CN110689522A - 基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***及方法 - Google Patents

基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，包括处理器、测量子***、双目摄像机和滑轨；滑轨用于安装待测电缆；双目摄像机设置在所述滑轨一端，用于拍摄待测电缆的截面图像；双目摄像机输出口与测量子***输入端电性连接；测量子***输出端与处理器输入端电性连接；处理器用于计算并输出待测电缆各层厚度。本发明提供的一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，通过双目摄像机对电缆横截面图片进行拍摄，再利用图像分析处理单元对采集到的图像进行圆曲线拟合处理，最后由处理器对电缆各层材料厚度的计算，完成各层材料厚度的测量，测量得到的结果精度高，有效节省了人力、物力，大大降低了工人的劳动强度。

Description

基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***及方法
技术领域
本发明涉及电缆切割应用技术领域，更具体的，涉及一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，还涉及一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法。
背景技术
现有的电力电缆的由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成：线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分；绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分；15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。
目前，针对于电缆各层的剥离技术一般采用人工用刀按照经验感觉逐层剥掉电缆保护层、铜屏蔽层、半导电层、电缆主绝缘层等多层，切开的厚度容易受到人的主观情绪的影响，且工艺复杂容易出错，存在精确度低，费时费力的问题。
发明内容
本发明为克服现有的通过人工用刀对电缆各层进行剥离的方法，存在精确度低、费时费力的技术缺陷，提供一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***。
本发明还提供一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，包括处理器、测量子***、双目摄像机和滑轨；其中：
所述滑轨用于安装待测电缆；
所述双目摄像机设置在所述滑轨一端，用于拍摄待测电缆的截面图像；
所述双目摄像机输出口与所述测量子***输入端电性连接；
所述测量子***输出端与所述处理器输入端电性连接；
所述处理器用于计算并输出待测电缆各层厚度。
其中，所述***还包括控制器和切割电机；其中：
所述控制器输入端与所述处理器输出端电性连接；
所述控制器输出端与所述切割电机电性连接；
所述切割电机用于垂直切割所述滑轨上的待测电缆。
其中，所述的测量子***包括图像采集单元和图像分析处理单元；其中：
所述图像采集单元输入端与所述双目摄像机输出口电性连接；
所述图像分析处理单元输入端与所述图像采集单元输出端电性连接；
所述图像分析处理单元输出端与所述处理器输入端电性连接。
其中，所述的处理器为PC机；所述的双目摄像机采用双目工业相机。
其中，所述的控制器采用PLC控制器。
基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，包括以下步骤：
S1：双目摄像机获取待测电缆截面图像；
S2：测量子***对截面图像进行处理，获取各层数据信息；
S3：处理器计算并输出待测电缆各层厚度。
其中，在所述步骤S2中，由图像采集单元采集双目摄像机获取的待测电缆截面图像并交由图像分析处理单元进行处理，具体处理过程为：
S21：采用Bouguet极限校正算法获得校正图像；
S22：对校正图像进行直方图均衡化处理，增强图像质量；
S23：对图像进行降噪滤波处理；
S24：对降噪滤波过的图像采用canny算法进行边缘检测，获取图像边缘；
S25：采用hough算法对圆曲线进行拟合，从而完成待测电缆截面图像的分析处理。
其中，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：处理器获取处理完的截面图像；
S32：在拟合得到的最外层圆上选取一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L1；
S33：在最外层拟合圆上选取另外一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L2；
S34：L1和L2的交点为圆心O，圆心向各个方向做N条半径放射线，每条放射线与电缆截面的每个拟合圆均有交点，计算每个交点与圆心O的长度；
S35：若电缆有n层，则得到n个半径，相邻两层间半径之差则为该层的厚度，即每一层得到的N个值；
S36：每层最大值、最小值的干扰，求取每层所有值的均值，得到的平均值作为该层的厚度；
S37：输出每层的测量结果。
其中，所述方法还包括以下步骤：
S4：处理器根据得到的待测电缆各层厚度数据传输至控制器；
S5：根据得到的各层厚度数据，控制器驱动切割电机对待测电缆进行切割。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***及方法，通过双目摄像机对电缆横截面图片进行拍摄，再利用图像分析处理单元对采集到的图像进行圆曲线拟合处理，最后由处理器对电缆各层材料厚度的计算，完成各层材料厚度的测量，测量得到的结果精度高；且测量过程均由***智能完成，有效节省了人力、物力，大大降低了工人的劳动强度。
附图说明
图1为基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***的结构连接示意图；
图2为基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***模块连接示意图；
图3为基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法流程示意图；
图4为图像分析处理单元处理图像的效果图；
图5为实施例2所述图像的示意图；
其中：1、处理器；2、测量子***；21、图像采集单元；22、图像分析处理单元；3、双目摄像机；4、滑轨；5、待测电缆；6、控制器；7、切割电机。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，包括处理器1、测量子***2、双目摄像机3和滑轨4；其中：
所述滑轨4用于安装待测电缆5；
所述双目摄像机3设置在所述滑轨4一端，用于拍摄待测电缆5的截面图像；
所述双目摄像机3输出口与所述测量子***2输入端电性连接；
所述测量子***2输出端与所述处理器1输入端电性连接；
所述处理器1用于计算并输出待测电缆5各层厚度。
在具体实施过程中，双目摄像机3与所述滑轨4正向相对且位于同一水平面上；滑轨4用于放置和固定电缆，其固定在工作台上。
更具体的，所述***还包括控制器6和切割电机7；其中：
所述控制器6输入端与所述处理器1输出端电性连接；
所述控制器6输出端与所述切割电机7电性连接；
所述切割电机7用于垂直切割所述滑轨4上的待测电缆5。
更具体的，所述的测量子***2包括图像采集单元21和图像分析处理单元22；其中：
所述图像采集单元21输入端与所述双目摄像机3输出口电性连接；
所述图像分析处理单元22输入端与所述图像采集单元21输出端电性连接；
所述图像分析处理单元22输出端与所述处理器1输入端电性连接。
更具体的，所述的处理器1为PC机；所述的双目摄像机3采用双目工业相机。
更具体的，所述的控制器6采用PLC控制器。
实施例2
更具体的，在实施例1的基础上，如图3所示，基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，包括以下步骤：
S1：双目摄像机3获取待测电缆5截面图像；
S2：测量子***2对截面图像进行处理，获取各层数据信息；
S3：处理器1计算并输出待测电缆5各层厚度。
更具体的，如图4所示，在所述步骤S2中，由图像采集单元21采集双目摄像机3获取的待测电缆截面图像并交由图像分析处理单元22进行处理，具体处理过程为：
S21：采用Bouguet极限校正算法获得校正图像；
S22：对校正图像进行直方图均衡化处理，增强图像质量；
S23：对图像进行降噪滤波处理；
S24：对降噪滤波过的图像采用canny算法进行边缘检测，获取图像边缘；
S25：采用hough算法对圆曲线进行拟合，从而完成待测电缆截面图像的分析处理。
更具体的，如图5所示，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：处理器1获取处理完的截面图像；
S32：在拟合得到的最外层圆上选取一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L1；
S33：在最外层拟合圆上选取另外一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L2；
S34：L1和L2的交点为圆心O，圆心向各个方向做16条半径放射线，每条放射线与电缆截面的每个拟合圆均有交点，计算每个交点与圆心O的长度；
S35：若电缆有n层，则得到n个半径，相邻两层间半径之差则为该层的厚度，即每一层得到的16个值；
S36：每层最大值、最小值的干扰，求取每层所有值的均值，得到的平均值作为该层的厚度；
S37：输出每层的测量结果。
在具体实施过程中，通过双目摄像机3对电缆横截面图片进行拍摄，再利用图像分析处理单元22对采集到的图像进行圆曲线拟合处理，最后由处理器1对电缆各层材料厚度的计算，完成各层材料厚度的测量。以参数为ZR-YJLW031×630mm2 64/110kV的电缆为例，将各层材料厚度的测量数据与真实数据对比，结果如表1所示：
表1测量数据与真实数据对比表
Figure BDA0002181462210000051
Figure BDA0002181462210000061
根据表中可知，测量得到的结果精度高，且精确到毫米级别，提高切割电缆时的工艺水平同时结构简单，可配合其他设备完成电缆的自动剥离，大大降低工人劳动强度。
实施例3
更具体的，所述方法还包括以下步骤：
S4：处理器1根据得到的待测电缆5各层厚度数据传输至控制器6；
S5：根据得到的各层厚度数据，控制器6驱动切割电机7对待测电缆5进行切割。
在具体实施过程中，根据基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***及方法得到的各层厚度数据，由控制器6智能地实现电缆的切割，精确度高，大大降低了工人的劳动强度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，其特征在于：包括处理器(1)、测量子***(2)、双目摄像机(3)和滑轨(4)；其中：
所述滑轨(4)用于安装待测电缆(5)；
所述双目摄像机(3)设置在所述滑轨(4)一端，用于拍摄待测电缆(5)的截面图像；
所述双目摄像机(3)输出口与所述测量子***(2)输入端电性连接；
所述测量子***(2)输出端与所述处理器(1)输入端电性连接；
所述处理器(1)用于计算并输出待测电缆(5)各层厚度。
2.根据权利要求1所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，其特征在于：还包括控制器(6)和切割电机(7)；其中：
所述控制器(6)输入端与所述处理器(1)输出端电性连接；
所述控制器(6)输出端与所述切割电机(7)电性连接；
所述切割电机(7)用于垂直切割所述滑轨(4)上的待测电缆(5)。
3.根据权利要求2所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，其特征在于：所述的测量子***(2)包括图像采集单元(21)和图像分析处理单元(22)；其中：
所述图像采集单元(21)输入端与所述双目摄像机(3)输出口电性连接；
所述图像分析处理单元(22)输入端与所述图像采集单元(21)输出端电性连接；
所述图像分析处理单元(22)输出端与所述处理器(1)输入端电性连接。
4.根据权利要求3所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，其特征在于：所述的处理器(1)为PC机；所述的双目摄像机(3)采用双目工业相机。
5.根据权利要求4所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的***，其特征在于：所述的控制器(6)采用PLC控制器。
6.根据权利要求5所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：双目摄像机(3)获取待测电缆(5)截面图像；
S2：测量子***(2)对截面图像进行处理，获取各层数据信息；
S3：处理器(1)计算并输出待测电缆(5)各层厚度。
7.根据权利要求6所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，由图像采集单元(21)采集双目摄像机(3)获取的待测电缆(5)截面图像并交由图像分析处理单元(22)进行处理，具体处理过程为：
S21：采用Bouguet极限校正算法获得校正图像；
S22：对校正图像进行直方图均衡化处理，增强图像质量；
S23：对图像进行降噪滤波处理；
S24：对降噪滤波过的图像采用canny算法进行边缘检测，获取图像边缘；
S25：采用hough算法对圆曲线进行拟合，从而完成待测电缆(5)截面图像的分析处理。
8.根据权利要求7所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：处理器(1)获取处理完的截面图像；
S32：在拟合得到的最外层圆上选取一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L1；
S33：在最外层拟合圆上选取另外一个像素点，与该拟合圆的其他每一个像素点做测距运算，得到最长的直径为L2；
S34：L1和L2的交点为圆心O，圆心向各个方向做N条半径放射线，每条放射线与电缆截面的每个拟合圆均有交点，计算每个交点与圆心O的长度；
S35：若电缆有n层，则得到n个半径，相邻两层间半径之差则为该层的厚度，即每一层得到的N个值；
S36：每层最大值、最小值的干扰，求取每层所有值的均值，得到的平均值作为该层的厚度；
S37：输出每层的测量结果。
9.根据权利要求8所述的基于双目机器视觉测量电缆各层厚度的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4：处理器(1)根据得到的待测电缆(5)各层厚度数据传输至控制器(6)；
S5：根据得到的各层厚度数据，控制器(6)驱动切割电机(7)对待测电缆(5)进行切割。
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