邱才元，許　雄，劉向軍

（福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建　福州 350116）

中壓斷路器觸頭系統(tǒng)的三維動(dòng)態(tài)測(cè)試

邱才元，許雄，劉向軍

（福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建福州 350116）

目前對(duì)斷路器觸頭的動(dòng)態(tài)測(cè)試主要在一維和二維的基礎(chǔ)上，只能單一反映斷路器觸頭在主運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)態(tài)過程。為還原斷路器觸頭系統(tǒng)的三維動(dòng)作過程，利用一臺(tái)高速攝像機(jī)與兩面呈一定角度擺放的平面鏡，設(shè)計(jì)基于虛擬雙目視覺的三維測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)ZN86A（VEB）-12型中壓真空斷路器的觸頭運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。通過特征點(diǎn)提取、立體匹配及三維重建獲得觸頭的三維運(yùn)動(dòng)特性曲線，對(duì)三相觸頭運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明被測(cè)斷路器觸頭在分合閘過程中存在左右和前后偏移運(yùn)動(dòng)且三相觸頭的偏移運(yùn)動(dòng)存在差異。三維測(cè)試結(jié)果可為斷路器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和裝配提供依據(jù)。

中壓斷路器；觸頭系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)特性；三維測(cè)試

0　引言

斷路器作為電網(wǎng)的重要組成部分，在電網(wǎng)中起控制和保護(hù)作用。過去對(duì)斷路器機(jī)械觸頭的動(dòng)態(tài)測(cè)試主要集中在一維和二維的基礎(chǔ)上，只能單一反映斷路器觸頭系統(tǒng)在某一方向上的動(dòng)態(tài)過程［1-4］。由于斷路器觸頭系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)受產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械精度、人工安裝等條件的影響，必然導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件各點(diǎn)受力不均，使觸頭的動(dòng)作以三維空間運(yùn)動(dòng)的形式呈現(xiàn)，在空間中產(chǎn)生偏移運(yùn)動(dòng)。而這些偏移運(yùn)動(dòng)將會(huì)增大斷路器動(dòng)作機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損，影響斷路器的工作性能和可靠性，降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)痣娏ο到y(tǒng)操作事故。因此，研究斷路器觸頭系統(tǒng)的三維動(dòng)態(tài)特性測(cè)試具有重要意義。

雙目視覺技術(shù)是一種非接觸式三維測(cè)量技術(shù)，具有速度快、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外發(fā)展迅速［5-9］。但是，傳統(tǒng)的雙目視覺技術(shù)在動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)同步性較差，而且采用多臺(tái)高速攝像機(jī)大大提高了測(cè)試成本。虛擬雙目視覺技術(shù)作為新興的光學(xué)三維測(cè)試技術(shù)，解決了多臺(tái)高速攝像機(jī)的同步性和高成本的問題［10-13］。如文獻(xiàn)［14-15］采用虛擬雙目視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁保持繼電器電磁機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)態(tài)測(cè)量，解決了成本高和兩臺(tái)攝像機(jī)不同步的問題并驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)過程更簡(jiǎn)便。

因此，本文以ZN86A-12型中壓真空斷路器為測(cè)試對(duì)象，采用以虛擬雙目立體視覺為原理的三維動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，在解決高成本和同步性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)中壓斷路器觸頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程快速、準(zhǔn)確的三維測(cè)試。

1　虛擬雙目視覺測(cè)量原理

虛擬雙目視覺是在雙目視覺的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的三維測(cè)試技術(shù)。相比于雙目視覺技術(shù)測(cè)試時(shí)需要使用兩臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行同步拍攝，虛擬雙目視覺在雙目視覺的基礎(chǔ)上結(jié)合光學(xué)成像原理，只需使用一臺(tái)攝像機(jī)便能完成對(duì)被測(cè)試物體不同空間信息的提取，實(shí)現(xiàn)被測(cè)試物體的三維測(cè)試。其原理如圖1所示，基本方法是將兩面互成一定角度的鏡面擺放在物體后方，將攝像機(jī)擺放在物體的前方，調(diào)整位置和角度，使攝像機(jī)在兩鏡面中各自形成一個(gè)虛擬攝像機(jī)，在進(jìn)行三維測(cè)試時(shí)，由這兩臺(tái)虛擬攝像機(jī)對(duì)物體進(jìn)行拍攝?？梢钥闯鎏摂M雙目視覺系統(tǒng)在效果上等同于傳統(tǒng)的匯聚式雙目視覺系統(tǒng)，求取三維坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型也基本相同。

虛擬雙目視覺拍攝得到的圖片是二維的平面圖像，把采集到的一系列二維圖片重建成空間中的三維圖像需要建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。因此，在進(jìn)行三維重建之前需要先建立相應(yīng)的攝像機(jī)模型，確定模型中各坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并通過攝像機(jī)標(biāo)定求取攝像機(jī)的內(nèi)外部參數(shù)。虛擬雙目視覺建立的攝像機(jī)模型是對(duì)像點(diǎn)和與其相對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)的映射關(guān)系的確定，該數(shù)學(xué)模型主要是由幾個(gè)具有相應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系的坐標(biāo)系構(gòu)成，包括世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系。攝像機(jī)模型坐標(biāo)系間的變換關(guān)系如圖2所示。

圖1　虛擬雙目立體視覺原理圖

圖2　攝像機(jī)模型坐標(biāo)系變換關(guān)系

圖3　虛擬雙目視覺攝像機(jī)數(shù)學(xué)模型

將圖1旋轉(zhuǎn)180°，以虛擬攝像機(jī)為主視角觀察空間點(diǎn)P，如圖3所示，其結(jié)構(gòu)組成與匯聚式雙目視覺原理基本一致。

由傳統(tǒng)的匯聚式雙目視覺原理可得空間中任意一點(diǎn)P的坐標(biāo)在世界坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系［14］，如下式所示：

其中M為3×4的投影矩陣；f/dx和f/dy分別是u軸和ν軸上的尺度因子，也稱為攝像機(jī)在u軸和ν軸上的歸一化焦距；（u，ν）為P點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系的像素坐標(biāo)，單位為像素；（xw，yw，zw）為P點(diǎn)的空間坐標(biāo)；Xw=［xwywzw1］T為P點(diǎn)的齊次坐標(biāo)；f為攝像機(jī)焦距，（u0，ν0）為攝像機(jī)光軸與圖像平面的交點(diǎn)，即像主點(diǎn)坐標(biāo)；矩陣K為攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，由f/dx、f/dy、u0、ν0等取決于攝像機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的參數(shù)構(gòu)成；R和T分別為旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，表示攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的位置，稱為攝像機(jī)的外部參數(shù)。因此，當(dāng)確定P點(diǎn)在左右虛擬攝像機(jī)的像素點(diǎn)坐標(biāo) （u1，ν1）和（u2，ν2）后，將其分別代入式（1），可得：

以上兩式整理后可得：

因此，根據(jù)式（2）便可求出空間任意點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。

2　測(cè)試裝置和測(cè)試方法

虛擬雙目立體視覺系統(tǒng)由控制、采集、照明、成像和處理等部分組成，如圖4所示。

采用pco.camera1200s高速攝像機(jī)作為圖像采集系統(tǒng)的主體，該攝像機(jī)最大記錄速度為820MB/s，分辨率為1280×1024，曝光時(shí)間為1μs～5s。兩面角度可任意調(diào)節(jié)的平面鏡組成成像系統(tǒng)，根據(jù)光學(xué)原理擺放好平面鏡和斷路器的位置，使得由高速攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)等組成的圖像采集系統(tǒng)能夠清晰地從兩面平面鏡中獲取被測(cè)中壓斷路器觸頭系統(tǒng)的標(biāo)記位置所呈現(xiàn)的不同角度的鏡像。利用由單片機(jī)組成的控制模塊同時(shí)觸發(fā)高速攝像機(jī)的攝像和斷路器觸頭系統(tǒng)的動(dòng)作，滿足同步性要求。同時(shí)，為提高攝像機(jī)標(biāo)定過程所得到參數(shù)的準(zhǔn)確度，采用由帶電子鎮(zhèn)流器的導(dǎo)軌金鹵燈組成的照明系統(tǒng)突顯被測(cè)物體的輪廓和特征，將測(cè)量物體與背景環(huán)境分離開來；同時(shí)保證在攝像機(jī)標(biāo)定過程中，標(biāo)定板有足夠的亮度以滿足在攝像機(jī)中清晰成像的要求。采集得到滿足要求的圖像后，使用相應(yīng)的圖像處理軟件和數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行圖像處理，再經(jīng)過三維重建后獲得中壓斷路器觸頭系統(tǒng)的三維動(dòng)態(tài)特性，還原其三維動(dòng)態(tài)過程。本文以ZN86A-12型中壓真空斷路器為對(duì)象，研究其觸頭系統(tǒng)的三維動(dòng)態(tài)特性。由于該型號(hào)的斷路器觸頭處于密封的真空泡中，無法直接對(duì)觸頭的動(dòng)作過程進(jìn)行檢測(cè)；因此，采用在斷路器三相極柱套筒底部各開一個(gè)小口的方式，在各相的絕緣支撐件處粘貼正方形白紙黑心圓標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。因?yàn)橛|頭和絕緣支撐件是一個(gè)整體，標(biāo)記點(diǎn)和觸頭的運(yùn)動(dòng)情況相同，所以可以通過檢測(cè)黑心圓標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程，來間接獲取觸頭的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程。開口的極柱套筒、絕緣支撐件和標(biāo)記點(diǎn)如圖5所示。

圖4　虛擬雙目視覺系統(tǒng)

圖中坐標(biāo)系OXYZ表示標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，其中X軸表示前后運(yùn)動(dòng)，向前為正運(yùn)動(dòng)方向；Y軸表示上下運(yùn)動(dòng)，向下為正運(yùn)動(dòng)方向；Z軸表示左右運(yùn)動(dòng)，向右為正運(yùn)動(dòng)方向。

圖5　 標(biāo)記點(diǎn)位置

3　斷路器觸頭系統(tǒng)三維動(dòng)態(tài)特性測(cè)試

將斷路器固定在安裝柜體上，確定高速攝像機(jī)和平面鏡的位置，使得斷路器的標(biāo)記點(diǎn)在左右兩面平面鏡中清晰成像。然后，調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)的光圈和焦距，使得圖像采集系統(tǒng)能夠采集到清晰、完整的標(biāo)記點(diǎn)。

3.1高速攝像機(jī)的標(biāo)定

為了將攝像機(jī)拍攝得到的二維圖像坐標(biāo)換算成三維世界坐標(biāo)，需要對(duì)式（1）中的攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)K和外部參數(shù)R、T進(jìn)行標(biāo)定。本文利用張正友標(biāo)定法［16］進(jìn)行標(biāo)定，基本思路是：假定標(biāo)定板位于世界坐標(biāo)系Z=0的平面，由此得到標(biāo)定板平面與圖像平面之間的映射矩陣，通過對(duì)標(biāo)定點(diǎn)所選取的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析得到攝像機(jī)參數(shù)的初始估計(jì)值，最后利用迭代算法通過優(yōu)化函數(shù)對(duì)參數(shù)求精。標(biāo)定板經(jīng)圖像采集系統(tǒng)得到的圖像如圖6所示。

圖6　 攝像機(jī)標(biāo)定

拍攝得到多張標(biāo)定板擺放角度不同的標(biāo)定圖片后，根據(jù)張正友標(biāo)定法可求得左右虛擬攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)：

為了得到高速攝像機(jī)的外部參數(shù)，需要確定一個(gè)世界坐標(biāo)系。將標(biāo)定板與標(biāo)記點(diǎn)平行放置，拍攝得到標(biāo)定圖片后，選取標(biāo)定板上的坐標(biāo)系作為世界坐標(biāo)系。并且將世界坐標(biāo)系定義在左虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)系下，即假設(shè)世界坐標(biāo)系與左虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)系重合，因此需將右虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)歸算至左虛擬攝像機(jī)坐標(biāo)系下。求得左右虛擬攝像機(jī)的外部參數(shù)如下：

其中R1、R2分別為左、右虛擬攝像機(jī)的攝像機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，T1、T2分別為左、右虛擬攝像機(jī)的攝像機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于世界坐標(biāo)系的平移向量。

根據(jù)求得的R1、R2、T1、T2進(jìn)一步求出右虛擬攝像機(jī)相對(duì)于左虛擬攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T：

3.2斷路器觸頭運(yùn)動(dòng)過程的圖像采集

在斷路器觸頭系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程的圖像采集中，為更準(zhǔn)確地分析觸頭系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程，要求在運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)拍攝足夠多的標(biāo)記點(diǎn)圖像，這也意味著需盡量減小每相鄰兩幀圖像之間的曝光時(shí)間。攝像機(jī)的曝光時(shí)間與成像平面的大小呈正比關(guān)系，因此需在保證標(biāo)記點(diǎn)能夠完整地呈現(xiàn)在成像平面上的前提下，盡量減小成像平面的大??；本文設(shè)置成像平面為窄長條形，高速攝像機(jī)拍攝速度為212 μs/幀，拍攝得到的部分圖像如圖7所示。

圖7　標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程的部分圖像

3.3標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)提取

拍攝到圖片中標(biāo)記點(diǎn)的成像作為圖像的特征點(diǎn)，由于它們是同一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的成像，因此這兩個(gè)特征點(diǎn)在空間上符合立體匹配的要求。經(jīng)過圖像處理后提取左右兩個(gè)特征點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，將其代入式（2）就可以得到標(biāo)記點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。

4　三維重建與結(jié)果分析

斷路器觸頭系統(tǒng)的動(dòng)作包括分閘運(yùn)動(dòng)和合閘運(yùn)動(dòng)，本文采用虛擬雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)采集ZN86A-12型中壓真空斷路器三相觸頭的動(dòng)作過程，三維重建后得到如圖8～圖10所示的結(jié)果。圖中Y軸曲線為斷路器運(yùn)動(dòng)過程的主運(yùn)動(dòng)方向特性曲線，即觸頭上下運(yùn)動(dòng)的行程曲線；X軸曲線是斷路器前后運(yùn)動(dòng)方向的特性曲線；Z軸曲線是斷路器左右運(yùn)動(dòng)方向的特性曲線。

圖8　A相觸頭動(dòng)態(tài)特性曲線

圖9　B相觸頭動(dòng)態(tài)特性曲線

圖10　C相觸頭動(dòng)態(tài)特性曲線

從圖中曲線可以看出，觸頭運(yùn)動(dòng)過程中，三相的主運(yùn)動(dòng)方向即Y方向運(yùn)動(dòng)的情況大致相同，且在X方向和Z方向均存在偏移運(yùn)動(dòng)。從Y軸曲線可以看出，觸頭的開距約14 mm，合閘動(dòng)作時(shí)間約26 ms，分閘動(dòng)作時(shí)間約18ms。合閘時(shí)，A相觸頭存在X方向的負(fù)向運(yùn)動(dòng)，Z方向的正向運(yùn)動(dòng)，即A相觸頭存在向后和向右偏移，且向后的最大偏移量為1.32mm，向右的最大偏移量為0.88 mm；B相觸頭存在向前偏移和向右偏移，向前的最大偏移量接近2 mm，向右的最大偏移量為0.93mm；C相觸頭存在向前偏移且最大偏移量為1.54mm，左右偏移量較小。分閘時(shí)，A相觸頭在X方向?yàn)檎蜻\(yùn)動(dòng)，Z方向?yàn)樨?fù)向運(yùn)動(dòng)，即存在向前和向左偏移且向前最大偏移量為0.98mm，向左最大偏移量為0.47mm；B相觸頭向后和向左偏移，向后的最大偏移量為1.12mm，向左的最大偏移量為0.8mm；C相觸頭只發(fā)生了微小的偏移運(yùn)動(dòng)，向前的最大偏移量為0.71mm，且最終基本回到原來位置。

從上述分析可知，被測(cè)斷路器三相觸頭在左右和前后偏移的運(yùn)動(dòng)過程存在明顯差異，且并非同時(shí)向同一個(gè)方向作偏移運(yùn)動(dòng)，說明并不是操作機(jī)構(gòu)連桿運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的，而是觸頭本身的運(yùn)動(dòng)或者是固定觸頭的絕緣支撐件的運(yùn)動(dòng)引起的三相觸頭運(yùn)動(dòng)的不一致性。這可能是由于三相觸頭系統(tǒng)或絕緣支撐件加工或裝配過程各零部件之間公差配合的差異，導(dǎo)致三相觸頭在運(yùn)動(dòng)過程中偏移幅值和方向有所不同。

5　三維測(cè)試方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述三維測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文利用魔方對(duì)該虛擬雙目視覺測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行精度考量。對(duì)魔方上A、B、C、D 4個(gè)點(diǎn)，首先利用Image-Pro Plus軟件提取其像素坐標(biāo)，分別代入式（1）得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)的世界坐標(biāo)，通過對(duì)這4個(gè)點(diǎn)的三維重建結(jié)果與實(shí)際的距離對(duì)比可得到重建的精度。表1為通過Image-Pro Plus軟件提取的左右圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)與三維重建出來的世界坐標(biāo)，表2為三維重建計(jì)算出來的距離與實(shí)際的距離對(duì)比。

表1　像素坐標(biāo)與重建坐標(biāo)

表2　重建距離與實(shí)際距離

表中可以看出，重建結(jié)果最小相對(duì)誤差為0.0789%，而最大誤差為2.734%，誤差大小在可接受范圍之內(nèi)。雙目視覺重建誤差來源主要有標(biāo)定誤差與特征點(diǎn)提取誤差，這些誤差主要來源于標(biāo)定板的制作、標(biāo)定準(zhǔn)確度、特征點(diǎn)提取準(zhǔn)確度等。

6　結(jié)束語

本文提出了一種中壓真空斷路器觸頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的三維測(cè)試技術(shù)，采用基于虛擬雙目立體視覺的測(cè)量方法對(duì)中壓真空斷路器觸頭系統(tǒng)的動(dòng)作過程進(jìn)行了三維測(cè)試，繪制出了中壓真空斷路器三維動(dòng)態(tài)曲線，該曲線可真實(shí)全面地反應(yīng)出斷路器觸頭系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程，測(cè)試結(jié)果可以為斷路器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和裝配工藝的改進(jìn)提供依據(jù)。

［1］吳忠良.高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展［J］.電氣開關(guān)，2011 （1）：1-3.

［2］宋建新，劉鳳麗.真空斷路器機(jī)械特性參數(shù)測(cè)量及驗(yàn)證［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，33（5）：380-382.

［3］陳建平，胡占強(qiáng)，蘇曉東.智能化斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)［J］.高壓電器，2014（4）：20.

［4］黃興泉，王偉，張欲曉，等.斷路器機(jī)械特性的高速攝像法檢測(cè)［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，38（5）：43-47.

［5］孫祥一，胡建，王鯤鵬，等.高速攝像三維圖像分析技術(shù)與應(yīng)用［J］.宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2010，30（6）：30-34.

［6］史瑞根.視差法射線圖像檢測(cè)系統(tǒng)的模型及誤差分析［J］.國外電子測(cè)量技術(shù)，2008，27（12）：4-6.

［7］張?jiān)?，張麗艷，楊博文.基于雙目立體視覺的無線柔性坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（7）：1613-1619.

［8］楊麗娜.基于雙目視覺的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法研究［D］.洛陽：河南科技大學(xué)，2009.

［9］NIT，ZHANGH，XU P，et al.Vision-based virtual force guidancefortele-robotic system［J］.Computers& Electrical Engineering，2013，39（7）：2135-2144.

［10］張瑞峰，張巍.改進(jìn)雙目視覺在柴油機(jī)缸蓋毛坯檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2011，34（8）：48-51.

［11］CHEN CL，TAI C L，LIO Y F.Virtual binocular vision systems to solid model reconstruction［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2007 （35）：379-384.

［12］YIS，AHUJAN.Anomnidirectional stereo vision system using a single camera［C］∥The 18th International Conference on Patten Recognition.IEEE，2006：861-865.

［13］張恒康，何玉明，張耿耿，等.一種單攝像機(jī)測(cè)量三維運(yùn)動(dòng)軌跡的方法［J］.固體力學(xué)學(xué)報(bào)，2010（31）：171-176.

［14］蘭太壽，李煒榮，劉向軍.基于虛擬雙目視覺的電器電磁機(jī)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)測(cè)試研究［J］.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2014，28 （1）：29-35.

［15］劉向軍，許雄，蘭太壽.電磁機(jī)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)特性測(cè)試及數(shù)據(jù)處理與分析［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2014，35（10）：2208-2215.

［16］ZHANG Z.A flexible new technique for camera calibration［J］.Pattern Analysis and Machine Intelligence IEEE Transactions，2000，22（11）：1330-1334.

（編輯：莫婕）

Three-dimensional dynamic test for the contact system of medium voltage circuit breaker

QIU Caiyuan，XU Xiong，LIU Xiangjun
（College of Electrical Engineering&Automation，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350116，China）

The contact movement of the circuit breaker is a process that occurs in threedimensional space.In the past，the dynamic tests of circuit breaker contact mainly focus on one or two dimension test，which only reflects dynamic process in the main movement direction of circuit breaker contact.In order to restore the three-dimensional movement of circuit breaker contact system，a three-dimensional test system based on virtual binocular vision is designed.It consists of a high speed camera and two plane mirrors with certain angle.The dynamic test of the contact movement of the medium voltage vacuum circuit breaker ZN86A（VEB）-12 is carried out. By extracting feature points，stereo matching and 3D reconstruction，the movement characteristic curves of the contacts are obtained and the movement processes of three phase contacts are analyzed.The results show that the left-right and front-back offset motion of the contacts are found during the on-off process of the tested circuit breaker and the offset motion of three phase contacts differs from each other.The three-dimensional test results will provide basis for the optimum design and assembling for the circuit breaker.

mediumvoltagecircuitbreaker；contactsystem；dynamiccharacteristic；threedimensional test

A

1674-5124（2016）08-0033-06

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.08.007

2015-10-23；

2015-12-02

福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013J01177）

邱才元（1989-），男，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)橹悄茈娖骷霸诰€監(jiān)測(cè)技術(shù)。