一种全自动电缆各层参数智能检测方法及装置与流程
本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种全自动电缆各层参数智能检测方法及装置。
背景技术：
一般电缆的绝缘结构主要由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层以及半导体屏蔽层等组成。如果电缆绝缘厚度低于标准或者偏心度超过标准会严重影响电缆的使用性能，甚至危害电网安全，造成财产损失和人员伤亡。
目前，测量电缆绝缘厚度的方法中人工操作比较多，通过人工操作将电缆切片固定在压片上，手动调整电缆切片位置，然后根据压片下标定尺刻度确定电缆切片最薄厚度，再通过游标卡尺、放大镜以及测量投影仪等辅助工具，将电缆切片放大一定倍率投影到屏幕，再通过手动移动坐标支架的方式定位测量点，读取不同位置点的坐标，计算厚度值，再算出偏心度等参数。
使用传统装置以及测量方法对电缆绝缘厚度进行测量时有以下问题：
1、手工测量步骤复杂，需要人工操作包括装夹电缆切片、调整位置、肉眼判断并找出最薄点、读取多个测量点等多个步骤，测量过程耗时耗力，过程复杂效率低。
2、手动计算复杂，计算项目多、计算量大，容易出现计算错误。
3、进行测量时需要相应装置测量，在测量某几种电缆切片时往往需要使用放大镜或是放大倍数至少10倍以上的投影仪作为测量装置，还需要对游标卡尺、标定尺进行读数，操作复杂、需要时间长、对测试人员要求高。
因此现有的电缆绝缘厚度检测设备无法满足该行业的需求，急需进行技术改造和升级。
技术实现要素：
针对现有技术所存在的上述技术缺陷及不足，本发明提供了一种全自动电缆各层参数智能检测方法及装置，可以自动快速对电缆切片进行各种参数的测量和计算，操作非常简便，检测效率和精度高，大大降低了检测人员的劳动强度和成本。
一种全自动电缆各层参数智能检测方法，包括如下步骤：
(1)获取初始状态下电缆切片的电缆切片图像，基于当前的电缆切片图像，调整电缆切片相对于图像采集单元的位置，重新获取电缆切片图像；
(2)对步骤(1)最终获得的电缆切片图像进行预处理，提取预处理后的电缆切片图像的各层的层轮廓和质心；
(3)基于提取得到的各层的层轮廓和质心选定各层测量点；
(4)计算电缆各层的相关参数。
本发明中，作为一种实施方案，步骤(1)中，所述图像采集单元包括一组或多组独立光源和工业相机。作为优选，当采用多组独立光源和工业相机时，每组独立光源和工业相机对应不同尺寸的电缆(或电缆切片)的检测；
基于所述当前的电缆切片图像，即初始状态下电缆切片的电缆切片图像，求取当前电缆切片的尺寸，并将该尺寸与多组独立光源和工业相机所对应的尺寸信息进行比较，确定最佳的一组独立光源和工业相机，并将电缆切片调整至该组独立光源和工业相机所对应的位置；然后重新获取电缆切片图像。该重新获取电缆切片图像可以作为步骤(1)最终获得的电缆切片图像进行后续操作。
本发明中，当采用多组独立光源和工业相机时，多组独立光源和工业相机分别编号，同时记录该编号信息，且针对每组独立光源和工业相机，电缆切片均对应特定的指定位置，并保存该指定位置信息。且针对每组独立光源和工业相机，也同时记录其最佳的可以检测电缆切片的大小尺寸信息。
作为一种实施方式，初始状态下，可以选择将电缆切片首先置于视野最大的工业相机和独立光源组的指定位置。即：
将电缆切片装载在载物台的载玻片中心区域，并使用盖玻片将电缆切片压平固定，在检测人员点击按钮确认测试开始后，载物台自动运行到视野最大的工业相机和独立光源组的指定位置，通过工业相机以及适当强度的光照采集电缆切片图像，求取当前电缆切片的尺寸，并将该尺寸与多组独立光源和工业相机所对应的尺寸信息进行比较，确定最佳的那组独立光源和工业相机，并将电缆切片调整至该组独立光源和工业相机所对应的位置。作为进一步优选。对预采集的电缆切片图像进行处理，计算电缆切片面积和电缆切片质心。根据其面积值所在设定范围，载物台自动运行到适当视野大小的工业相机和独立光源组指定位置，根据质心坐标计算电缆切片放置位置偏差，调整载物台位置使电缆切片处于该视野中心处后重新采集电缆切片图像。
本发明中，作为一种实施方案，步骤(1)中，将电缆切片调整至最佳的一组独立光源和工业相机所对应的位置后，基于当前的电缆切片图像，求取电缆切片图像的质心，并将该质心坐标与当前工业相机的视野中心之间的距离进行比较：
若在设定距离范围内，说明此时电缆切片处于最佳的图像采集位置，则不进行微调；
若超出设定距离范围，且大于最大设定阈值时，说明超出微调范围，属于异常状态，可以选择将当前电缆切片退回至初始放置位置进行重新放置或报警；
若超出设定距离范围，且小于最大设定阈值时，说明当前电缆切片位置属于可微调的状态，此时可选择将当前电缆切片进行微调，使当前电缆切片处于该组独立光源和工业相机组视野的中心区域；然后重新获取电缆切片图像。该重新获取电缆切片图像可以作为步骤(1)最终获得的电缆切片图像进行后续操作。
上述实施方案，可以是单独的实施方案，比如可以是针对设置单组工业相机和独立光源组的技术方案，或者也可以是针对那种测试前电缆切片面积或者尺寸已知的场合。
作为一种实施方案，步骤(1)中，基于当前的电缆切片图像，求取电缆切片图像的质心，并将该质心坐标与当前工业相机的视野中心之间的距离进行比较：
如超出设定距离范围，且小于最大设定阈值时，说明当前电缆切片位置属于可微调的状态，此时可选择将当前电缆切片进行微调，使当前电缆切片处于该组独立光源和工业相机组视野的中心区域；然后重新获取电缆切片图像。该重新获取电缆切片图像可以作为步骤(1)最终获得的电缆切片图像进行后续操作。
本发明中，所述“求取当前电缆切片的尺寸”可以是电缆切片的最大宽度值、最大高度值或者面积等中的一种或两种或者三种。作为优选，可以将求得的当前电缆切片的面积作为当前电缆切片的尺寸进行比较。
本发明中，作为一种实施方案，求取当前电缆切片的尺寸的方法包括：
对当前的电缆切片图像的进行预处理；
提取预处理后的电缆切片图像的连通域；
计算提取的各个连通域的最大高度值、最大宽度值；
将得到的各个连通域的最大高度值、最大宽度值与设定的高度阈值和宽度阈值进行比较，符合要求的连通域为目标连通域，并求取目标连通域的质心；
所述目标连通域的最大高度值或者/和最大宽度值或者/和目标连通域面积作为当前电缆切片的尺寸。
上述“预处理”包括但不限于灰度处理和/或二值化处理。作为优选，所述“预处理”包括灰度处理，以及对于灰度处理后的图像进行二值化处理。提取二值化处理后的电缆切片图像的连通域。通过上述技术方案，可以剔除那些非电缆切片对应的轮廓信息。
在步骤(1)中，主要用于电缆切片位置的调整，以便于后续得到的电缆切片图像的精度，所涉及到的轮廓，可以是单独某一层的轮廓信息也可以是各个层轮廓信息。比如可以是导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层以及半导体屏蔽层等中的某一层，也可以是其中的某几层。可根据电缆的实际结构，并参考检测效率和检测精度进行确定。
本发明中，作为一种实施方案，步骤(2)中，对所述电缆切片图像进行图像灰度化，然后对灰度图像进行二值化处理，图像二值化预处理，从二值化图像中提取各个连通域，根据各个连通域的大小，筛选目标连通域，得到电缆切片的各层对应的连通域和层轮廓，进而得到层轮廓对应的质心。
本发明中，作为一种实施方案，步骤(3)中基于提取得到的层轮廓选定各层测量点的方法如下：
选择每层内/外轮廓直径的测量点，首先计算该轮廓质心，以过该轮廓上某一点(比如最左侧点)与该层轮廓质心的直线为第一条设定直线，在该质心向四周设定直线条数为k1，相邻两条直线夹角为α1，其中
选择每层轮廓厚度的基准测量点，首先计算该层内轮廓质心，选定该层内轮廓上某一点(比如最左侧点)与该层内轮廓质心连线为第一条基准向量，从该层内轮廓质心向四周设定基准向量条数为k2，相邻两条基准向量夹角为α2，其中
本发明中，作为一种实施方案，步骤(4)中，计算电缆切片的各层厚度、直径、偏心度等参数；即，基于提取得到的层轮廓选定各层测量点计算电缆切片各层的直径均值或厚度均值，分别得到电缆切片各层的直径或厚度参数；基于电缆切片图像的层轮廓信息，得到电缆切片的偏心度、各层轮廓面积、周长等。以计算直径为例，首先计算所有位于通过质心的直线上的两个每层内/外轮廓直径的测量点之间的距离，得到每个单独的直径值，然后计算所有直径值的均值，即得到该层轮廓的直径。直径值可以在确定测量点后再计算得到，也可以在确定测量点的同时计算得到。计算厚度时，首先计算所有基准向量对应的厚度基准测量点间的距离，得到每个基准向量对应的厚度值，然后计算所有厚度值的均值，即可得到对应层的厚度。厚值可以在确定测量点后再计算得到，也可以在确定测量点的同时计算得到。
本发明中，“二维运动平台”主要用于实现电缆切片相对于图像采集单元相对位置的调整。
本发明中，调整电缆切片相对于图像采集单元的位置，既可通过调整电缆切片的位置，也可以通过调整图像采集单元的位置实现两者相对位置的调整。作为优选，对于设置一组或多组图像采集单元的技术方案，一般通过调整电缆切片的位置，实现电缆切片相对图像采集单元的位置调整，此时一般将电缆切片设置在二维运动平台上，通过二维运动平台实现对电缆切片二维方向的调整。
一种全自动电缆各层参数智能检测装置，包括：
图像采集单元，用于实时采集待测电缆切片的电缆切片图像；
图像处理单元，用于实现对电缆切片图像的预处理、对电缆切片图像的层轮廓的提取、选定各层测量点、计算电缆切片各层的相关参数以及电缆切片位置的调整；
用于调整电缆切片位置的二维运动平台；
控制器，接受图像处理单元的处理信息，并对所述二维运动平台进行控制，实现对电缆切片位置的调整。
所述图像采集单元主要包括一组或若干组独立光源、工业相机，也包括匹配的相机镜头、光源控制器等，用于实时采集待测电缆绝缘片图像；
所述图像处理单元主要包括工业控制计算机硬件以及计算机软件或者也可以采用处理芯片，与控制器结合，用于对电缆绝切片图像进行预处理、提取连通域、筛选轮廓、测量点选取等操作；
所述控制器可以是集成于图像处理单元中的计算机或者也可以是单独设置的控制芯片等，通过软件编程等实现对二维运动平台的控制；
作为优选，所述图像处理单元和所述控制器为工业控制计算机。
作为一种实施方案，所述电缆切片设置在透明的载玻片上，且使用盖玻片压平固定；
所述独立光源和工业相机为多组；作为优选，所述工业相机和独立光源共有n组，其中n＝1,2,...，具体组数由实际需求决定；
所述载玻片置于对应的独立光源和工业相机之间。
作为优选，所述若干组工业相机和独立光源中，工业相机具有不同的视野大小、景深范围和精度级别以适应对不同大小的电缆切片和不同精度级别的检测需求，独立光源的大小配合工业相机的视野大小提供稳定、均匀的光线；
作为优选，所述二维运动平台包括：
用于固定电缆切片的载物台；
对所述载物台进行x轴方向进行导向的第一导轨，所述载物台滑动设置在该第一导轨上；
对所述载物台进行y轴方向进行导向的第二导轨，所述第一导轨滑动设置在该第二导轨上；
驱动载物台和第一导轨移动的驱动机构；
所述驱动机构受控于所述控制器，利用控制器控制所述驱动机构按照设定路径将所述载物台移动至目标位置。
本发明利用控制器控制驱动机构，最终实现对载物台在x轴和y轴二维方向的自动控制。所述控制器可以是计算机，或者是单独的控制卡等。
第一导轨和第二导轨的设置，保证载物台按照设定的方向稳定移动，避免载物台发生偏移。所述载物台上一般设有与第一导轨配合的导向槽。所述第一导轨上一般设有与所述第二导轨配合的导向槽。所述第二导轨一般为平行设置的两个，设置在第一导轨靠近两端的位置，以保证第一导轨的稳定运动。
所述驱动机构一般分别设置的两个，作为优选，所述驱动机构包括用于驱动载物台移动的第一驱动机构，以及驱动第一导轨移动的第二驱动机构。
作为优选，所述第一驱动机构选自步进电机；所述第二驱动机构选自步进电机。所述电机可以是通过丝杠传动的电机、或者通过齿轮传动的电机或者其他传动机构的电机等。
作为优选，所述载物台上设有载玻片，以及固定所述载玻片的卡口，所述电缆切片通过载玻片固定在载物台上。所述载物台三个侧缘向上进行u型弯折，形成所述的卡口。载物台的另外一个侧缘不进行弯折，作为载玻片的插入口。
作为优选，还包括用于限定第一导轨或载物台两个运动极限的限位传感器。通过限位传感器可实现对第一导轨或载物台两个移动极限的控制，避免第一导轨或载物台运动过度，导致仪器损坏。可以单独设置用于限定第一导轨的限位传感器，也可单独设置限定载物台两个运动极限的限位传感器，或者同时设置用于限定第一导轨和载物台两组传感器。所述限位传感器可选择现有接近开关、光电传感器等。
作为优选，还包括每一组工业相机和独立光源组指定位置处设定的限位传感器，用于在载物台到达指定位置时发送信号使载物台可以准确停止在指定位置。
作为优选，所述载物台为透明板。采用透明板，位于载物台下面的光源所发出的光线可以通过，并且本发明的载物台不会产生重影等现象对检测产生干扰。
作为优选，还包括设置在载物台底面的支撑面，所述载物台与所述支撑面之间设有滚动轴承。使得载物台移动得更加平稳，防止载物台移动导致电缆切片发生位移。所述支撑面一般是检测仪的一部分，比如一般是检测装置是底座顶面等。
作为优选，所述第一驱动机构、第二驱动机构均为电机；还包括：
分别与所述第一驱动机构、第二驱动机构的丝杆啮合传动的第一传送带和第二传送带；
所述载物台与所述第一传送带相对固定，所述第一导轨与所述第二传送带相对固定。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
利用本发明的全自动电缆各层参数智能检测方法及装置可以实现对各层参数的智能检测，在检测前首先对电缆切片的位置进行调整，保证了检测精度。
本发明通过设置独立光源和工业相机，并在检测前，根据电缆切片尺寸大小选择合适的独立光源和工业相机，并结合微调操作，使得对每个电缆切片进行检测时均处于最佳的位置，保证得到的图像为最佳图像，从源头上保证了检测精度。
本发明整个过程全自动进行，只需要将电缆切片放置在载物台上并盖好盖玻片对电缆切片压平整后，点击检测按钮后装置会自动运行至适合电缆切片大小和所需精度的独立光源和工业相机组的视野中，自动打开光源和工业相机采集电缆切片图像并快速计算出测量结果。整个过程不需要人工计算，没有复杂操作，对操作人员的专业技能要求低，检测效率和精度高，弥补了现有方法的不足之处。
附图说明
图1为本发明的全自动电缆各层参数智能检测方法的步骤流程示意图。
图2为本发明的全自动电缆各层参数智能检测装置的电缆切片自动放置装置结构图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种全自动电缆绝缘厚度智能检测方法及装置，包括如下步骤：
(1)电缆切片图像的自动获取：
在本发明中，电缆切片图像的自动获取主要由计算机软件控制电缆切片自动放置装置实现，其中：
i.电缆切片放置以及信息填写：
如图2所示，一种全自动电缆绝缘厚度智能检测装置的电缆切片自动放置装置，该自动放置装置主要是由一个二维运动平台与载物台5两个部分组成。同时还包括限位传感器，滚动轴承以及控制器等。
载物台的形状为一个方形带槽底部透明的托盘，该载物台与二维运动平台直接相连，通过二维运动平台来移动。为了位于载物台下面的光源所发出的光线可以通过，要求它是一个底部透明的物体，并且不会产生重影等现象对检测产生干扰。为了方便检测人员的放置，在该载物台之上还有着明显的标记表示电缆切片的放置地点，要求该标志不会影响检测的结果。载物台的三个侧边7向上进行u型翻折，形成用于固定载玻片的卡口6，另外一侧边没有进行翻折，为载玻片插入的入口。电缆切片通过载玻片和盖玻片固定在载物台上。该载物台要求运行在底部独立光源和上方工业相机之间，载物台与水平地面平行。
本发明中，独立光源和工业相机成组设置，每组独立光源和工业相机位置对应，且对应于某一尺寸或某个尺寸范围内的电缆切片的检测。同时，将每组独立光源和工业相机所对应的电缆切片的尺寸数据(可以是面积数据)保存在控制器或者比较器中。
检测时，由检测人员将待检测的电缆切片放置于载物台5上载玻片的中心位置，并使用盖玻片将电缆切片压平，防止电缆切片形变导致检测结果出现误差。
ii.电缆切片图像的预采集：
检测人员点击软件界面上的检测按钮后，视野最大的一组工业相机和独立光源自动开启，二维运动平台平稳地将载物台5自动运行到该组工业相机和独立光源的指定位置，待指定位置的传感器触发后，在底部独立光源提供适当强度的光照下，工业相机自动采集电缆切片的图像。
其中二维运动平台包括：第一导轨1和第二导轨2；第一电机3和第二电机4；第一导轨1和第二导轨2垂直设置，分别进行x轴和y轴方向的导向。在该运动平台之中，电机为运动平台的运动提供了动力来源，为运动平台的实现提供了可行条件。而第一导轨1和第二导轨2规定了平台的移动方向和路径。其中第二导轨2规定了运动平台在检测仪内部的移动方向和移动路径，第一导轨1规定了运动平台在检测人员放置电缆切片时的移动方向和路径。这两个方向在图1中使用箭头y和箭头x分别表示。
载物台5一侧与一安装臂固定，该安装臂上设有与第一导轨配合的导向槽，该导向槽与第一导轨相互配合，实现对载物台的x方向的导向。载物台5与第一导轨相连接，第一导轨支持载物台移动，且规定载物台x方向移动，第一导轨通过其导向槽滑动设置在第二导轨上，实现y轴方向的移动；使用多条导轨，支持载物台在四个方向上移动；电机放置在滑动导轨(第一导轨和第二导轨)边缘，为二维运动平台的运行提供动力；限位传感器放置在滑动导轨(第一导轨或者第二导轨)上的相应位置，当载物台移动到该位置时，传感器发送停止信号，防止出现错误而导致载物台无法停止移动而检测失败；滚动轴承安装在载物台底部，减少载物台移动时的摩擦，使载物台移动得更加平稳，防止载物台移动过程中绝缘切片发生位移，造成检测失败；控制器安装在计算机之中，将软件发出的信息转化为信号输入给电机来控制整个放置装置的运动；载物台可以完好地透过底部光源所发出的光线，不能产生重影等现象影响检测结果；载物台之中拥有明显的规定待检测电缆切片放置地点的标志。
第一导轨和第二导轨分别导向两个不同的方向，第二导轨的两个导轨之间两两平行放置，第一导轨和第二导轨垂直放置，使得载物台可以沿四个方向移动。
第一电机与第二电机都为步进电机，在电机中，丝杆通过联轴器与电机相连。第一电机通过第一联轴器与第一丝杆同轴固定，第一丝杠与第一导轨轴接，在第一导轨侧面存在单面齿型的第一传送带，该传送带背面为齿状结构，第一传送带通过齿状结构与第一丝杆啮合传动，该第一传送带同时与载物台相对固定。当第一电机转动时，第一联轴器使得第一丝杆与第一电机同步转动，而第一丝杆的转动带动了第一传送带的移动，最终带动了载物台进行移动，因此通过控制第一电机的旋转角度和旋转方向可以控制载物台在x方向上的移动距离和移动方向。第二导轨的两个导轨轴接有第二丝杆，第二丝杆通过第二联轴器与第二电机同轴固定，这两个导轨上侧都设有单面齿型的第二传送带，该第二传送带与第一传送带的结构相同，通过背面的齿状结构实现了第二传送带与第二丝杆啮合传动，同时第二丝杆的设置也保证了两条传送带的同步运动，该第二传送带同时与第一导轨的底部相对固定。当第二电机转动时，第二联轴器使得第二丝杆与第二电机同步转动，由于两个导轨上的单面齿型的第二传送带都与该第二丝杆相连，使得两条第二传送带将第二丝杆的转动转化为直线运动，并在相同方向上移动相同的距离，最终将第二电机的旋转运动转化为传送带的直线运动，第二传送带的运动又带动了第一导轨以及载物台进行移动，最终通过控制第二电机的旋转角度和旋转方向可以控制载物台在y方向上的移动距离和移动方向。
限位传感器用于实现对载物台运动极限的限制以及载物台运动到指定位置的停止。在边界处可以设置一组或多组限位传感器，当载物台或者第一导轨移动到边界限位传感器组所处位置时，该传感器会发出一个停止信号，使得载物台停止移动，防止载物台运动到极限位置发生错误。每一组工业相机和独立光源组都可设置一组或多组限位传感器，当载物台运动到指定位置时，用于将电缆切片停留在相机视野之中，防止载物台停止的位置出错造成检测检测失败。
两个电机通过丝杆与滑动导轨(第一导轨或第二导轨)连接；通过导线与电源相连，支持电机的转动；通过数据线与控制器相连接，得到控制信号进行准确的转动。控制器可以是控制芯片或者工业计算机。通过控制器实现将软件操作转变为信号来控制电机转动。
iii.对预采集的电缆切片图像进行图像预处理：灰度化、二值化：
图像灰度化：
f(i,j)＝0.3r(i,j)+0.59g(i,j)+0.11b(i,j)(1)
图像二值化：
其中f(i,j)和g(i,j)分别表示电缆切片图像对应的灰度图和二值图，r(i,j),g(i,j),b(i,j)表示电缆切片图像rgb通道分离后的三种图像，t1表示设定的二值化阈值，i,j分别是电缆切片图像上某一像素点的坐标；
iv.搜索图像的连通域：根据八方向链码提取出二值化图像中的连通域，根据连通域的最大宽、高、面积以及宽高比例筛选出电缆切片连通域：
height＝max{max1[dis(cm,cn)],max2[dis(cm,cn)],...,maxl[dis(cm,cn)]}(3)
width＝max{max1[dis(cm,cn)],max2[dis(cm,cn)],...,maxh[dis(cm,cn)]}(4)
area＝count(c)(5)
其中cm和cn是在连通域上同一列或行的两个像素点，l为某一连通域包含的像素列数，h为某一连通域包含的像素行数，height为电缆切片连通域的最大高度值，width为电缆切片连通域的最大宽度值；max[·]为取最大值函数；dis(cm,cn)表示求解像素点cm和cn之间的距离的函数；c为电缆切片连通域像素点集合，count(·)函数为计数函数，area为连通域面积，定义为该连通域中像素个数；
计算出最大宽度值、最大高度值后，根据最大宽度值、最大高度值进行筛选，保留符合要求的连通域，得到目标连通域；
筛选出目标连通域后，使用几何矩计算其质心：
其中mpq为图像原点矩，p和q为矩的阶，i和j分别为图像宽高最大值，g(i,j)为二值化后的图像；(xc,yc)为目标连通域的质心坐标；m10m10m10分别为mpq中p和q取值计算所得。
对符合要求的连通域，求取其面积，得到电缆切片各层截面面积以及电缆切片的截面面积(下称电缆切片面积重)；
v.根据步骤iv计算所得的电缆切片面积重新调整载物台位置：
对所述重新调整载物台位置的步骤，系统首先根据电缆切片面积与当前所在编号的独立光源和工业相机所适用的电缆切片大小范围进行判断，如果电缆切片的面积在当前所在编号的独立光源和工业相机对应范围之中，则进入下一步骤；作为优选，初始采集电缆切片图像的位置是位于视野最大的一组工业相机和独立光源，位置调整只会往视野更小、精度更高的一组工业相机和独立光源调整；如果电缆切片的面积超出视野最大的一组独立光源和工业相机组所能检测的范围，则载物台返回放置电缆切片的位置并报警，然后再重复进行上述判断，直至满足要求，即：所得电缆切片的面积在当前所在编号的独立光源和工业相机对应范围内，后再进入步骤ⅵ；如果电缆切片的面积低于当前独立光源和工业相机组所能检测的范围，则载物台自动运行到能检测更小电缆切片的独立光源和工业相机组的指定位置，然后再重复进行上述判断，直至满足要求，即：所得电缆切片的面积在当前所在编号的独立光源和工业相机对应范围内，后再进入步骤ⅵ。
当然，也可以将所有组独立光源和工业相机所对应的编号信息、位置信息以及适于检测的电缆切片面积范围信息均保存在控制器中。当读取到当前电缆切片的面积信息后，直接与预存的各组独立光源和工业相机匹配的适于检测的电缆切片面积范围信息进行比较，确定匹配的编号信息，然后直接通过控制器将载物台自动运行到对应的位置即可。
另外，除了选择利用面积信息进行判断外，我们也可以选择通过图像(或者连通域)最大宽度值和/或最大高度值进行判断，此时可以对每组独立光源和工业相机设定合适的最大宽度值和/或最大高度值范围，通过对当前读取的连通区的最大宽度值和/或最大高度值与设定的各个最大宽度值和/或最大高度值范围进行比较，确定适合的那组独立光源和工业相机。
作为优选，自动调整更倾向于将电缆切片调整到视野大小适合电缆切片大小，检测精度更高的一组独立光源和工业相机。
ⅵ.根据步骤iv计算所得的电缆切片质心坐标计算坐标偏差进行微调：
所述微调步骤包括：系统首先根据电缆切片质心坐标与事先设置的工业相机视野中心坐标计算偏差，计算方式如公式(8)所示；
(δx,δy)＝(xs-xc,ys-yc)(8)
其中δx和δy分别为x和y方向上的偏差值，xs和ys分别为x和y方向上第s组独立光源和工业相机组(即当前独立光源和工业相机组)设定的视野中心坐标，s为1,2,3..；
如果偏差值小于设定阈值td，则不进行微调，进入下一步骤；
如果偏差值大于设定阈值td，且大于设定阈值td，由于此时放置位置可能存在问题，微调后可能导致其他问题，则不进行微调，系统自动将载物台退回至初始放置位置，重新放置；
如果偏差值大于设定阈值td，且小于设定阈值td，在使用控制器驱动电机对载物台位置进行微调，使电缆切片处于该组独立光源和工业相机组视野的中心区域，然后进入下一步骤；其中微调方法可采用现有的方法，比如可以采用逆向调整，即以当前工业相机视野中心为原点构建坐标系，计算δx和δy，然后控制工业相机分别沿x轴和y轴移动-δx和-δy；
微调完成后，重新采集电缆切片图像，完成对电缆切片图像的采集。
(2)对重新采集到的电缆切片图像进行图像预处理：灰度化、二值化：
对步骤1中最终自动获取的电缆切片图像使用公式(1)和(2)进行灰度化和二值化，得到电缆切片的灰度图像和二值图像；
(3)根据八方向链码提取出二值图像连通域，计算各连通域面积，根据连通域面积进行筛选，选出电缆切片各连通域并生成各连通域对应的轮廓，并提取出电缆切片各层轮廓：
所述根据面积筛选轮廓，包括：
根据所有连通域面积，去除较小面积的连通噪声；去除特别大的连通域防止其他物体如载物台、盖玻片等进入相机视野造成的干扰。
(4)选定各层测量点：
选定各层测量点，包括：
选择每层内/外轮廓直径的测量点，首先计算该轮廓质心，以过该轮廓上最左侧点与该层轮廓质心的直线为第一条设定直线，在该质心向四周设定直线条数为k1，相邻两条直线夹角为α1，其中
选择每层轮廓厚度的基准测量点，首先计算该层内轮廓质心，选定该层内轮廓上最左侧点与该层内轮廓质心连线为第一条基准向量，从该层内轮廓质心向四周设定基准向量条数为k2，相邻两条基准向量夹角为α2，其中
(5)计算相关参数：
采用步骤4中选择的测量点，计算出测量点对于的绝缘厚度值。
作为优选，本发明在软件界面中可以预先设置需要测量的参数；对直径参数，根据步骤4选择的直径测量点，得到最大、最小直径，并计算出直径均值；对绝缘厚度参数，根据步骤4中选择的测量点，计算出最大、最小、平均厚度；对偏心度、面积、周长等参数都可以通过上述几个步骤到达的各层轮廓进行计算；
本全自动电缆绝缘厚度检测系统包括运动控制模块、电缆切片放置装置、图像采集单元、图像处理单元、数据计算模块和人机交互界面。
运动控制模块，包括二维运动平台、限位传感器，滚动轴承以及控制器，用于控制载物台将电缆切片自动运行至目标独立光源和工业相机组的视野中，并结合图像采集单元、图像处理单元和数据计算模块对电缆切片位置进行调整；
电缆切片放置装置，包括载物台、载玻片、盖玻片，用来装载待检测的电缆切片；
图像采集单元，包括若干组独立光源、工业相机、相机镜头、光源控制器，用于实时采集待测电缆绝缘片图像；
图像处理单元，包括工业控制计算机硬件以及计算机软件，用于对电缆绝切片图像进行预处理、提取连通域、筛选轮廓、测量点选取等操作；
人机交互界面，包括相机实时显示、电缆切片信息显示、检测报告显示、历史记录查找、软件提示信息显示以及全自动操作面板和硬件手动微调面板等。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！