，再放入定位块的下定位槽内，通过调节杆带动调节筒向下移动，使锁紧弹簧伸长，并通过锁紧弹簧和调节弹簧配合带动夹持杆在夹持滑槽内靠近绝缘子，直到多个夹持杆的橡胶夹持头配合对绝缘子的径向环槽进行夹持，即完成绝缘子的锁紧；步骤4、水平相机位置调整旋转升降调节旋钮，通过齿轮组带动所有丝杆同步转动，从而使多个丝杆带动多个相机滑块和水平相机同步进行升降运动，调节至多个水平相机的拍摄焦点分别从不同的侧面方向聚焦于绝缘子的顶部，即完成水平相机的位置调整；步骤5、竖直相机位置调整旋转转动调节旋钮，通过转动杆带动相机支架和竖直相机转动，调节至竖直相机的拍摄焦点向下聚焦于的绝缘子的顶部中心位置，即完成竖直相机的位置调整；步骤6、图像采集及损伤识别启动电机，通过传动轴带动凸轮旋转，通过凸轮推动振动柱、支撑板、夹持杆和绝缘子沿竖直方向往复振动，通过多个水平相机持续采集绝缘子的顶部多个侧面的图像，通过竖直相机持续采集绝缘子的顶部中心位置的图像，达到预设的时间后关闭电机，停止绝缘子的振动，完成图像采集；步骤7、损伤识别以绝缘子的顶部中心位置建立空间坐标系，将采集的图像输入空间坐标系，根据绝缘子在振动过程中的最高位置坐标与最低位置坐标的偏差，分别计算得到绝缘子顶部中心位置的拍摄位移量和绝缘子顶部的多个侧面位置的拍摄位移量，将多个拍摄位移量分别减去振动柱的理论振幅，分别得到绝缘子顶部中心位置的实际位移量和绝缘子顶部的多个侧面位置的实际位移量，通过多个实际位移量配合得到绝缘子顶部的实际移动轨迹，将绝缘子顶部的实际移动轨迹与绝缘子顶部的理论移动轨迹进行对比，即可对绝缘子进行损伤识别；步骤8、损伤识别装置复位
将操作杆从定位块的下定位槽内取出，再放入定位块的上定位槽内，通过调节杆带动调节筒向上移动，通过调节弹簧使锁紧弹簧被压缩，并带动夹持杆在夹持滑槽内远离绝缘子，直到多个夹持杆的橡胶夹持头均与绝缘子分离，然后将绝缘子从支撑板取出，即完成损伤识别装置的复位。
13.优选的，步骤6中，竖直相机和多个水平相机均以0.1s的时间间隔进行图像采集。
14.优选的，步骤7中，以绝缘子的顶部中心位置建立笛卡尔空间坐标系。
15.根据上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过振动实验台对绝缘子进行装夹，通过可调相机装置对绝缘子进行图像采集，振动实验台通过弹簧的弹性力实现夹持杆的夹紧，只需要对操作杆放入定位槽的位置进行调节，就能通过锁紧弹簧和调节弹簧配合实现夹持杆沿轴向的位置调节，夹持杆朝向绝缘子的运动位置能够通过弹簧的弹性力进行自适应，就能使夹持杆对不同长度和直径的绝缘子都实现夹持，自动适应并匹配绝缘子的类型和尺寸；通过振动柱能够带动绝缘子往复振动，在绝缘子的振动过程中，调节筒也会相对于绝缘子和夹持杆发生运动，但是通过锁紧弹簧和调节弹簧的弹性力，能够保证在绝缘子的振动过程中夹持杆依然夹紧绝缘子，从而通过机械式夹持的方式实现绝缘子的振动实验，操作简便可靠，绝缘子拆装方便。
16.本发明的可调相机装置通过操作转动调节旋钮和升降调节旋钮旋转，就能调节竖直相机在绝缘子上方的向下拍摄位置以及多个水平相机在绝缘子侧面的拍摄位置高度，全方位同步采集绝缘子顶部的振动情况，从而获得绝缘子顶部的空间移动轨迹，通过与正常绝缘子顶部的空间移动轨迹进行对比实现绝缘子损伤识别，实现绝缘子空间振动情况的可靠采集，克服了现有的绝缘子图像采集实验台适应性差、高压采集图像危险性高的缺陷。
附图说明
17.图1为本发明的示意图；图2为可调相机装置去除盖板后的示意图；图3为振动实验台的示意图；图4为图3的局部放大图；图5为本发明的主视示意图；图6为图5中振动实验台的局部放大图；图7为本发明的俯视示意图；图8为振动实验台的a-a剖视示意图；图9为振动实验台的b-b剖视示意图。
18.图中标记：1、绝缘子，2、振动实验台，3、可调相机装置，4、盖板，5、顶板，6、竖直相机，7、水平相机，8相机支架，9、转动杆，10、转动调节旋钮，11、相机滑块，12、光杆，13、丝杆，14、齿轮组，15、升降调节旋钮，16、电机，17、传动轴，18、凸轮，19、实验台底座，20、固定筒，21、操作台，22、振动柱，23、限位挡块，24、滑动轴承，25、橡胶垫片，26、支撑板，27、橡胶垫圈，28、夹持杆，29、橡胶夹持头，30、夹持滑槽，31、锁紧弹簧，32、调节弹簧，33、调节筒，34、调节杆，35、操作杆，36、定位块，37、上定位槽，38、下定位槽。
具体实施方式
19.参见附图，具体实施方式如下：如图1所示，一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，包括用于装夹绝缘子1的振动实验台2和用于对绝缘子1进行图像采集的可调相机装置3。如图5、8、9所示，振动实验台2包括实验台底座19、固定筒20和振动柱22，固定筒20的底端与实验台底座19连接，实验台底座19的上表面设有橡胶垫片25，振动柱22包括限位段和导向段，限位段位于固定筒20的内部，限位段的底端放置在橡胶垫片25上，导向段的顶端与限位段的底端连接，导向段插设在实验台底座19的导向孔内并延伸至实验台底座19的下方。
20.如图3、5、8、9所示，实验台底座19的下方设有凸轮18，实验台底座19的一侧设有电机16，电机16能够通过传动轴17带动凸轮18转动，凸轮18转动时能够推动导向段在导向孔内沿竖直方向往复运动，限位段的外壁与固定筒20的内壁之间安装有滑动轴承24，从而使振动柱22能够相对于实验台底座19和固定筒20沿竖直方向往复振动，导向段的底端设有限位挡块23，限位挡块23随着导向段向上运动时能够与实验台底座19接触，就能限制振动柱22沿竖直方向的运动距离。
21.如图8、9所示，振动柱22的顶端连接有支撑板26，绝缘子1能够竖直放置在支撑板26上并使绝缘子1的底端伸入支撑板26的内孔，支撑板26的内孔安装有橡胶垫圈，支撑板26的上表面放置有多个夹持杆28，多个夹持杆28的轴线均与竖直放置的绝缘子1的轴线垂直相交，支撑板26上开设有多个用于对夹持杆28的轴向运动进行导向的夹持滑槽30，多个夹持滑槽30分别位于多个夹持杆28的下方，多个夹持滑槽30的长度方向分别与多个夹持杆28的轴向平行，夹持杆28沿轴向的一端设有橡胶夹持头29，夹持杆28沿轴向的另一端与支撑板26之间连接有锁紧弹簧31，支撑板26的上表面设有一圈环形凸台，锁紧弹簧31远离夹持杆28的一端与环形凸台的内环面连接，锁紧弹簧31的轴线与其连接的夹持杆28的轴线重合设置，因此锁紧弹簧31对夹持杆28的弹性力作用方向与夹持杆28的轴向平行并朝向绝缘子1。本实施例中，支撑板26的上表面放置有四个夹持杆28，四个夹持杆28沿绝缘子1的圆周方向均匀间隔分布，从而对绝缘子1进行均匀分布的夹持。
22.如图8、9所示，夹持杆28的下方设有调节筒33，调节筒33套设在振动柱22的外侧，调节筒33的轴线与绝缘子1的轴线重合，调节筒33的内圆柱面能够在振动柱22和支撑板26的外圆柱面上沿竖直方向运动，调节筒33和多个夹持杆28之间分别连接有调节弹簧32，多个调节弹簧32分别位于多个夹持滑槽30内，调节弹簧32与夹持杆28的连接位置为夹持杆28上靠近锁紧弹簧31的一侧，固定筒20的顶端安装有操作台21，绝缘子1位于操作台21的内孔中并延伸至操作台21的上方，操作台21的内孔中还设有调节杆34，调节杆34位于绝缘子1沿径向的一侧，调节杆34的底端与调节筒33连接，调节杆34的顶端延伸至操作台21的上方并连接有操作杆35。
23.如图4、6、8、9所示，操作台21的上表面设有定位块36，定位块36上开设有上定位槽37和下定位槽38，当操作杆35放置在上定位槽37的内部时，调节杆34能够带动调节筒33向上运动，并通过调节弹簧32的弹性力推动夹持杆28远离绝缘子1运动，以便于多个夹持杆28运动至与绝缘子1分离且锁紧弹簧31被压缩的放松位置，从而使绝缘子1能够沿竖直方向进行拆装，当操作杆35放置在下定位槽38的内部时，调节杆34能够带动调节筒33向下运动，并通过调节弹簧32和锁紧弹簧31的弹性力配合推动夹持杆28靠近绝缘子1运动，以便于多个
夹持杆28运动至通过橡胶夹持头29配合对绝缘子1进行夹持的夹紧位置，从而使夹持杆28、支撑板26和振动柱22能够与绝缘子1沿竖直方向同步运动。在绝缘子1的振动过程中，调节筒33也会相对于绝缘子1和夹持杆28发生运动，但是通过锁紧弹簧31和调节弹簧32的弹性力，能够保证在绝缘子1的振动过程中夹持杆28依然夹紧绝缘子1，通过机械式夹持的方式实现绝缘子1的振动实验。
24.本实施例中，操作台21的上表面设有两个定位块36，两个定位块36关于绝缘子1对称设置，定位块36上开设有两个相对的上定位槽37、以及两个相对的下定位槽38，绝缘子1靠近两个定位块36的两侧分别设有调节杆34，调节杆34的长度方向竖直设置，操作杆35的轴向与调节杆34的长度方向垂直，操作杆35的两端能够分别放置在相对的两个上定位槽37或两个下定位槽38的内部。通过两个对称设置的调节杆34，能够同时带动调节筒33的两侧运动，避免调节筒33沿径向的单侧受力，从而使调节筒33的受力平衡、运动平顺。
25.如图2、5所示，可调相机装置3包括安装在振动实验台2上方的顶板5，顶板5上安装有一个或多个转动杆9，转动杆9的一端与顶板5转动连接，转动杆9的另一端连接有相机支架8，相机支架8上安装有竖直相机6，其中一个转动杆9与顶板5的连接轴上安装有转动调节旋钮10，当操作转动调节旋钮10旋转时，能够通过转动杆9带动相机支架8和竖直相机6同步转动，就能调节竖直相机6在绝缘子1上方的向下拍摄位置。
26.如图2、5所示，顶板5的下方设有多个光杆12，多个光杆12上分别套设有相机滑块11，相机滑块11上安装有水平相机7，顶板5的下方还设有多个丝杆13，多个相机滑块11分别拧设在各自的丝杆13上，光杆12和丝杆13均竖直设置，顶板5上还转动安装有升降调节旋钮15，升降调节旋钮15的转动轴与多个丝杆13的顶端配合安装有齿轮组14，当操作升降调节旋钮15转动时，能够通过齿轮组14带动所有丝杆13同步转动，从而使多个相机滑块11同步进行升降运动，就能同步调节多个水平相机7在绝缘子1侧面的拍摄位置高度。
27.本实施例中，顶板5的上方安装有盖板4，转动杆9和齿轮组14均位于顶板5和盖板4之间，转动调节旋钮10和升降调节旋钮15位于盖板4的上表面，顶板5的底侧设有两个侧支板，光杆12和丝杆13的顶端均与顶板5转动连接，两个侧支板与振动实验台2之间分别设有一个水平相机7，通过竖直相机6和两个水平相机7能够从三个方向全方面同步采集绝缘子1顶部的振动情况，实现绝缘子空间振动情况的可靠采集。
28.本实施例还提供了一种机械式夹持的绝缘子损伤识别方法，包括以下步骤：步骤1、损伤识别装置初始化将操作杆35放入定位块36的上定位槽37内，通过调节杆34带动调节筒33向上移动，通过调节弹簧32使锁紧弹簧31被压缩，并带动夹持杆28在夹持滑槽30内远离绝缘子1，完成损伤识别装置的初始化。
29.步骤2、绝缘子放置将绝缘子1竖直放置于支撑板26上，并使绝缘子1的底端伸入支撑板26内孔的橡胶垫圈内，然后对振动柱22的高度进行调节，使绝缘子1的径向环槽与多个夹持杆28在同一高度，完成绝缘子1的放置。
30.步骤3、绝缘子锁紧：将操作杆35从定位块36的上定位槽37内取出，再放入定位块36的下定位槽38内，通过调节杆34带动调节筒33向下移动，使锁紧弹簧31伸长，并通过锁紧弹簧31和调节弹簧
32配合带动夹持杆28在夹持滑槽30内靠近绝缘子1，直到多个夹持杆28的橡胶夹持头29配合对绝缘子1的径向环槽进行夹持，即完成绝缘子1的锁紧。
31.步骤4、水平相机位置调整旋转升降调节旋钮15，通过齿轮组14带动所有丝杆13同步转动，从而使多个丝杆13带动多个相机滑块11和水平相机7同步进行升降运动，调节至多个水平相机7的拍摄焦点分别从不同的侧面方向聚焦于绝缘子1的顶部，即完成水平相机7的位置调整。
32.步骤5、竖直相机位置调整旋转转动调节旋钮10，通过转动杆9带动相机支架8和竖直相机6转动，调节至竖直相机6的拍摄焦点向下聚焦于的绝缘子1的顶部中心位置，即完成竖直相机6的位置调整。
33.步骤6、图像采集启动电机16，通过传动轴17带动凸轮18旋转，通过凸轮18推动振动柱22、支撑板26、夹持杆28和绝缘子1沿竖直方向往复振动，通过多个水平相机7以0.1s的时间间隔持续采集绝缘子1的顶部多个侧面的图像，通过竖直相机6以0.1s的时间间隔持续采集绝缘子1的顶部中心位置的图像，达到预设的时间后关闭电机16，停止绝缘子1的振动，完成图像采集。
34.步骤7、损伤识别以绝缘子1的顶部中心位置建立笛卡尔空间坐标系，将采集的图像输入空间坐标系，根据绝缘子1在振动过程中的最高位置坐标与最低位置坐标的偏差，分别计算得到绝缘子1顶部中心位置的拍摄位移量和绝缘子1顶部的多个侧面位置的拍摄位移量，将多个拍摄位移量分别减去振动柱22的理论振幅，分别得到绝缘子1顶部中心位置的实际位移量和绝缘子1顶部的多个侧面位置的实际位移量，通过多个实际位移量配合得到绝缘子1顶部的实际移动轨迹，将绝缘子1顶部的实际移动轨迹与绝缘子1顶部的理论移动轨迹进行对比，即可对绝缘子1进行损伤识别。
35.步骤8、损伤识别装置复位将操作杆35从定位块36的下定位槽38内取出，再放入定位块36的上定位槽37内，通过调节杆34带动调节筒33向上移动，通过调节弹簧32使锁紧弹簧31被压缩，并带动夹持杆28在夹持滑槽30内远离绝缘子1，直到多个夹持杆28的橡胶夹持头29均与绝缘子1分离，然后将绝缘子1从支撑板26取出，即完成损伤识别装置的复位，可以进行下一个绝缘子1的损伤识别。

技术特征：
1.一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：包括用于装夹绝缘子（1）的振动实验台（2）和用于对绝缘子（1）进行图像采集的可调相机装置（3），所述振动实验台（2）包括实验台底座（19）、固定筒（20）和振动柱（22），固定筒（20）的底端与实验台底座（19）连接，实验台底座（19）的上表面设有橡胶垫片（25），振动柱（22）包括限位段和导向段，限位段位于固定筒（20）的内部，限位段的底端放置在橡胶垫片（25）上，导向段的顶端与限位段的底端连接，导向段插设在实验台底座（19）的导向孔内并延伸至实验台底座（19）的下方，实验台底座（19）的下方设有凸轮（18），实验台底座（19）的一侧设有电机（16），电机（16）能够通过传动轴（17）带动凸轮（18）转动，凸轮（18）转动时能够推动导向段在导向孔内沿竖直方向往复运动，限位段的外壁与固定筒（20）的内壁之间安装有滑动轴承（24），从而使振动柱（22）能够相对于实验台底座（19）和固定筒（20）沿竖直方向往复振动，导向段的底端设有限位挡块（23），限位挡块（23）随着导向段向上运动时能够与实验台底座（19）接触，以限制振动柱（22）沿竖直方向的运动距离；振动柱（22）的顶端连接有支撑板（26），绝缘子（1）能够竖直放置在支撑板（26）上并使绝缘子（1）的底端伸入支撑板（26）的内孔，支撑板（26）的内孔安装有橡胶垫圈，支撑板（26）的上表面放置有多个夹持杆（28），多个夹持杆（28）的轴线均与竖直放置的绝缘子（1）的轴线垂直相交，支撑板（26）上开设有多个用于对夹持杆（28）的轴向运动进行导向的夹持滑槽（30），多个夹持滑槽（30）分别位于多个夹持杆（28）的下方，多个夹持滑槽（30）的长度方向分别与多个夹持杆（28）的轴向平行，夹持杆（28）沿轴向的一端设有橡胶夹持头（29），夹持杆（28）沿轴向的另一端与支撑板（26）之间连接有锁紧弹簧（31），锁紧弹簧（31）对夹持杆（28）的弹性力作用方向与夹持杆（28）的轴向平行并朝向绝缘子（1）；夹持杆（28）的下方设有调节筒（33），调节筒（33）套设在振动柱（22）的外侧，调节筒（33）的轴线与绝缘子（1）的轴线重合，调节筒（33）的内圆柱面能够在振动柱（22）和支撑板（26）的外圆柱面上沿竖直方向运动，调节筒（33）和多个夹持杆（28）之间分别连接有调节弹簧（32），多个调节弹簧（32）分别位于多个夹持滑槽（30）内，调节弹簧（32）与夹持杆（28）的连接位置为夹持杆（28）上靠近锁紧弹簧（31）的一侧，固定筒（20）的顶端安装有操作台（21），绝缘子（1）位于操作台（21）的内孔中并延伸至操作台（21）的上方，操作台（21）的内孔中还设有调节杆（34），调节杆（34）位于绝缘子（1）沿径向的一侧，调节杆（34）的底端与调节筒（33）连接，调节杆（34）的顶端延伸至操作台（21）的上方并连接有操作杆（35）；操作台（21）的上表面设有定位块（36），定位块（36）上开设有上定位槽（37）和下定位槽（38），当操作杆（35）放置在上定位槽（37）的内部时，调节杆（34）能够带动调节筒（33）向上运动，并通过调节弹簧（32）的弹性力推动夹持杆（28）远离绝缘子（1）运动，以便于多个夹持杆（28）运动至与绝缘子（1）分离且锁紧弹簧（31）被压缩的放松位置，从而使绝缘子（1）能够沿竖直方向进行拆装，当操作杆（35）放置在下定位槽（38）的内部时，调节杆（34）能够带动调节筒（33）向下运动，并通过调节弹簧（32）和锁紧弹簧（31）的弹性力配合推动夹持杆（28）靠近绝缘子（1）运动，以便于多个夹持杆（28）运动至通过橡胶夹持头（29）配合对绝缘子（1）进行夹持的夹紧位置，从而使夹持杆（28）、支撑板（26）和振动柱（22）能够与绝缘子（1）沿竖直方向同步运动；所述可调相机装置（3）包括安装在振动实验台（2）上方的顶板（5），顶板（5）上安装有一个或多个转动杆（9），转动杆（9）的一端与顶板（5）转动连接，转动杆（9）的另一端连接有相
机支架（8），相机支架（8）上安装有竖直相机（6），其中一个转动杆（9）与顶板（5）的连接轴上安装有转动调节旋钮（10），当操作转动调节旋钮（10）旋转时，能够通过转动杆（9）带动相机支架（8）和竖直相机（6）同步转动，以便于调节竖直相机（6）在绝缘子（1）上方的向下拍摄位置；顶板（5）的下方设有多个光杆（12），多个光杆（12）上分别套设有相机滑块（11），相机滑块（11）上安装有水平相机（7），顶板（5）的下方还设有多个丝杆（13），多个相机滑块（11）分别拧设在各自的丝杆（13）上，光杆（12）和丝杆（13）均竖直设置，顶板（5）上还转动安装有升降调节旋钮（15），升降调节旋钮（15）的转动轴与多个丝杆（13）的顶端配合安装有齿轮组（14），当操作升降调节旋钮（15）转动时，能够通过齿轮组（14）带动所有丝杆（13）同步转动，从而使多个相机滑块（11）同步进行升降运动，以便于同步调节多个水平相机（7）在绝缘子（1）侧面的拍摄位置高度。2.根据权利要求1所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：操作台（21）的上表面设有两个定位块（36），两个定位块（36）关于绝缘子（1）对称设置，定位块（36）上开设有两个相对的上定位槽（37）、以及两个相对的下定位槽（38），绝缘子（1）靠近两个定位块（36）的两侧分别设有调节杆（34），调节杆（34）的长度方向竖直设置，操作杆（35）的轴向与调节杆（34）的长度方向垂直，操作杆（35）的两端能够分别放置在相对的两个上定位槽（37）或两个下定位槽（38）的内部。3.根据权利要求1所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：支撑板（26）的上表面放置有四个夹持杆（28），四个夹持杆（28）沿绝缘子（1）的圆周方向均匀间隔分布。4.根据权利要求1所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：实验台底座（19）、固定筒（20）、操作台（21）、振动柱（22）和支撑板（26）的轴线均与竖直放置的绝缘子（1）的轴线重合。5.根据权利要求4所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：支撑板（26）的上表面设有一圈环形凸台，锁紧弹簧（31）远离夹持杆（28）的一端与环形凸台的内环面连接。6.根据权利要求1所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：所述顶板（5）的上方安装有盖板（4），转动杆（9）和齿轮组（14）均位于顶板（5）和盖板（4）之间，转动调节旋钮（10）和升降调节旋钮（15）位于盖板（4）的上表面。7.根据权利要求1所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置，其特征在于：顶板（5）的底侧设有多个侧支板，光杆（12）和丝杆（13）的顶端均与顶板（5）转动连接。8.一种机械式夹持的绝缘子损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、损伤识别装置初始化将操作杆（35）放入定位块（36）的上定位槽（37）内，通过调节杆（34）带动调节筒（33）向上移动，通过调节弹簧（32）使锁紧弹簧（31）被压缩，并带动夹持杆（28）在夹持滑槽（30）内远离绝缘子（1），完成损伤识别装置的初始化；步骤2、绝缘子放置将绝缘子（1）竖直放置于支撑板（26）上，并使绝缘子（1）的底端伸入支撑板（26）内孔的橡胶垫圈内，然后对振动柱（22）的高度进行调节，使绝缘子（1）的径向环槽与多个夹持杆
（28）在同一高度，完成绝缘子（1）的放置；步骤3、绝缘子锁紧：将操作杆（35）从定位块（36）的上定位槽（37）内取出，再放入定位块（36）的下定位槽（38）内，通过调节杆（34）带动调节筒（33）向下移动，使锁紧弹簧（31）伸长，并通过锁紧弹簧（31）和调节弹簧（32）配合带动夹持杆（28）在夹持滑槽（30）内靠近绝缘子（1），直到多个夹持杆（28）的橡胶夹持头（29）配合对绝缘子（1）的径向环槽进行夹持，即完成绝缘子（1）的锁紧；步骤4、水平相机位置调整旋转升降调节旋钮（15），通过齿轮组（14）带动所有丝杆（13）同步转动，从而使多个丝杆（13）带动多个相机滑块（11）和水平相机（7）同步进行升降运动，调节至多个水平相机（7）的拍摄焦点分别从不同的侧面方向聚焦于绝缘子（1）的顶部，即完成水平相机（7）的位置调整；步骤5、竖直相机位置调整旋转转动调节旋钮（10），通过转动杆（9）带动相机支架（8）和竖直相机（6）转动，调节至竖直相机（6）的拍摄焦点向下聚焦于的绝缘子（1）的顶部中心位置，即完成竖直相机（6）的位置调整；步骤6、图像采集启动电机（16），通过传动轴（17）带动凸轮（18）旋转，通过凸轮（18）推动振动柱（22）、支撑板（26）、夹持杆（28）和绝缘子（1）沿竖直方向往复振动，通过多个水平相机（7）持续采集绝缘子（1）的顶部多个侧面的图像，通过竖直相机（6）持续采集绝缘子（1）的顶部中心位置的图像，达到预设的时间后关闭电机（16），停止绝缘子（1）的振动，完成图像采集；步骤7、损伤识别以绝缘子（1）的顶部中心位置建立空间坐标系，将采集的图像输入空间坐标系，根据绝缘子（1）在振动过程中的最高位置坐标与最低位置坐标的偏差，分别计算得到绝缘子（1）顶部中心位置的拍摄位移量和绝缘子（1）顶部的多个侧面位置的拍摄位移量，将多个拍摄位移量分别减去振动柱（22）的理论振幅，分别得到绝缘子（1）顶部中心位置的实际位移量和绝缘子（1）顶部的多个侧面位置的实际位移量，通过多个实际位移量配合得到绝缘子（1）顶部的实际移动轨迹，将绝缘子（1）顶部的实际移动轨迹与绝缘子（1）顶部的理论移动轨迹进行对比，即可对绝缘子（1）进行损伤识别；步骤8、损伤识别装置复位将操作杆（35）从定位块（36）的下定位槽（38）内取出，再放入定位块（36）的上定位槽（37）内，通过调节杆（34）带动调节筒（33）向上移动，通过调节弹簧（32）使锁紧弹簧（31）被压缩，并带动夹持杆（28）在夹持滑槽（30）内远离绝缘子（1），直到多个夹持杆（28）的橡胶夹持头（29）均与绝缘子（1）分离，然后将绝缘子（1）从支撑板（26）取出，即完成损伤识别装置的复位。9.根据权利要求8所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别方法，其特征在于，步骤6中，竖直相机（6）和多个水平相机（7）均以0.1s的时间间隔进行图像采集。10.根据权利要求8所述的一种机械式夹持的绝缘子损伤识别方法，其特征在于，步骤7中，以绝缘子（1）的顶部中心位置建立笛卡尔空间坐标系。

技术总结
一种机械式夹持的绝缘子损伤识别装置及识别方法，包括用于装夹绝缘子的振动实验台和用于进行图像采集的可调相机装置，振动实验台通过弹簧的弹性力实现夹持杆的夹紧，夹持杆朝向绝缘子的运动位置能够通过弹簧的弹性力进行自适应，自动适应并匹配绝缘子的类型和尺寸，通过机械式夹持的方式实现绝缘子的振动实验，操作简便可靠，绝缘子拆装方便。可调相机装置通过操作转动调节旋钮和升降调节旋钮旋转，就能调节竖直相机在绝缘子上方的向下拍摄位置以及多个水平相机在绝缘子侧面的拍摄位置高度，全方面同步采集绝缘子顶部的振动情况，实现绝缘子空间振动情况的可靠采集，克服了现有的绝缘子图像采集实验台适应性差、高压采集图像危险性高的缺陷。图像危险性高的缺陷。图像危险性高的缺陷。


技术研发人员：王凯旋 杨勇 于本成 韩永印
受保护的技术使用者：徐州工业职业技术学院
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/14