CN105423945A - 一种电缆检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆检测装置及检测方法，电缆检测装置包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、第一导轮、第二导轮、第一检测装置、第二检测装置、控制器；所述第一检测装置包括底板、立柱、圆环部，圆环部内沿圆周方向均匀设有8个相同的检测部，检测部包括压力传感器、压缩弹簧、滚轮支架、滚轮，8个滚轮抵接在被测电缆外表面；第二检测装置包括条纹投影装置和图像采集装置；测试时，第一导轮和第二导轮之间的被测电缆的长度方向水平；控制器根据8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，第二检测装置用于对初检具有缺陷的部分进行复检。本发明的检测装置检测效率高，且精度高。

Description

一种电缆检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电缆检测装置及检测方法。

背景技术

电缆是生活中常见的导电部件和信号传输部件，现有技术中，电缆的外包层内包裹着导体，合格的电缆的外包层的截面应该是圆形的，并且是光滑的，但是有些不合格的电缆表面会存在凸包和凹陷，这样的电缆，其内部导体很可能会存在问题，在使用中很可能会存在危害，如果能够顺利检测出电缆表面的缺陷，则可以很好地减少这些危害。

发明内容

发明目的：本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种电缆检测装置及检测方法，用于检测电缆外表面凹陷、凸包等缺陷。

技术方案：一种电缆检测装置，包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、第一导轮、第二导轮、第一检测装置、第二检测装置、控制器；所述第一卷绕装置包括第一支架、设置在第一支架上的第一转轴、驱动第一转轴的第一电机、由第一转轴驱动的第一卷筒，所述第一卷筒包括第一筒体和位于第一筒体两侧的圆环形第一挡板，两个第一挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；所述第二卷绕装置包括第二支架、设置在第二支架上的第二转轴、驱动第二转轴的第二电机、由第二转轴驱动的第二卷筒，所述第二卷筒包括第二筒体和位于第二筒体两侧的圆环形第二挡板，两个第二挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；被测电缆一端固定在所述第一卷绕装置上，另一端固定在第二卷绕装置上，第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆经过第一导轮、第一检测装置和第二导轮；所述第一导轮上设有旋转编码器，用于监测第一导轮的转动；所述第一检测装置包括底板、位于底板上的立柱、位于立柱上的圆环部，所述圆环部内沿圆周方向均匀设有8个相同的检测部，检测部包括位于圆环部内侧的压力传感器、一端抵接在压力传感器上的压缩弹簧、滚轮支架、滚轮，压缩弹簧的另一端设有滚轮支架，滚轮支架上设有滚轮，8个滚轮抵接在被测电缆外表面；测试时，第一导轮和第二导轮之间的被测电缆的长度方向水平；第二检测装置包括机械臂底座、位于机械臂底座上的多关节机械臂、位于多关节机械臂端部的安装板、位于安装板上的条纹投影装置和位于安装板上的图像采集装置，所述条纹投影装置用于向电缆外表面投射条纹，所述图像采集装置用于采集投影在电缆外表面的条纹图像；所述第一电机、第二电机、旋转编码器、8个压力传感器、条纹投影装置和图像采集装置与控制器相连；控制器根据8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，检测被测电缆是否存在缺陷；第二检测装置用于对被测电缆初检存在缺陷的部分进行复检。

进一步地，两个第一挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍。两个第二挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍。

进一步地，当8个压力传感器中一个以上的测量值相对于时间的微分的绝对值大于设定阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。

进一步地，控制器根据压力传感器的信号计算弹簧的压缩量，当相对的两个弹簧的压缩量之和大于上限阈值或小于下限阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。

进一步地，所述第一电机和第二电机均为伺服电机或步进电机；或者第一电机和第二电机上均设有编码器。

一种使用上述的电缆检测装置的电缆检测方法，包括如下步骤；

1)启动第一电机和第二电机，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置；同时，控制器监测8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，被测电缆行走过程中，当控制器根据8个压力传感器的信号检测出缺陷时，控制第一电机、第二电机将电缆具有缺陷的部分移动到第二检测装置的检测位置后停止转动；

2)控制器控制第二检测装置的条纹投影装置向电缆表面投射条纹，并利用图像采集装置采集电缆表面的条纹图像；控制多关节机械臂使第二检测装置对具有缺陷的部分进行整个圆周方向的检测；

3)继续转动第一电机和第二电机，并重复第一检测装置和第二检测装置的检测操作，直至被测电缆检测完毕。

有益效果：本发明的检测装置，对被测电缆实现了初检和复检，初检速度快，电缆一边移动一边检测，复检只对初检检出有缺陷的部分进行精确检测，最终以复检的数据作为缺陷判断的依据，检测精度高，并且复检具有针对性，效率高。复检通过投射条纹图案的方式进行，非接触并且精度高。

附图说明

图1为电缆检测装置示意图；

图2为卷绕装置示意图；

图3为第一检测装置示意图；

图4为第二检测装置示意图。

具体实施方式

附图标记说明：

1.1第一卷筒；1.2第一支架；1.3第一导轮；2.1第二卷筒；2.2第二支架；2.3第二导轮；3第一检测装置；4被测电缆；1.1.1挡板；1.1.2卷筒；3.1底板；3.2立柱；3.3圆环部；3.4压力传感器；3.5压缩弹簧；3.6滚轮支架；3.7滚轮；5.2多关节机械臂；5.1.1安装板；5.1.2条纹投影装置；5.1.3图像采集装置。

图1未示出多关节机械臂，如图1-4所示，一种电缆检测装置，包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、第一导轮1.3、第二导轮2.3、第一检测装置3、第二检测装置、控制器；所述第一卷绕装置包括第一支架1.2、设置在第一支架上的第一转轴、驱动第一转轴的第一电机、由第一转轴驱动的第一卷筒1.1，所述第一卷筒包括第一筒体1.1.2和位于第一筒体两侧的圆环形第一挡板1.1.1，两个第一挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；所述第二卷绕装置包括第二支架2.2、设置在第二支架上的第二转轴、驱动第二转轴的第二电机、由第二转轴驱动的第二卷筒2.1，所述第二卷筒包括第二筒体和位于第二筒体两侧的圆环形第二挡板，两个第二挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；被测电缆一端固定在所述第一卷绕装置上，另一端固定在第二卷绕装置上，第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆经过第一导轮1.3、第一检测装置3和第二导轮2.3；所述第一导轮上设有旋转编码器，用于监测第一导轮的转动；所述第一检测装置包括底板、位于底板上的立柱、位于立柱上的圆环部，所述圆环部内沿圆周方向均匀设有8个相同的检测部，检测部包括位于圆环部内侧的压力传感器3.4、一端抵接在压力传感器上的压缩弹簧3.5、滚轮支架3.6、滚轮3.7，压缩弹簧的另一端设有滚轮支架，滚轮支架上设有滚轮，8个滚轮抵接在被测电缆外表面；测试时，第一导轮和第二导轮之间的被测电缆的长度方向水平；第二检测装置包括机械臂底座、位于机械臂底座上的多关节机械臂5.2、位于多关节机械臂端部的安装板5.1.1、位于安装板上的条纹投影装置5.1.2和位于安装板上的图像采集装置5.1.3，所述条纹投影装置用于向电缆外表面投射条纹，所述图像采集装置用于采集投影在电缆外表面的条纹图像；所述第一电机、第二电机、旋转编码器、8个压力传感器3.4、条纹投影装置和图像采集装置与控制器相连；控制器根据8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，检测被测电缆是否存在缺陷；第二检测装置用于对被测电缆初检存在缺陷的部分进行复检。

第一导轮、第二导轮、第一检测装置在同一水平高度检测，使得第一导轮和第二导轮之间的电缆在水平方向直线移动，便于第一检测装置对电缆的检测；另外，第一、二卷筒的挡板之间的距离小于直径的两倍，可以保证卷筒上每一层的电缆只有一圈，简化了电缆的卷绕过程，也保证第一卷绕装置、第一导轮、第一检测装置、第二导轮、第二卷绕装置的电缆大致在同一平面内，便于保证检测的精度。当然更合适地，也可以使两个第一挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍；两个第二挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍。

由于合格电缆长度方向上的不同位置的电缆截面的直径应该是相同的，因此检测过程中，如果电缆合格，那么8个压力传感器的信号应该是不变的，其相对于时间的微分值理论上应该是零(实际中会存在微小偏差，接近于零)，但是如果某个位置存在凸包或者凹陷，那么相应的压力传感器的信号会发生变化，其微分值会偏离零较大幅度，因此当8个压力传感器中一个以上的测量值相对于时间的微分的绝对值大于设定阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。

当然也可以利用别的判断方式，对于合格的电缆，由于其不同位置直径相同，相对的两个弹簧的压缩量之和(该值和这个方向上的直径是有对应关系的)应该是在一定范围内的，如果存在凸包或者凹陷，那么两个弹簧的压缩量之和肯定会发生变化，因此控制器可以根据压力传感器的信号计算弹簧的压缩量，当相对的两个弹簧的压缩量之和大于上限阈值或小于下限阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。在根据压力值计算弹簧的压缩量时，可以考虑弹簧的重力；也可以选择轻质弹簧，忽略弹簧的重力。可以根据精度的需要选择合适的计算方式。

第二检测装置的检测原理如下，现有技术中，利用条纹投影测量三维物体的轮廓是很常见的。类似地，当电缆表面光滑无缺陷时，投射的条纹图像和存在缺陷时的图像是不一样的，当电缆表面存在凸包和凹陷时，条纹的图像会出现扭曲，图像采集装置对这些条纹进行采集，经过图像处理，就可以得到被测电缆表面的轮廓。

所述第一电机和第二电机均为伺服电机，当然也可以选择步进电机，或者在第一电机和第二电机上设置编码器，只要能够记录电机的转数和旋转角度从而控制电缆的行走距离就可以。并且更直接地，控制器可以根据旋转编码器监测第一导轮的转数和旋转角度从而监测电缆行走的距离。

具体的检测方法，包括如下步骤；

1)启动第一电机和第二电机，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置；同时，控制器监测8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，被测电缆行走过程中，当控制器根据8个压力传感器的信号检测出缺陷时，控制第一电机、第二电机将电缆具有缺陷的部分移动到第二检测装置的检测位置后停止转动；

2)控制器控制第二检测装置的条纹投影装置向电缆表面投射条纹，并利用图像采集装置采集电缆表面的条纹图像；控制多关节机械臂使第二检测装置对具有缺陷的部分进行整个圆周方向的检测；

3)继续转动第一电机和第二电机，并重复第一检测装置和第二检测装置的检测操作，直至被测电缆检测完毕。

控制器以图像采集装置的信号对缺陷进行最终的判断，这样判断出的结果相对于初检的结果更加准确，更加能够反映电缆表面轮廓的真实情况(是否存在凹槽或者凸包，凹陷和凸包是什么形状)。控制器可以先记录采集的图像，等卷绕完毕后再进行图像处理，也可以一边向第二卷绕装置卷绕被测电缆，一边对已经采集到的图像进行图像处理。

初始状态时，电缆卷绕在第一卷绕装置上，另一端连接在第二卷绕装置上。具体控制时，例如第一检测装置检测出了缺陷，控制可以控制电缆继续往前走一小段走到第二检测装置的工作位置，这一小段距离可以通过旋转编码器来控制，也可以通过第一电机和第二电机的转数来控制。由于进行了初检和复检，初检速度快、复检精度高且具有针对性，综合下来，既保证了检测速度又保证了检测精度。当卷绕完毕时，第一检测装置检测了全部电缆(连接第一卷绕装置的端部到第一检测装置的这段电缆和连接第二卷绕装置的端部到第一检测装置的这部分电缆无法检测到，但是这段距离很短，可以忽略，也可以通过其他检测方式(例如人工观察)进行弥补)，第二图像采集装置对所有初检具有缺陷的部分都进行了复检，可以实现自动化检测。

为了便于电缆在卷绕装置上的卷绕，不会从卷绕装置上脱落，电缆的两端可以用胶水或者其他固定结构(例如夹持部夹持端部或者利用压头将端部压在卷筒壁上)固定连接在第一、二卷绕装置的卷筒上。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种电缆检测装置，其特征在于，包括所述第一卷绕装置、第二卷绕装置、第一导轮、第二导轮、第一检测装置、第二检测装置、控制器；所述第一卷绕装置包括第一支架、设置在第一支架上的第一转轴、驱动第一转轴的第一电机、由第一转轴驱动的第一卷筒，所述第一卷筒包括第一筒体和位于第一筒体两侧的圆环形第一挡板，两个第一挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；所述第二卷绕装置包括第二支架、设置在第二支架上的第二转轴、驱动第二转轴的第二电机、由第二转轴驱动的第二卷筒，所述第二卷筒包括第二筒体和位于第二筒体两侧的圆环形第二挡板，两个第二挡板相对的表面间隔的距离小于被测电缆直径的2倍；被测电缆一端固定在所述第一卷绕装置上，另一端固定在第二卷绕装置上，第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆经过第一导轮、第一检测装置和第二导轮；所述第一导轮上设有旋转编码器，用于监测第一导轮的转动；所述第一检测装置包括底板、位于底板上的立柱、位于立柱上的圆环部，所述圆环部内沿圆周方向均匀设有8个相同的检测部，检测部包括位于圆环部内侧的压力传感器、一端抵接在压力传感器上的压缩弹簧、滚轮支架、滚轮，压缩弹簧的另一端设有滚轮支架，滚轮支架上设有滚轮，8个滚轮抵接在被测电缆外表面；测试时，第一导轮和第二导轮之间的被测电缆的长度方向水平；第二检测装置包括机械臂底座、位于机械臂底座上的多关节机械臂、位于多关节机械臂端部的安装板、位于安装板上的条纹投影装置和位于安装板上的图像采集装置，所述条纹投影装置用于向电缆外表面投射条纹，所述图像采集装置用于采集投影在电缆外表面的条纹图像；所述第一电机、第二电机、旋转编码器、8个压力传感器、条纹投影装置和图像采集装置与控制器相连；控制器根据8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，检测被测电缆是否存在缺陷；第二检测装置用于对被测电缆初检存在缺陷的部分进行复检。

2.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，两个第一挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍。两个第二挡板相对的表面间隔的距离为被测电缆直径的1.05-1.5倍。

3.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，当8个压力传感器中一个以上的测量值相对于时间的微分的绝对值大于设定阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。

4.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，控制器根据压力传感器的信号计算弹簧的压缩量，当相对的两个弹簧的压缩量之和大于上限阈值或小于下限阈值时，控制器判断被测电缆存在缺陷。

5.根据权利要求3或4所述的电缆检测装置，其特征在于，所述第一电机和第二电机均为伺服电机或步进电机；或者第一电机和第二电机上均设有编码器。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述的电缆检测装置的电缆检测方法，其特征在于，包括如下步骤；

1)启动第一电机和第二电机，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置；同时，控制器监测8个压力传感器的信号对被测电缆进行初检，被测电缆行走过程中，当控制器根据8个压力传感器的信号检测出缺陷时，控制第一电机、第二电机将电缆具有缺陷的部分移动到第二检测装置的检测位置后停止转动；

2)控制器控制第二检测装置的条纹投影装置向电缆表面投射条纹，并利用图像采集装置采集电缆表面的条纹图像；控制多关节机械臂使第二检测装置对具有缺陷的部分进行整个圆周方向的检测；

3)继续转动第一电机和第二电机，并重复第一检测装置和第二检测装置的检测操作，直至被测电缆检测完毕。