[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺算法來測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011547475.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112284258B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚凡武;彭超;張世澤;龔劍;張偉;張飛;暢愛文;閻孟昆;鄔雄
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/06;G01B11/08;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/62
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 劉海蓉

本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺算法來測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用照明單元為待測量的電纜樣品進(jìn)行照明，位置控制單元控制樣品旋轉(zhuǎn)和跳動，光學(xué)成像單元采集運(yùn)動的待測量的電纜樣品的圖像信息傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)接收的圖像信息計(jì)算樣品的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，所述方法采用亞像素邊緣提取和擬合算法計(jì)算電纜輪廓的直徑參數(shù)，利用匹配算法計(jì)算電纜輪廓的厚度參數(shù)，利用區(qū)域填充方法計(jì)算電纜的導(dǎo)體線芯根數(shù)。所述系統(tǒng)和方法能夠準(zhǔn)確、快速、全面的測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的，被測電纜樣品最大厚度可達(dá)10cm，極大地降低了電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)測量時(shí)間，提高了電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的測量效率，節(jié)省了測量工序，降低了勞動強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電纜參數(shù)測量領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于機(jī)器視覺算法來測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)測量是電纜到貨檢驗(yàn)和抽檢的必檢項(xiàng)目，也是發(fā)現(xiàn)電纜制造質(zhì)量缺陷最基本的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。開展電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)測量，易于發(fā)現(xiàn)電纜制造質(zhì)量缺陷，可有效提升入網(wǎng)電纜質(zhì)量，保證電纜長期安全運(yùn)行。電纜結(jié)構(gòu)尺寸測量參數(shù)主要包括：電纜結(jié)構(gòu)輪廓直徑參數(shù)、電纜結(jié)構(gòu)厚度參數(shù)和電纜金屬導(dǎo)體線芯根數(shù)。目前，在進(jìn)行電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)測量時(shí)，主要借助器械或手工方式，將電纜逐層打開取樣進(jìn)行參數(shù)測量，嚴(yán)重依賴試驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)，測量工作繁瑣，測量時(shí)間長，測量誤差大且精度難以保證。因此，電纜制造、檢測、運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)對具有非接觸、精度高、速度快、一體化式的電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)智能測量系統(tǒng)有著迫切的需求。

隨著高清鏡頭、光學(xué)成像、運(yùn)動控制等與圖像采集相關(guān)的技術(shù)日益提升，圖像去噪、邊緣檢測、圖像分割與識別等機(jī)器視覺算法的日益完善，將圖像作為信息傳遞的載體，依據(jù)視覺的原理和數(shù)字圖像處理技術(shù)對物體的成像圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸測量在現(xiàn)代工業(yè)檢測領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。基于機(jī)器視覺的圖像測量技術(shù)已在機(jī)械制造、通信、國防和航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。由于電纜結(jié)構(gòu)尺寸范圍跨度大，對絕緣厚度、屏蔽厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)測量精度要求高，現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)所公開的測量方法測量精度低、測量參數(shù)少、測量速度慢、測量成本高，均不適用于結(jié)構(gòu)層數(shù)多、參數(shù)跨度大、精度要求高來測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中測量電纜參數(shù)是借助器械或手工方式，將電纜逐層打開取樣進(jìn)行參數(shù)測量，嚴(yán)重依賴試驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)，測量工作繁瑣，測量時(shí)間長，測量誤差大且精度難以保證的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺算法來測量電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

光學(xué)成像單元，其一端與數(shù)據(jù)處理單元連接，另一端與位置控制單元連接，用于在照明單元為待測量的電纜樣品進(jìn)行照明時(shí)，采集放置于位置控制單元的所述待測量的電纜樣品的圖像信息，并將圖像信息傳輸至數(shù)據(jù)處理單元；

位置控制單元，其一端與數(shù)據(jù)處理單元連接，另一端與光學(xué)成像單元連接，其用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的第二指令，使待測量的電纜樣品進(jìn)行跳動和旋轉(zhuǎn)；

數(shù)據(jù)處理單元，其與光學(xué)成像單元，照明單元和位置控制單元分別連接，其用于輸出第一指令控制照明單元，輸出第二指令控制放置于位置控制單元的待測量的電纜樣品進(jìn)行跳動和旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)光學(xué)成像單元傳輸?shù)膱D像信息計(jì)算待測量的電纜樣品的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)；

照明單元，其與數(shù)據(jù)處理單元連接，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的第一指令為放置于位置控制單元的待測量的電纜樣品進(jìn)行照明，其中，所述照明單元包括：

環(huán)形光源，其與光源控制器連接，用于根據(jù)光源控制器的指令為待測量的電纜樣品進(jìn)行照明；

光源控制器，其一端與環(huán)形光源連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單元連接，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的第一指令控制環(huán)形光源的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：

結(jié)果輸出單元，其用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算結(jié)果，生成待測量的電纜樣品的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的檢測報(bào)告，所述參數(shù)包括直徑參數(shù)、厚度參數(shù)和導(dǎo)體線芯根數(shù)。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)成像單元包括：