CN102359761B - 一种电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法 - Google Patents
一种电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，本方法主要的特征是：先通过设定合适的光学显微镜的放大倍数和数字图像采集器(如工业相机)的分辨率后进行数字图像采集，采集到的数字图像传输给计算机或数字处理器，经过二值化处理和边缘检测，提取出轮廓图，数据处理器中的程序自动处理后，通过计算得到电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度后显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。本发明方法实现简单，测量速度快，测量结果可靠、精度高。为我国相关的计量、检测行业提供了快速、准确测量电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度的方法。
Description
技术领域
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，特别涉及那些在受力情况下会发生形变或损坏的电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度的测试方法。
背景技术
国家对电缆和光缆的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，如果电缆或光缆的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。目前国内测量方法主要有二种，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。这类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。尤其是对于尺寸很小的，被测量目标的生产材料、本身的毛刺及形状不均匀的、在受力情况下会发生形变或损坏的电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片，使用传统的测量方法，结果精度不高，测量的结果误差较大。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。
现有的技术中，公开了利用图像进行黑白二元化处理，来测量电缆和光缆 绝缘和护套材料厚度测量方法，如本发明人的在先专利申请。但是，通过所公开的方法测量的电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度还是不够准确，因为对后期的数据处理不够。
发明内容
本发明目的在于快速、精确测量电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度，且测试结果不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。
本发明的有一个目的在于，通过提供经过反复多次测量和数据处理，而得到非常精准的电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度的测量方法。
本发明公开了一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，本方法由一台光学显微镜、一台数字图像采集器和一台计算机或数字处理设备进行检查，利用程序处理功能自动测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的厚度，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的尺寸范围，设定光学显微镜的放大倍数Z；
步骤二、将电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片放到光学显微镜测量平台上；
步骤三、启动光学显微镜中的数字图像采集器，设定分辨率为r，单位(像素/毫米)；
步骤四、打开与数字图像采集器相连的数据处理器，输入所测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的编号和名称，采集环形薄片数字图像；
步骤五、将步骤四获得的数字图像进行黑白二元化处理，然后进行边缘检测，识别并提取电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的直径轮廓；
步骤六、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1， d2……di……dn，则自动测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片内径的尺寸为d内，
其中d内为电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤七、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1，d2……dj……dm，则自动测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片内径的尺寸为d外，
其中d外为电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤八、d外与d内结果的差值的1/2即为被测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的初始厚度(单位：微米)；
步骤九、重复上述步骤六、步骤七和步骤八，得到初始厚度i+1，并随后计算初始厚度i+1与初始厚度i之间的差值；
步骤十、重复上述步骤六、步骤七、步骤八和步骤九，得到多个差值，对这些差值进行平差，最终得到第一精确厚度；
步骤十一、再次重复步骤一到步骤十，其中步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为小于上述Z的数值X，最终得到的第二精确厚度；
步骤十二、将第一精确厚度和第二精确厚度取平均值作为第一测量结果数据；
步骤十三、多次重复上述步骤十～步骤十二，其中取步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为大于或小于上述Z的数值Y，并最终得到多个测量结果，将所有的测量结果进行平均，并将最终平均测量结果数据和标注过的图 片生成记录报告。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤一的参数亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供放大倍数参考值进行设定。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤二的电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片需沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取薄片切取薄片，选择内外壁光滑程序最好的切片。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤二的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。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤三的，r的值可根据Z的大小、被测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片规格来设定，亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供分辨率参考值进行设定。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤五通过实施滤波，降低像素的噪声，必要时，则再以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后设定一个灰度值，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，以得到一个黑白二元的数字图像。
优选的是，所述的电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法中，步骤十所述平差方法用的是最小二乘法。
本发明的有益效果是：本发明能快速、精确测量电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度，且测试结果不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。提高测试效率，尤其适合批量测试样品。为国内质检监督计量等机构提供了一种快速、高精度的电缆和光缆的绝缘和护套材料厚度测量方法。
附图说明
图1为该发明一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法的简化的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明的一种电缆和光缆绝缘和护套材料厚度测量方法，包括如下步骤：
步骤一、根据电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的尺寸范围，设定光学显微镜的放大倍数Z，参数Z也可在打开数据处理器后，通过系统专家软件分析，提供的放大倍数参考值进行设定；
步骤二、将电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片放到光学显微镜测量平台上，电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片是沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取的薄片，选择内外壁光滑程序最好的切片，电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的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；
步骤三、启动光学显微镜的数字图像采集器，设定分辨率为r，单位(像素/毫米)，r的值可根据Z的大小、被测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的规格米设定，也可在打开数据处理器后，通过系统专家软件分析，提供的分辨率参考值进行设定；
步骤四、打开数据处理器，输入所测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的编号和名称，通过系统专家软件自动检测手动设定光学显微镜放大倍数Z和数字图像采集器分辨率r是否合理，若不合理则提示并给出参考值，根据参考值重新设定光学显微镜放大倍数Z和数字图像采集器分辨率r，直到合理，然后采集环形薄片数字图像；
步骤五、将步骤四获得的数字图像首先实施滤波，以降低像素的噪声，有必要时，再以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后设定一个灰度值。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，如此可得到一个黑白二元的数字图像。然后将所获得黑白二元的数字图像进行边缘检测，边缘检测结果提取电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的轮廓图；
步骤六、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1，d2……di……dn，则自动测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片内径的尺寸为d内，
其中d内为电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤七、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1，d2……dj……dm，则自动测量电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片外径的尺寸为d外，
其中d外为电缆或光缆的绝缘和护套材料的横截环形薄片的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤八、d外与d内结果的差值的1/2即为被测量目标的初始厚度(单位：微米)；
步骤九、重复上述步骤六、步骤七和步骤八，得到初始厚度i+1，并随后 计算初始厚度i+1与初始厚度i之间的差值；
步骤十、重复上述步骤六、步骤七、步骤八和步骤九，得到多个差值，对这些差值利用最小二乘法原理进行平差，最终得到第一精确厚度；
步骤十一、再次重复步骤一到步骤十，其中步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为小于上述Z的数值X，最终得到的第二精确厚度；
步骤十二、将第一精确厚度和第二精确厚度取平均值作为测量结果数据，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
为了使得测量更加准确，在步骤十二、将第一精确厚度和第二精确厚度取平均值作为第一测量结果数据；
步骤十三、多次重复上述步骤十～步骤十二，其中取步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为大于或小于上述Z的数值Y，并最终得到多个测量结果，将所有的测量结果进行平均，并将最终平均测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
这样，通过采用不同放大倍数的光学显微镜设定，米进一步减小测量误差值。并且通过测量结果数据的平均值，也能够进一步减少测量误差。上述测量和计算都是通过计算机进行的，因此虽然过程繁复，但是速度确实很快的，不会过多耽误测量进程。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，由一台光学显微镜、一台数字图像采集器和一台计算机或数字处理设备进行检测，利用程序处理功能自动测量电缆和光缆的绝缘护套材料厚度，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片的尺寸范围，设定光学显微镜的放大倍数Z；
步骤二、将电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片放到光学显微镜测量平台上；
步骤三、启动光学显微镜中的数字图像采集器，设定分辨率为r，单位是像素／毫米；
步骤四、打开与数字图像采集器相连的数据处理器，输入所测量电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片的编号和名称，采集环形薄片数字图像；
步骤五、将步骤四中获得的数字图像进行黑白二元化处理，然后进行边缘检测，识别并提取电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片的直径轮廓；
步骤六、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1，d2……di……dn，则自动测量电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片内径的尺寸为d内，
其中d内为电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤七、由数据处理器在电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为d1，d2……dj……dm，则自动测量电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片外径的尺寸为d外，
其中d外为电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
步骤八、d外与d内结果的差值的1／2即为被测量目标的初始厚度w；
步骤九、重复上述步骤六、步骤七和步骤八，得到初始厚度w+1，并随后计算初始厚度w+1与初始厚度w之间的差值；
步骤十、重复上述步骤六、步骤七、步骤八和步骤九，得到多个差值，对这些差值进行平差，最终得到第一精确厚度；其中，所述平差方法用的是最小二乘法；
步骤十一、再次重复步骤一到步骤十，其中步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为小于上述Z的数值X，最终得到的第二精确厚度；
步骤十二、将第一精确厚度和第二精确厚度取平均值作为第一测量结果数据；
步骤十三、多次重复上述步骤十～步骤十二，其中取步骤一中的光学显微镜的放大倍数设定为大于或小于上述Z的数值Y，并最终得到多个测量结果，将所有的测量结果进行平均，并将最终平均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所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：步骤一的参数亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供放大倍数参考值进行设定。
3.如权利要求1所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：步骤二的电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片需沿着与电缆导体或光缆轴线相垂直的平面切取薄片，选择内外壁光滑程度最好的切片。
4.如权利要求1所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：步骤二的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。
5.如权利要求1所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：步骤三的r的值可根据Z的大小、被测电缆或光缆的绝缘护套材料的横截环形薄片规格来设定，亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供分辨率参考值进行设定。
6.如权利要求1所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：步骤五通过实施滤波，降低像素的噪声。
7.如权利要求6所述的电缆和光缆绝缘护套材料厚度测量方法，其特征在于：所述步骤五中在实施滤波后，还包括以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后设定一个灰度值，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，以得到一个黑白二元的数字图像。
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