CN105424720A - 一种基于图像处理的电缆检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的电缆检测装置及检测方法，检测装置包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、4个第一图像采集装置、1个第二图像采集装置、标记装置、控制器；4个第一图像采集装置布置在第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆的周围，从4个不同的角度采集被测电缆的图像；所述第二图像采集装置用于采集被测电缆的图像，第二图像采集装置采集的图像精度高于第一图像采集装置；标记装置用于对电缆具有缺陷的部分进行标记。本发明的装置基于图像处理技术对整个电缆外包层的圆周表面进行检测，检测效率高且检测精度高。

Description

一种基于图像处理的电缆检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及电缆领域，具体涉及一种基于图像处理的电缆检测装置及检测方法。

背景技术

电缆是生活中常用的导电线材，主要用于船舶、工程领域等，现有技术中的电缆通常是外部包层内具有多个独立的内部包层，内部包层内设有导电材料。通过这样的包层结构，一方面起到绝缘保护等作用，因此外部包层非常重要，如果出现裂纹、孔洞等破损会非常危险，可能导致严重的事故。虽然电缆在出厂时可以通过人抽查的方式检验，但是人工检查准确性差，容易疏漏。

发明内容

发明目的：本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于图像处理的电缆检测装置及检测方法。

技术方案：一种基于图像处理的电缆检测装置，包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、4个第一图像采集装置、1个第二图像采集装置、标记装置、控制器；所述第一卷绕装置包括第一底板、位于第一底板上的第一立柱、位于第一立柱上的第一转轴和设置在第一转轴上由第一转轴驱动的第一电缆卷筒，第一转轴由第一电机驱动；所述第二卷绕装置包括第二底板、位于第二底板上的第二立柱、位于第二立柱上的第二转轴和设置在第二转轴上由第二转轴驱动的第二电缆卷筒，第二转轴由第二电机驱动；被测电缆的一端连接在第一卷绕装置上，另一端连接在第二卷绕装置上；4个第一图像采集装置布置在第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆的周围，从4个不同的角度采集被测电缆的图像；所述标记装置包括多关节机械臂和设置在多关节机械臂端部的画笔，所述画笔用于对电缆具有缺陷的部分进行标记；所述第二图像采集装置用于采集被测电缆的图像，第二图像采集装置采集的图像精度高于第一图像采集装置；所述4个第一图像采集装置、所述第二图像采集装置、所述第一电机、所述第二电机、标记装置均与控制器相连。

进一步地，所述第二图像采集装置的图像采集位置相对于第一图像采集装置的图像采集位置更靠近第二卷绕装置侧。

进一步地，所述4个第一图像采集装置布置在同一平面内，所述4个第一图像采集装置呈圆周分布，两两之间间隔90度；所述4个第一图像采集装置设置在支撑架上，所述支撑架包括支撑架底座、设置在支撑架底座上的支撑架立柱、设置在支撑架立柱上的第一圆环部，被测电缆经过第一圆环部内，4个图像采集装置设置在第一圆环部上。

进一步地，所述第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆呈绷紧状态。

进一步地，所述第二图像采集装置设置在第二图像采集装置安装组件上，所述安装组件包括安装组件底板、设置在安装组件底板上的安装组件立柱、设置在安装组件立柱上的圆环导轨和第二圆环部，所述圆环导轨和第二圆环部同心设置，第二圆环部内侧沿其整个圆周表面具有第一齿部；所述安装组件还包括第三电机、设置在第三电机输出轴上的和第一齿部啮合的齿轮、一端和第三电机外壳固定连接的滑块，所述滑块上设有孔部，所述环形导轨穿设在所述孔部内，所述第二图像采集装置设置在滑块的另一端，所述被测电缆穿过所述环形导轨，所述第三电机与控制器相连。

进一步地，所述第一图像采集装置和第二图像采集装置为CCD图像采集装置。

进一步地，所述第一电机和第二电机上均设有编码器。

进一步地，所述第一电机和第二电机均为步进电机；或者所述第一电机和第二电机均为伺服电机。

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、第二电机和4个第一图像采集装置，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置，同时4个第一图像采集装置对被测电缆进行图像采集，当根据采集的图像判断出被测电缆某处有缺陷时，控制器控制标记装置对该处的电缆进行标记；

2)关闭4个第一图像采集装置，启动第二图像采集装置，控制第一电机、第二电机反向转动，当第二图像采集装置检测到标记时，控制器控制第一电机和第二电机停止转动，驱动第三电机使第二图像采集装置对被测电缆具有缺陷的部分，进行整个电缆圆周表面的图像采集；采集完毕，继续反向转动第一电机和第二电机，重复第二图像采集装置的采集操作，直至被测电缆所有具有标记的部分均进行了第二图像采集装置的图像采集；

3)控制器根据第二图像采集装置采集的图像对被测电缆进行缺陷检测。

进一步地，步骤1)中，当判断电缆某处具有缺陷时，控制器控制第一电机、第二电机停止转动，标记装置对该处的电缆进行标记，标记结束，控制器控制第一电机、第二电机继续转动，直至4个第一图像采集装置对整个电缆进行了图像采集。

有益效果：本发明的检测装置是基于图像处理的光学检测装置，由于进行了第一图像采集装置的初检和第二图像采集装置的复检，检测效率高，且检测精度高，由于采用了环形导轨，第二图像采集装置只需设置一个就可以完成整个圆周表面的图像采集，节省了高精度的第二图像采集装置。

附图说明

图1为电缆检测装置的示意图；

图2为4个第一图像采集装置布置示意图；

图3为第二图像采集装置及其安装组件示意图；

图4为与第二图像采集装置连接的滑块、第三电机及齿轮示意图；

图5为标记装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进行进一步地描述，其中附图标记含义如下：

1第一卷绕装置；1.1第一底板；1.2第一立柱；2第二卷绕装置；2.1第二底板；2.2第二立柱；3.1、3.2、3.3、3.4第一图像采集装置；4第二图像采集装置；5被测电缆；7.1支撑架的底座；7.2支撑架的立柱；7.3第一圆环部；8标记装置；8.1画笔；8.2多关节机械臂；8.3标记装置的底座；9.1齿轮；9.2第三电机；9.3滑块；9.4第二圆环部；9.5环形导轨；9.6安装组件立柱；9.7安装组件底板。

图1没有画出支撑第一图像采集装置的支撑架和第二图像采集装置的安装组件。

如图1-5所示，一种基于图像处理的电缆检测装置，包括第一卷绕装置1、第二卷绕装置2、4个第一图像采集装置3.1-3.4、1个第二图像采集装置4、标记装置8、控制器；所述第一卷绕装置包括第一底板1.1、位于第一底板上的第一立柱1.2、位于第一立柱上的第一转轴和设置在第一转轴上由第一转轴驱动的第一电缆卷筒，第一转轴由第一电机驱动；所述第二卷绕装置包括第二底板2.1、位于第二底板上的第二立柱2.2、位于第二立柱上的第二转轴和设置在第二转轴上由第二转轴驱动的第二电缆卷筒，第二转轴由第二电机驱动；被测电缆的一端连接在第一卷绕装置上，另一端连接在第二卷绕装置上，便于电缆在第一、二卷绕装置上的卷绕；4个第一图像采集装置3.1-3.4布置在第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆的周围，从4个不同的角度采集被测电缆的图像；所述标记装置8包括多关节机械臂8.2和设置在多关节机械臂端部的画笔8.1，所述画笔用于对电缆具有缺陷的部分进行标记；所述第二图像采集装置用于采集被测电缆的图像，第二图像采集装置采集的图像精度高于第一图像采集装置；所述4个第一图像采集装置、所述第二图像采集装置、所述第一电机、所述第二电机、标记装置均与控制器相连。所述第二图像采集装置的图像采集位置相对于第一图像采集装置的图像采集位置更靠近第二卷绕装置侧。所述4个第一图像采集装置布置在同一平面内，所述4个第一图像采集装置呈圆周分布，两两之间间隔90度；所述4个第一图像采集装置设置在支撑架上，所述支撑架包括支撑架底座7.1、设置在支撑架底座上的支撑架立柱7.2、设置在支撑架立柱上的第一圆环部7.3，被测电缆经过第一圆环部内，4个图像采集装置设置在第一圆环部上。

这样，4个第一图像采集装置可以从4个角度对包层表面进行图像采集，可以对整个圆周表面进行检测，当包层表面光滑无瑕时所采集到的图像和包层表面具有缺陷时所采集到的图像是不一样的，通过简单的图像处理就能够判断出包层表面有没有缺陷，判断的方法只是常规的图像处理技术，本领域技术人员是可以实施的。例如通过将被测电缆的图像和标准电缆的图像进行比较，差异过大时，表明被测电缆具有缺陷。

检测时，第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆呈绷紧状态。这样能够很好地采集图像。所述第一、第二图像采集装置均为CCD图像采集装置，根据需要也可以选择为其他类型的图像采集装置。

所述第二图像采集装置设置在第二图像采集装置安装组件上，所述安装组件包括安装组件底板9.7、设置在安装组件底板上的安装组件立柱9.6、设置在安装组件立柱上的圆环导轨9.5和第二圆环部9.4，所述圆环导轨和第二圆环部同心设置，第二圆环部内侧沿其整个圆周表面具有第一齿部；所述安装组件还包括第三电机9.2、设置在第三电机输出轴上的和第一齿部啮合的齿轮9.1、一端和第三电机外壳固定连接的滑块9.3，所述滑块上设有孔部，所述环形导轨穿设在所述孔部内，所述第二图像采集装置4设置在滑块的另一端，所述被测电缆穿过所述环形导轨，所述第三电机与控制器相连。通过这样的方式，当第三电机转动时，可以带动第二图像采集装置在环形导轨上滑动，从而第二图像采集装置能够对具有缺陷部分的电缆进行整个圆周表面的图像采集，这样只需一个第二图像采集装置就能完成相应工作，不需要多个。在连接时，环形导轨有一处连接在立柱上，因此那个位置，滑块不能经过，但是由于图像采集装置具有一定的采集范围，即使第二图像采集装置不能移动到那个位置，也能够实现对整个圆周表面图像的采集。

为了更好地控制电机的转动，第一电机和第二电机上均设有编码器；或者第一电机和第二电机均为步进电机；或者第一电机和第二电机均为伺服电机。

具体的检测方法如下：

1)启动第一电机、第二电机和4个第一图像采集装置，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置，同时4个第一图像采集装置对被测电缆进行图像采集，当根据采集的图像判断出被测电缆某处有缺陷时，控制器控制标记装置对该处的电缆进行标记；具体地，当判断电缆某处具有缺陷时，控制器控制第一电机、第二电机停止转动，标记装置对该处的电缆进行标记，标记结束，控制器控制第一电机、第二电机继续转动，直至4个第一图像采集装置对整个电缆进行了图像采集。

2)关闭4个第一图像采集装置，启动第二图像采集装置，控制第一电机、第二电机反向转动，当第二图像采集装置检测到标记时，控制器控制第一电机和第二电机停止转动，驱动第三电机使第二图像采集装置对被测电缆具有缺陷的部分，进行整个电缆圆周表面的图像采集；采集完毕，继续反向转动第一电机和第二电机，重复第二图像采集装置的采集操作，直至被测电缆所有具有标记的部分(即具有缺陷的部分)均进行了第二图像采集装置的图像采集；

3)控制器根据第二图像采集装置采集的图像对被测电缆进行缺陷检测。

步骤1)中，例如被测电缆某个部分检测出缺陷，标记装置对该处的电缆进行标记，例如用画笔画一条短线或者一个圆点，当然根据需要也可以画其他的标记，只要能够很容易地让第二图像采集装置识别出，并且不影响图像处理时对缺陷的判断，例如可以将短线或圆点标记在缺陷的附近，不遮挡缺陷。

步骤1)中，将电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置进行第一采集装置的初检，当全部卷绕完毕，初检完毕时，此时初检判断为有缺陷的地方都已经进行了标记。可选地方式，标记时可以对电缆的上表面进行标记(不管检测到缺陷在电缆的上方、下方或左右侧面)，这样第二图像采集装置在检测标记时，可以一直位于电缆上方进行检测，方便操作。等到检测到了标记，第二图像采集装置再进行角度调整，进行整个圆周表面的图像采集。

步骤2)将电缆从第二卷绕装置卷绕至第一卷绕装置进行复检，当标记进入第二图像采集装置采集的范围时，很容易被第二图像采集装置识别出，此时电机停转进行图像采集，由于进行复检的第二图像采集装置的精度更高(例如像素密度更大)，因此可以更清楚地掌握电缆包层缺陷的细节。并且复检具有目的性，不需要复检整个电缆，只需复检初检出现缺陷的部分(即标记的地方)，提高了效率，并且检出精度高，通过复检可以更清楚地看出缺陷的细节，从而更以更准确地判断缺陷的类型等等。另外一方面，入股初检的缺陷是误检，也可以通过复检进行确认。

本发明的检测装置，4个第一图像采集装置用于对被测电缆进行初检，测出电缆有缺陷的部分，标记装置用于对被测电缆初检有缺陷的部分进行标记，第二图像采集装置用于对被测电缆进行复检，仅对被测电缆中初检时检出有缺陷的部分(即标记的部分)进行图像采集。

另外，为了能够使电缆有规则地卷绕在第一卷绕装置和第二卷绕装置上，第一卷绕装置和第二卷绕装置还可以分别设有第一导缆装置和第二导缆装置，用于配合第一电机和第二电机将电缆规则地卷绕在第一和第二卷绕装置上。例如导览装置是一个沿电缆卷筒轴线方向来回走动部件，带动被卷绕的电缆来回走动，将电缆一层一层地卷绕在第一和第二卷绕装置上。

另外，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 (7)

1.一种基于图像处理的电缆检测装置，其特征在于，包括第一卷绕装置、第二卷绕装置、4个第一图像采集装置、1个第二图像采集装置、标记装置、控制器；所述第一卷绕装置包括第一底板、位于第一底板上的第一立柱、位于第一立柱上的第一转轴和设置在第一转轴上由第一转轴驱动的第一电缆卷筒，第一转轴由第一电机驱动；所述第二卷绕装置包括第二底板、位于第二底板上的第二立柱、位于第二立柱上的第二转轴和设置在第二转轴上由第二转轴驱动的第二电缆卷筒，第二转轴由第二电机驱动；被测电缆的一端连接在第一卷绕装置上，另一端连接在第二卷绕装置上；4个第一图像采集装置布置在第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆的周围，从4个不同的角度采集被测电缆的图像；所述标记装置包括多关节机械臂和设置在多关节机械臂端部的画笔，所述画笔用于对电缆具有缺陷的部分进行标记；所述第二图像采集装置用于采集被测电缆的图像，第二图像采集装置采集的图像精度高于第一图像采集装置；所述第二图像采集装置设置在第二图像采集装置安装组件上，所述安装组件包括安装组件底板、设置在安装组件底板上的安装组件立柱、设置在安装组件立柱上的圆环导轨和第二圆环部，所述圆环导轨和第二圆环部同心设置，第二圆环部内侧沿其整个圆周表面具有第一齿部；所述安装组件还包括第三电机、设置在第三电机输出轴上的和第一齿部啮合的齿轮、一端和第三电机外壳固定连接的滑块，所述滑块上设有孔部，所述环形导轨穿设在所述孔部内，所述第二图像采集装置设置在滑块的另一端，所述被测电缆穿过所述环形导轨；所述4个第一图像采集装置、所述第二图像采集装置、所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、标记装置均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，所述第二图像采集装置的图像采集位置相对于第一图像采集装置的图像采集位置更靠近第二卷绕装置侧。

3.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，所述4个第一图像采集装置布置在同一平面内，所述4个第一图像采集装置呈圆周分布，两两之间间隔90度；所述4个第一图像采集装置设置在支撑架上，所述支撑架包括支撑架底座、设置在支撑架底座上的支撑架立柱、设置在支撑架立柱上的第一圆环部，被测电缆经过第一圆环部内，4个图像采集装置设置在第一圆环部上。

4.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，所述第一卷绕装置和第二卷绕装置之间的电缆呈绷紧状态。

5.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，所述第一图像采集装置和第二图像采集装置为CCD图像采集装置。

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、第二电机和4个第一图像采集装置，将被测电缆从第一卷绕装置卷绕至第二卷绕装置，同时4个第一图像采集装置对被测电缆进行图像采集，当根据采集的图像判断出被测电缆某处有缺陷时，控制器控制标记装置对该处的电缆进行标记；

2)关闭4个第一图像采集装置，启动第二图像采集装置，控制第一电机、第二电机反向转动，当第二图像采集装置检测到标记时，控制器控制第一电机和第二电机停止转动，驱动第三电机使第二图像采集装置对被测电缆具有缺陷的部分，进行整个电缆圆周表面的图像采集；采集完毕，继续反向转动第一电机和第二电机，重复第二图像采集装置的采集操作，直至被测电缆所有具有标记的部分均进行了第二图像采集装置的图像采集；

3)控制器根据第二图像采集装置采集的图像对被测电缆进行缺陷检测。

7.根据权利要求6所述的电缆检测方法，其特征在于，步骤1)中，当判断电缆某处具有缺陷时，控制器控制第一电机、第二电机停止转动，标记装置对该处的电缆进行标记，标记结束，控制器控制第一电机、第二电机继续转动，直至4个第一图像采集装置对整个电缆进行了图像采集。