CN105784718A - 一种成品电缆外观检查设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成品电缆外观检查设备，包括上位机、图像获取单元、放线轮、收线轮、第一辅助线轮和第二辅助线轮，电缆从放线轮引出后，绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮，绕制在收线轮上，使同一截线缆三次经过图像采集区域，电缆经过图像采集获取单元采集区域时，图像获取单元采集电缆图像，并交由上位机分析处理，当上位机认定为瑕疵电缆时，发出停车信号，使收线轮和放线轮停止工作。采用机器识别的电缆外观瑕疵的方式，避免了人工效率低下和错误率高的问题。

Description

一种成品电缆外观检查设备

技术领域

本发明属于电缆外观检查技术领域，涉及到图像处理技术，具体涉及一种成品电缆外观检查设备。

背景技术

成品电缆外观检查是电缆生产工艺中的重要一环，目前，成品电缆外观检查靠人工进行，在检查过程中，电缆的两端分别是放线轮和收线轮，放线轮和收线轮保持同样的线速度，使线缆保持绷紧状态，依靠人工对线缆的外观进行检查。这种人工检查方式极易出现视觉疲劳，而且不能检查到视线看不到的另一面，随着电缆产品对表面质量的要求越来越严格，加工成品的电缆外观出现毛刺、裂缝、斑点等瑕疵，成了电缆质量问题的一个关键，迫切需要解决。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种成品电缆的外观检查设备，通过机器视觉检验的方式代替传统的人工检验，解决了传统人工检验方式效率低下，容易出错的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种成品电缆外观检查设备，包括上位机、图像获取单元、放线轮、收线轮、第一辅助线轮和第二辅助线轮，电缆从放线轮引出后，绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮，绕制在收线轮上，使同一截线缆三次经过图像采集区域，电缆经过图像采集获取单元采集区域时，图像获取单元采集电缆图像，并交由上位机分析处理，当上位机认定为瑕疵电缆时，发出停车信号，使收线轮和放线轮停止工作。所述检查设备还包括背景面板，所述背景面板为白色，为图像采集区域的背景面板，设置在线缆的下方或者侧边。所述图像获取单元包括抓拍控制器、摄像机、图像采集卡和照明设备，抓拍控制器控制图像采集卡采集图像并数字化后传上位机。所述摄像机为CCD摄像机或CMOS图像传感器。所述CCD摄像机采用单色摄像机。所述检查设备还包括白光LED光源，光源的入射光线与电缆轴心的夹角α为：

其中，d_min为预先设置的电缆瑕疵范围的最小直径。所述白光LED光源采用低角度条形光源照明，条形光源在10到15度。

本发明有益效果是:(1)采用机器识别的电缆外观瑕疵的方式，避免了人工效率低下和错误率高的问题。(2)通过设置辅助线轮，使图像采集不存在盲区，保证外观检查的全面。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施例一的检查设备结构图。

图2是本发明的具体实施例二的电缆外观检查区域的排布图。

其中，1第一辅助线轮、2第二辅助线轮、3背景面板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

具体实施例一：本实施例的电缆外观检查设备包括上位机、图像获取单元、放线轮、收线轮、背景面板、专用光源、第一辅助线轮和第二辅助线轮，在外观检查设备开始工作之前，需要先将线缆的两端在放线轮和收线轮上固定好，工作时，使放线轮和收线轮保持相同的线速度，线缆经过检测区域时处于绷直状态。在外观检测区域设置背景面板，电缆从背景面板经过时，图像获取单元获取电缆的图像，并将图像上传至上位机，上位机对图像进行分析处理，当检测认定属于次品时，发出停车信号，使放线轮和收线轮停止转动，并发出报警信号提醒工作人员处理。

背景面板采用白色面板，因为电缆线都为有色电缆，使用白色背景板可以增强图片的对比度，便于机器识别，提高检查精度。一般的外观检测都只进行一次图像识别，本发明采用的电缆外观检查设备采用三次识别工序，而且将三次检测工序融合在一个检查设备之中，不增加工艺成本和设备成本。如图1所示，为本发明电缆经过检测区域时的走向图，线缆从放线轮一端引出后，从第一辅助线轮绕过后，再从第二辅助线缆绕出，最后卷在收线轮上。背景板设置在线缆的下方，从上侧提取图像。只要控制好收放线轮的速度和图像获取单元获取图像的时间间隔，可以保证同一截电缆被检查三次，而且没有增加图像处理的数据量。

图像获取单元包括抓拍控制器、CCD摄像机，图像采集卡，事件的触发机制为内部时钟触发，通过调节内部时钟信号来控制抓取频率，内部时钟将触发信号给抓拍控制器，抓拍控制器控制图像采集卡采集电缆图像并数字化后传送到上位机，完成对电缆实时图像的采集。

采用功率为1W的白光LED作为专用光源，通过光源照射抑制图像中不需要的部分，突现目标区域的重要特征。不同的角度照射对获取图像的质量及其重要。假设电缆的直径为m(单位mm)，将电缆的表面出现瑕疵的，瑕疵深度和高度大于1mm，长度大于n,n至少占直径长度的1/5的电缆，看作是问题电缆，需要停车检修。根据已知条件即可以计算出电缆瑕疵的最小直径d_min和入射光线与轴心的夹角，即入射角α。

$d_{\min }=2\sqrt{\frac{1}{5}{\left(\frac{m}{2}\right)}^2}$

取上述的入射角来照射电缆，电缆表面的瑕疵部分会产生较大的阴影面积，显示非常明显的阴影特征。因此，在采用高亮白光照射电缆的表面时，光源与镜头轴心的夹角应大于α、小于90度，夹角越接近90度时，瑕疵的边缘轮廓会越来越清晰。

CCD摄像机采用单色摄像机，单色摄像机只包含单一的强度部分，图像处理起来较为简单，处理时间较短，且成本较彩色摄像机优惠。

图像采集卡对摄像机输出的目标物的视频信号进行实时采集，经A/D转换后将数字图像存放在图像存储单元的一个或多个通道中，根据接收到的计算机发出的指令，将某一帧图像静止在图像存储通道中，即采集或捕获了一帧图像，最后上位机对采集的图像进行处理。

本实施例的检查流程如下：首先将需要检查的线缆固定在放线轮和收线轮上，在检查区域，也即背景面板衬底区域，设置第一辅助线轮和第二辅助线轮，线缆绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮，检查设备启动后，由内部时钟信号控制抓取图像频率，然后上位机对图像进行处理，当检测到裂缝、尖刺等问题时，向执行机构发送停车信号，使放线轮和收线轮停止运转，提醒工作人员处理。

具体实施例二：本实施例的主要设计思路是：采用专用光源照射电缆的上、下侧面，使整个线缆不存在阴影区域，摄像头采集待测电缆上下侧面的图像，上位机对采集的图像进行处理，判断是否有毛刺、裂缝、斑点等现象，并在LED显示屏上显示缺陷图像，向工作人员发出报警信号。

本实施例的电缆外观检查设备包括上位机、图像获取单元、放线轮、收线轮、背景面板、专用光源、第一辅助线轮和第二辅助线轮，在外观检查设备开始工作之前，需要先将线缆的两端在放线轮和收线轮上固定好，工作时，使放线轮和收线轮保持相同的线速度，线缆经过检测区域时处于绷直状态。在外观检测区域设置背景面板，电缆从背景面板经过时，图像获取单元获取电缆的图像，并将图像上传至上位机，上位机对图像进行分析处理，当检测认定属于次品时，发出停车信号，使放线轮和收线轮停止转动，并发出报警信号提醒工作人员处理。

如图2所示，为本发明的电缆外观检查区域的排布图，电缆从放线轮出来后，绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮后，绕制在收线轮上，在线缆的一侧设置白色的背景板，线缆一般都是有色线缆，用白色打底，可以增强对比度，使线缆轮廓清晰。因为线缆在绕过第一辅助线轮后，背向背景板的一面是在绕过第一辅助线轮面向背景板的一面，因此，只要取好拍摄角度，就可以在一副图像中显示电缆的上下或者内外两个侧面。背景面板设置在线缆的侧面。本实施例采用的电缆外观检查设备可以同时检查线缆的上下两个侧面，没有采用多次拍照后者多个设备的方法，而是将两次拍照通过机械结构的改进通过一次获取图像完成，没有增加设备成本和时间成本。

由于CMOS图像传感器对每一个像素点都有一个单独的放大器进行转换，在短时间内能够处理大量的数据，应用在本实施例的图像采集单元中，可以提高整个检查工艺的速度，因此，本实施例采用CMOS数字图像传感器OV7620作为采集图像的传感器。

采用功率为1W的白光LED作为外部光源，通过光源照射抑制图像中不需要的部分，突现目标区域的重要特征。不同的角度照射对获取图像的质量及其重要。假设电缆的直径为m(单位mm)，将电缆的表面出现瑕疵的，瑕疵深度和高度大于1mm，长度大于n,n至少占直径长度的1/5的电缆，看作是问题电缆，需要停车检修。根据已知条件即可以计算出电缆瑕疵的最小直径d_min和入射光线与轴心的夹角，即入射角α。

$d_{\min }=2\sqrt{\frac{1}{5}{\left(\frac{m}{2}\right)}^2}$

取上述的入射角来照射电缆，电缆表面的瑕疵部分会产生较大的阴影面积，显示非常明显的阴影特征。因此，在采用高亮白光照射电缆的表面时，光源与镜头轴心的夹角应大于α、小于90度。本实施例光源采用低角度条形光源照明，条形光源在10到15度。

本实施例采用一对LED光源对线缆的上下两个侧面同时进行照射，两个光源的照射角度在一对平行线上，方向相反。

本实施例的检查流程如下：首先将需要检查的线缆固定在放线轮和收线轮上，在检查区域，也即背景板衬底区域，设置第一辅助线轮，线缆从放线轮出来，绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮后，绕制在收线轮上，检查设备启动后，由内部时钟信号控制抓取图像频率，然后主控单元对图像进行处理，当检测到裂缝、毛刺、斑点等问题时，向执行机构发送停车信号，使放线轮和收线轮停止运转，提醒工作人员处理。其中主控单元的报警信号输出电路的输出触发执行机构为收线架和绞线架的电源电路，当检测到问题电缆时，通过断开绞线架供电电源，使绞线架停车。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种成品电缆外观检查设备，其特征在于,包括上位机、图像获取单元、放线轮、收线轮、第一辅助线轮和第二辅助线轮，电缆从放线轮引出后，绕过第一辅助线轮和第二辅助线轮，绕制在收线轮上，使同一截线缆三次经过图像采集区域，电缆经过图像采集获取单元采集区域时，图像获取单元采集电缆图像，并交由上位机分析处理，当上位机认定为瑕疵电缆时，发出停车信号，使收线轮和放线轮停止工作。

2.根据权利要求1所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述检查设备还包括背景面板，所述背景面板为白色，为图像采集区域的背景面板，设置在线缆的下方或者侧边。

3.根据权利要求1所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述图像获取单元包括抓拍控制器、摄像机、图像采集卡和照明设备，抓拍控制器控制图像采集卡采集图像并数字化后传上位机。

4.根据权利要求3所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述摄像机为CCD摄像机或CMOS图像传感器。

5.根据权利要求4所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述CCD摄像机采用单色摄像机。

6.根据权利要求1所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述检查设备还包括白光LED光源，光源的入射光线与电缆轴心的夹角α为：

其中，d_min为预先设置的电缆瑕疵范围的最小直径。

7.根据权利要求6所述的成品电缆外观检查设备，其特征在于，所述白光LED光源采用低角度条形光源照明，条形光源在10到15度。