CN102226687A - 一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，它利用一组可放大缩小光学镜头、一台数字图像采集器（如工业相机）、一台计算机或数字处理设备、一组不同颜色的背景光源和一组标准尺。本方法主要的特征是：先将标准尺由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和标准尺长度；其次将电缆或光缆的绝缘或护套材料切片由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和电线电缆绝缘层厚度；然后通过对比运算得到电线电缆绝缘层的真实厚度。根据测量的精度要求来设置光学镜头的放大或缩小倍数和选择数字图像采集器（如工业相机）的像素分辨率，根据待测电线电缆的颜色选择反差较大的背景光源。本发明方法实现简单，测量速度快，测量结果可靠、精度高。

Description

一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法

技术领域

本发明属于电缆和光缆绝缘和护套材料厚度的测量方法，无论被测量的电缆或光缆绝缘和护套的生产材料是钢性，还是柔性的，都可以在不施加外力情况下测量，特别适用于那些在受力情况下会发生形变或损坏电缆和光缆绝缘和护套材料，本方法符合GB2951-2008对电缆和光缆绝缘和护套材料厚度的测试要求，同时该方法也可适用于其他管状物体的管壁厚度精确测量。

背景技术

国家对电缆和光缆绝缘和护套的几何参数有明确的标准，并给出了最低限和最高限，生产厂家必须严格按照此标准来指导电缆和光缆的工业化生产，以保证安全。电缆绝缘层厚度低于国家标准最低限可导致绝缘参数达不到要求，引起火灾等恶性安全事故，电缆和光缆护套厚度低于国家标准最低限会致使保护失去作用，从而导致电缆或光缆损坏。反之，如果电缆或光缆绝缘和护套材料厚度超过国家标准最高限，会造成材料浪费，企业生产利润下降，同时也会影响电缆或光缆性能，甚至也可能会造成安全事故。

目前国内测量方法无外乎二种，一种传统的基于机械投影仪人工测量，另一种基于扫描仪数字图像采集的计算机测量。然而到目前为止，计量和质检等部门对电缆和光缆绝缘和护套材料厚度等几何参数的测量仍然采用的是传统的基于机械投影仪的人工测量方法，该方法测量手段效率低，测量精度难以提高，无法适合用大批量样品的测量。目前也有发明者采用扫描仪对电缆和光缆绝缘和护套材料进行数字图像采集，然后进行计算机测量的方法，但扫描仪无法对被测物进行光学放大或缩小，同时目前扫描仪分辨率过低无法对被测物更高精度的测量，特别是被测特的物理尺寸较小时，而目前电缆、光缆的很大部份绝缘和护套材料尺寸非常小。

从安全角度来讲，国内计量和质检等部门非常希望拥有快速、高精度的检测方法，使测量结果更精确，测量效率更高。从节省材料的角度来考虑，生产厂家对电缆和光缆绝缘和护套材料厚度的检测更加关心，所以对电缆和光缆绝缘和护套材料厚度进行快速、高精度检测也是十分必要的，对检测方法的要求更加迫切。

本发明涉及一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，它利用一组可放大缩小光学镜头、一台数字图像采集器（如工业相机）、一台计算机或数字处理设备、一组不同颜色的背景光源和一组标准尺。本方法主要的特征是：先将标准尺由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像二值化处理、轮廓提取和标准尺长度；其次将电缆或光缆的绝缘或护套材料切片由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像二值化处理、轮廓提取和电线电缆绝缘层厚度；然后通过对比运算得到电线电缆绝缘层的真实厚度。根据测量的精度要求来设置光学镜头的放大或缩小倍数和选择数字图像采集器（如工业相机）的像素分辨率，根据待测电线电缆的颜色选择反差较大的背景光源。本发明方法实现简单，测量速度快，测量结果可靠、精度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，且测量结果精度高，不会受被测量目标生产材料、本身的毛刺及形状不均匀等原因影响。

为了实现上述目的，本发明由一组可放大缩小光学镜头、一台数字图像采集器（如工业相机）、一台计算机或数字处理设备、一组不同颜色的背景光源和一组标准尺具组成，利用程序处理功能自动测量电缆和光缆绝缘和护套材料厚度。该发明的特点是：先将标准尺由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和标准尺具长度；其次将电缆或光缆的绝缘或护套材料切片由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和电线电缆绝缘层厚度；然后通过对比运算得到电线电缆绝缘层的真实厚度，显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。

上述具体的方法是：

1）沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取薄片；

2）对被测量目标进行预处理，选择内外壁光滑程序最好的切片；

3）根据被测量目标物理尺寸检查测量装置是否需要调整，若需要进行调整，则进入步骤4），否则直接进行测量，进入步骤8）；

4）根据被测量目标尺寸大小选择标准尺具；

5）根据被测量目标尺寸大小和精度要求选择光学镜头缩小或放大倍数；

6）根据被测量目标颜色选择背景光源颜色；

7）初始化测量装置，并保存系统参数；

8）将被测量目标放到测量台中央位置，开始测量；

9）将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。

附图说明

图1是被测量目标图示

图2是被测量目标轮廓图示

图3是被测量目标有效测量点图示

具体实施方式

下方结合说明书附图和实施步骤对本发明作进一步详细阐述，但以下叙述不能理解为对本发明的限制。

本发明根据被测量电缆和光缆绝缘和护套材料切片、尺寸以及测量精度要求，选择合适的标准尺具、背景光源和光学镜头放大或缩小倍数，同时打开数据处理器，输入所测量样品的编号、名称和其他必要的信息即可，本发明的方法自动对样品进行测量并得出结果数据，经系统专家软件分析数字图像采集器（如工业相机）所获得的数字图像，然后对数字图像进行滤波、二值化处理，边缘检测，识别并提取被测量目标的轮廓，最后经过数据分析处理后自动生成测量记录报告，即测得如附图1所示电缆和光缆绝缘和护套材料的最小厚度。

本发明的具体实施步骤如附图4所示，描述如下：

1）沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取薄片，切片具体数量视需求而定；

2）对被测量目标进行目测，选择内外壁光滑程序最好的切片；

3）根据被测量目标的物理尺寸检查测量装置是否需要调整，若需要进行调整，则进入步骤4），否则进入步骤11），直接进行测量；

4）根据被测量目标尺寸大小选择标准尺具；

5）根据被测量目标尺寸大小和精度要求选择光学镜头缩小或放大倍数；

6）根据被测量目标颜色选择背景光源颜色；

7）将标准尺具放到于显微镜测量平台适当位置，具体位置以成像居中为宜，一般选择放在测量平台中央位置；

8）启动数字图像采集器（如工业相机）；

9）启动数据处理器；

10）初始化测量装置，并保存系统参数，系统参数包括标准尺具长度物理尺寸                                                （单位：微米，视精度需求而定）、标准尺具长度像素尺寸（单位：像素）和测量装置的其他参数，其他参数包括但不限于数字图像采集器（如：工业相机）捕获参数、白平衡、机械位置等；

11）若数字图像采集器（如：工业相机）未启动，则启动；

12）若数据处理器未启动，则启动；

13）将被测量目标放到于显微镜测量平台适当位置，具体位置以成像居中为宜，一般选择放在测量平台中央位置；

14）输入测量样的编号、名称等信息，系统专家软件自动检测手动设定光学显微镜放大倍数、数字图像采集器（如工业相机）分辨率、背景光源颜色等系统参数是否合理，若不合理则提示并给出参考值；

15）采集样品数字图像；

16）数据处理器对步骤15）所获得数字图像通过滤波方法降低数字图像背景噪声；

17）数据处理器对步骤16）所获得数字图像通过二值化处理得到一个黑白二元色的数字图像，为了使数字图像更接近被测量目标真实形状，以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后选择一个合理灰度临界值，如果是数字图像某一点像素本身灰度大于它，则将该点像素设为白点，否则设为黑点，即可完成数字图像二值化，得到如附图1所示数字图像；

18）数据处理器对步骤17）所获得黑白二元的数字图像进行边缘检测；

19）根据步骤18）边缘检测结果提取电缆和光纤绝缘和护套材料切片的轮廓图，如附图2所示；

20）数据处理器将附图2内侧轮廓分别用

表示，附图2外侧轮廓分别用

表示；

21）数据处理器计算到附图2外侧轮廓的最小距离分别为

，求得的最小值

即为被测量目标最薄处厚度，以第i点为第1点，每隔

再取一点，共取6点，即如附图3所示

，

至附图2外侧轮廓的最小距离分别为

，

则：

                                                                  （1）

式（1）结果即为被测量目标的厚度（单位：像素）；

22）数据处理器将与

、进行对比运算，

                                                                       （2）

式（2）结果即为被测量目标的实际厚度（单位：微米，与

单位相同）

23）将测量结果数据、步骤14）输入的必要信息和标注过的图片生成记录报告。

Claims (2)

1.一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，由一组可放大缩小光学镜头、一台数字图像采集器（如工业相机）、一台计算机或数字处理设备、一组不同颜色的背景光源和一组标准尺具组成，利用程序处理功能自动测量电缆和光缆绝缘和护套材料厚度。该发明的特点是：先将标准尺由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和标准尺具长度；其次将电缆或光缆的绝缘或护套材料切片由光学镜头缩小或放大至合适大小的图像，通过数字图像采集器（如工业相机）采集到数字图像，将数字图像传输给计算机或数字处理器完成图像滤波、二值化处理、轮廓提取和电线电缆绝缘层厚度；然后通过对比运算得到电线电缆绝缘层的真实厚度，显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。

2.如权利要求1所述，该发明具体实现的步骤如下：

1）沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取薄片，切片具体数量视需求而定；

2）对被测量目标进行目测，选择内外壁光滑程序最好的切片；

3）根据被测量目标的物理尺寸检查测量装置是否需要调整，若需要进行调整，则进入步骤4），否则进入步骤11），直接进行测量；

4）根据被测量目标尺寸大小选择标准尺具；

5）根据被测量目标尺寸大小和精度要求选择光学镜头缩小或放大倍数；

6）根据被测量目标颜色选择背景光源颜色；

7）将标准尺具放到于显微镜测量平台适当位置，具体位置以成像居中为宜，一般选择放在测量平台中央位置；

8）启动数字图像采集器（如工业相机）；

9）启动数据处理器；

10）初始化测量装置，并保存系统参数，系统参数包括标准尺具长度物理尺寸                                                

（单位：微米，视精度需求而定）、标准尺具长度像素尺寸

（单位：像素）和测量装置的其他参数，其他参数包括但不限于数字图像采集器（如：工业相机）捕获参数、白平衡、机械位置等；

11）若数字图像采集器（如：工业相机）未启动，则启动；

12）若数据处理器未启动，则启动；

13）将被测量目标放到于显微镜测量平台适当位置，具体位置以成像居中为宜，一般选择放在测量平台中央位置；

14）输入测量样的编号、名称等信息，系统专家软件自动检测手动设定光学显微镜放大倍数、数字图像采集器（如工业相机）分辨率、背景光源颜色等系统参数是否合理，若不合理则提示并给出参考值；

15）采集样品数字图像；

16）数据处理器对步骤15）所获得数字图像通过滤波方法降低数字图像背景噪声；

17）数据处理器对步骤16）所获得数字图像通过二值化处理得到一个黑白二元色的数字图像，为了使数字图像更接近被测量目标真实形状，以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后选择一个合理灰度临界值，如果是数字图像某一点像素本身灰度大于它，则将该点像素设为白点，否则设为黑点，即可完成数字图像二值化，得到如附图1所示数字图像；

18）数据处理器对步骤17）所获得黑白二元的数字图像进行边缘检测；

19）根据步骤18）边缘检测结果提取电缆和光纤绝缘和护套材料切片的轮廓图，如附图2所示；

20）数据处理器将附图2内侧轮廓分别用

表示，附图2外侧轮廓分别用

表示；

21）数据处理器计算到附图2外侧轮廓的最小距离分别为

，求得

的最小值

即为被测量目标最薄处厚度，以第i点为第1点，每隔

再取一点，共取6点，即如附图3所示，

至附图2外侧轮廓的最小距离分别为

，

则：

                                                                  （1）

式（1）结果即为被测量目标的厚度（单位：像素）；

22）数据处理器将

与

、

进行对比运算，

                                                                       （2）

式（2）结果即为被测量目标的实际厚度（单位：微米，与

单位相同）

23）将测量结果数据、步骤14）输入的必要信息和标注过的图片生成记录报告。

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