一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法
2023-10-10 20:54:44
專利名稱：一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法
技術領域：
本發明屬於電纜和光纜絕緣和護套材料厚度的測量方法，無論被測量的電纜或光纜絕緣和護套的生產材料是鋼性，還是柔性的，都可以在不施加外力情況下測量，特別適用於那些在受力情況下會發生形變或損壞電纜和光纜絕緣和護套材料，本方法符合 GB2951-2008對電纜和光纜絕緣和護套材料厚度的測試要求，同時該方法也可適用於其他管狀物體的管壁厚度精確測量。
背景技術：
國家對電纜和光纜絕緣和護套的幾何參數有明確的標準，並給出了最低限和最高限，生產廠家必須嚴格按照此標準來指導電纜和光纜的工業化生產，以保證安全。電纜絕緣層厚度低於國家標準最低限可導致絕緣參數達不到要求，引起火災等惡性安全事故，電纜和光纜護套厚度低於國家標準最低限會致使保護失去作用，從而導致電纜或光纜損壞。反之，如果電纜或光纜絕緣和護套材料厚度超過國家標準最高限，會造成材料浪費，企業生產利潤下降，同時也會影響電纜或光纜性能，甚至也可能會造成安全事故。目前國內測量方法無外乎二種，一種傳統的基於機械投影儀人工測量，另一種基於掃描儀數字圖像採集的計算機測量。然而到目前為止，計量和質檢等部門對電纜和光纜絕緣和護套材料厚度等幾何參數的測量仍然採用的是傳統的基於機械投影儀的人工測量方法，該方法測量手段效率低，測量精度難以提高，無法適合用大批量樣品的測量。目前也有發明者採用掃描儀對電纜和光纜絕緣和護套材料進行數字圖像採集，然後進行計算機測量的方法，但掃描儀無法對被測物進行光學放大或縮小，同時目前掃描儀解析度過低無法對被測物更高精度的測量，特別是被測特的物理尺寸較小時，而目前電纜、光纜的很大部份絕緣和護套材料尺寸非常小。從安全角度來講，國內計量和質檢等部門非常希望擁有快速、高精度的檢測方法， 使測量結果更精確，測量效率更高。從節省材料的角度來考慮，生產廠家對電纜和光纜絕緣和護套材料厚度的檢測更加關心，所以對電纜和光纜絕緣和護套材料厚度進行快速、高精度檢測也是十分必要的，對檢測方法的要求更加迫切。本發明涉及一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法，它利用一組可放大縮小光學鏡頭、一臺數字圖像採集器(如工業相機)、一臺計算機或數字處理設備、一組不同顏色的背景光源和一組標準尺。本方法主要的特徵是先將標準尺由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像二值化處理、輪廓提取和標準尺長度；其次將電纜或光纜的絕緣或護套材料切片由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像二值化處理、 輪廓提取和電線電纜絕緣層厚度；然後通過對比運算得到電線電纜絕緣層的真實厚度。根據測量的精度要求來設置光學鏡頭的放大或縮小倍數和選擇數字圖像採集器(如工業相機)的像素解析度，根據待測電線電纜的顏色選擇反差較大的背景光源。本發明方法實現簡單，測量速度快，測量結果可靠、精度高。
發明內容
本發明的目的是提供一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法，且測量結果精度高，不會受被測量目標生產材料、本身的毛刺及形狀不均勻等原因影響。為了實現上述目的，本發明由一組可放大縮小光學鏡頭、一臺數字圖像採集器(如工業相機)、一臺計算機或數字處理設備、一組不同顏色的背景光源和一組標準尺具組成， 利用程序處理功能自動測量電纜和光纜絕緣和護套材料厚度。該發明的特點是先將標準尺由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和標準尺具長度；其次將電纜或光纜的絕緣或護套材料切片由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和電線電纜絕緣層厚度；然後通過對比運算得到電線電纜絕緣層的真實厚度，顯示測量結果，並將測量結果數據和標註過的圖片生成記錄報告。上述具體的方法是
1)沿著與電纜導體或光纜軸線相垂直的平面切取薄片；
2)對被測量目標進行預處理，選擇內外壁光滑程序最好的切片；
3)根據被測量目標物理尺寸檢查測量裝置是否需要調整，若需要進行調整，則進入步驟4)，否則直接進行測量，進入步驟8)；
4)根據被測量目標尺寸大小選擇標準尺具；
5)根據被測量目標尺寸大小和精度要求選擇光學鏡頭縮小或放大倍數；
6)根據被測量目標顏色選擇背景光源顏色；
7)初始化測量裝置，並保存系統參數；
8 )將被測量目標放到測量臺中央位置，開始測量； 9)將測量結果數據和標註過的圖片生成記錄報告。
圖1是被測量目標圖示圖2是被測量目標輪廓圖示
圖3是被測量目標有效測量點圖示
具體實施例方式下方結合說明書附圖和實施步驟對本發明作進一步詳細闡述，但以下敘述不能理解為對本發明的限制。本發明根據被測量電纜和光纜絕緣和護套材料切片、尺寸以及測量精度要求，選擇合適的標準尺具、背景光源和光學鏡頭放大或縮小倍數，同時打開數據處理器，輸入所測量樣品的編號、名稱和其他必要的信息即可，本發明的方法自動對樣品進行測量並得出結果數據，經系統專家軟體分析數字圖像採集器(如工業相機)所獲得的數字圖像，然後對數字圖像進行濾波、二值化處理，邊緣檢測，識別並提取被測量目標的輪廓，最後經過數據分析處理後自動生成測量記錄報告，即測得如附圖1所示電纜和光纜絕緣和護套材料的最小厚度。 本發明的具體實施步驟如附圖4所示，描述如下
1)沿著與電纜導體或光纜軸線相垂直的平面切取薄片，切片具體數量視需求而定；
2)對被測量目標進行目測，選擇內外壁光滑程序最好的切片；
3)根據被測量目標的物理尺寸檢查測量裝置是否需要調整，若需要進行調整，則進入步驟4)，否則進入步驟11)，直接進行測量；
4)根據被測量目標尺寸大小選擇標準尺具；
5)根據被測量目標尺寸大小和精度要求選擇光學鏡頭縮小或放大倍數；
6)根據被測量目標顏色選擇背景光源顏色；
7)將標準尺具放到於顯微鏡測量平臺適當位置，具體位置以成像居中為宜，一般選擇放在測量平臺中央位置；
8)啟動數字圖像採集器(如工業相機)；
9)啟動數據處理器；
10)初始化測量裝置，並保存系統參數，系統參數包括標準尺具長度物理尺寸 h (單位微米，視精度需求而定)、標準尺具長度像素尺寸『(單位像素)和測量裝置的其
他參數，其他參數包括但不限於數字圖像採集器(如工業相機)捕獲參數、白平衡、機械位
置等；
11)若數字圖像採集器(如工業相機)未啟動，則啟動；
12)若數據處理器未啟動，則啟動；
13)將被測量目標放到於顯微鏡測量平臺適當位置，具體位置以成像居中為宜，一般選擇放在測量平臺中央位置；
14)輸入測量樣的編號、名稱等信息，系統專家軟體自動檢測手動設定光學顯微鏡放大倍數、數字圖像採集器(如工業相機)解析度、背景光源顏色等系統參數是否合理，若不合理則提示並給出參考值；
15)採集樣品數字圖像；
16)數據處理器對步驟15)所獲得數字圖像通過濾波方法降低數字圖像背景噪聲；
17)數據處理器對步驟16)所獲得數字圖像通過二值化處理得到一個黑白二元色的數字圖像，為了使數字圖像更接近被測量目標真實形狀，以線性化來改變像素的灰度值分布圖，並加強明暗對比，然後選擇一個合理灰度臨界值，如果是數字圖像某一點像素本身灰度大於它，則將該點像素設為白點，否則設為黑點，即可完成數字圖像二值化，得到如附圖1 所示數字圖像；
18)數據處理器對步驟17)所獲得黑白二元的數字圖像進行邊緣檢測；
19)根據步驟18)邊緣檢測結果提取電纜和光纖絕緣和護套材料切片的輪廓圖，如附圖 2所示；
20)數據處理器將附圖2內側輪廓分別用表示，附圖2外側輪廓分別用 PWllPW2l--^PWm 表示；21)數據處理器計算到附圖2外側輪廓的最小距離分別為<，式，…,之 ，求得力為,…式的最小值式即為被測量目標最薄處厚度，以第i點為第1點，每隔60·再取一點，共取 6 點，即如附圖 3 所示Pil，灼2，Pi3，Pi4，PiS，J i6 ,1 ,/ ,! ,! ,! ,! 至附圖 2
外側輪廓的最小距離分別為勾為2為3為,，知A6 ,
6
則d H (1)
式(ι)結果即為被測量目標的厚度(單位像素)；
22)數據處理器將rf與I5、『進行對比運算， d ,
i =「h (2)
式(2)結果即為被測量目標的實際厚度(單位微米，與4單位相同)
23)將測量結果數據、步驟14)輸入的必要信息和標註過的圖片生成記錄報告。
權利要求
1.一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法，由一組可放大縮小光學鏡頭、一臺數字圖像採集器(如工業相機)、一臺計算機或數字處理設備、一組不同顏色的背景光源和一組標準尺具組成，利用程序處理功能自動測量電纜和光纜絕緣和護套材料厚度。該發明的特點是先將標準尺由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和標準尺具長度；其次將電纜或光纜的絕緣或護套材料切片由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和電線電纜絕緣層厚度；然後通過對比運算得到電線電纜絕緣層的真實厚度，顯示測量結果，並將測量結果數據和標註過的圖片生成記錄報告。
2.如權利要求1所述，該發明具體實現的步驟如下1)沿著與電纜導體或光纜軸線相垂直的平面切取薄片，切片具體數量視需求而定；2)對被測量目標進行目測，選擇內外壁光滑程序最好的切片；3)根據被測量目標的物理尺寸檢查測量裝置是否需要調整，若需要進行調整，則進入步驟4)，否則進入步驟11)，直接進行測量；4)根據被測量目標尺寸大小選擇標準尺具；5)根據被測量目標尺寸大小和精度要求選擇光學鏡頭縮小或放大倍數；6)根據被測量目標顏色選擇背景光源顏色；7)將標準尺具放到於顯微鏡測量平臺適當位置，具體位置以成像居中為宜，一般選擇放在測量平臺中央位置；8)啟動數字圖像採集器(如工業相機)；9)啟動數據處理器；10)初始化測量裝置，並保存系統參數，系統參數包括標準尺具長度物理尺寸 h (單位微米，視精度需求而定)、標準尺具長度像素尺寸『(單位像素)和測量裝置的其他參數，其他參數包括但不限於數字圖像採集器(如工業相機)捕獲參數、白平衡、機械位置等；11)若數字圖像採集器(如工業相機)未啟動，則啟動；12)若數據處理器未啟動，則啟動；13)將被測量目標放到於顯微鏡測量平臺適當位置，具體位置以成像居中為宜，一般選擇放在測量平臺中央位置；14)輸入測量樣的編號、名稱等信息，系統專家軟體自動檢測手動設定光學顯微鏡放大倍數、數字圖像採集器(如工業相機)解析度、背景光源顏色等系統參數是否合理，若不合理則提示並給出參考值；15)採集樣品數字圖像；16)數據處理器對步驟15)所獲得數字圖像通過濾波方法降低數字圖像背景噪聲；17)數據處理器對步驟16)所獲得數字圖像通過二值化處理得到一個黑白二元色的數字圖像，為了使數字圖像更接近被測量目標真實形狀，以線性化來改變像素的灰度值分布圖，並加強明暗對比，然後選擇一個合理灰度臨界值，如果是數字圖像某一點像素本身灰度大於它，則將該點像素設為白點，否則設為黑點，即可完成數字圖像二值化，得到如附圖1 所示數字圖像；18)數據處理器對步驟17)所獲得黑白二元的數字圖像進行邊緣檢測；19)根據步驟18)邊緣檢測結果提取電纜和光纖絕緣和護套材料切片的輪廓圖，如附圖 2所示；20)數據處理器將附圖2內側輪廓分別用Pl·^ ,-%!^ 表示，附圖2外側輪廓分別用 Pwl'Pw2'-'PWm 表示；21)數據處理器計算押到附圖2外側輪廓的最小距離分別為4為,…式 ，求得4為,…式的最小值為即為被測量目標最薄處厚度，以第i點為第1點，每隔60。再取一點，共取6點，即如附圖3所示Pil,/ ,Pi4Ji5,灼6 ,Pil,灼2，灼3>/^釣5,灼6至附圖2 外側輪廓的最小距離分別為4為^則
全文摘要
本發明涉及一種電纜和光纜絕緣和護套材料厚度測量方法，它利用一組可放大縮小光學鏡頭、一臺數字圖像採集器(如工業相機)、一臺計算機或數字處理設備、一組不同顏色的背景光源和一組標準尺。本方法主要的特徵是先將標準尺由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和標準尺長度；其次將電纜或光纜的絕緣或護套材料切片由光學鏡頭縮小或放大至合適大小的圖像，通過數字圖像採集器(如工業相機)採集到數字圖像，將數字圖像傳輸給計算機或數字處理器完成圖像濾波、二值化處理、輪廓提取和電線電纜絕緣層厚度；然後通過對比運算得到電線電纜絕緣層的真實厚度。根據測量的精度要求來設置光學鏡頭的放大或縮小倍數和選擇數字圖像採集器(如工業相機)的像素解析度，根據待測電線電纜的顏色選擇反差較大的背景光源。本發明方法實現簡單，測量速度快，測量結果可靠、精度高。
文檔編號G01B11/06GK102226687SQ20111008221
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者胡眾義 申請人:胡眾義