发明内容
基于此,有必要针对传统的检测电缆绝缘层和半导电断口的过渡区表面平整度的方法,缺乏统一的评判标准,导致检测结果不准确的技术问题,提供一种电缆触头表面不平度检测装置及其检测方法。
一种电缆触头表面不平度检测装置,包括:支撑机构和测量机构;其中,所述测量机构为测径机构或者测距机构;
所述支撑机构的夹板和支撑框将被测电缆触头支撑固定,所述测量机构的标尺至少一端与至少一组支撑机构联接固定为一个整体,所述测量机构的发射光束垂直于被测电缆触头的轴心线;
所述测量机构沿着平行于被测电缆触头的轴心线方向滑移到预设的多个样本测试点处,测量所述测量机构分别到各个样本测试点的距离;其中,所述距离用于计算被测电缆触头的表面不平度。
上述电缆触头表面不平度检测装置,通过利用测量机构沿着平行于被测电缆触头的轴心线方向滑移到预设的多个样本测试点处,测量所述测量机构分别到各个样本测试点的距离,用于计算被测电缆触头的表面不平度。通过上述技术方案,本发明的电缆触头表面不平度检测装置实现了对电缆触头表面不平度的自动检测,不仅提高了检测效率,确保了较高的准确度;而且,本发明的电缆触头表面不平度检测装置结构简单、使用方便,有利于在施工现场使用。
一种应用如上所述的电缆触头表面不平度检测装置的电缆触头表面不平度检测方法,包括如下步骤:
以几何学平面穿过被测电缆触头上指定的笛卡尔轴线方向为X轴,将所述几何学平面与电缆触头表面相交的曲线作为被测曲线,并在被测曲线上选取样本测试点,以从X轴到所述样本测试点的距离方向为Y轴,以X轴和Y轴交点为坐标原点;
将测量机构按照指定步距且平行于所述几何学平面沿着X轴方向上的样本测试点逐步滑移m次步距,得到m+1个样本测试点的坐标值(Xi,Yi),其中,i=1~m+1,Xi表示所述测量机构滑移第i次步距时的样本测试点到坐标原点的距离,Yi表示所述测量机构滑移第i次步距时的从X轴到样本测试点的距离;
将所述几何学平面绕着所述被测电缆触头的X轴旋转n次α角度或平移n次α'距离,则在被测电缆触头表面上的样本测试点构成的网格交点上就得到共有(m+1)(n+1)点从Xi,j轴坐标到样本测试点的Yi,j轴坐标;
计算m×n对相邻步距样本测试点的两个Y轴坐标之差与步距或距离之比作为该样本测试点的斜率,根据所述m×n个斜率的标准方差计算所测电缆触头的表面不平度。
上述电缆触头表面不平度检测方法,通过将测量机构按照指定步距且平行于所述几何学平面沿着X轴方向上的样本测试点逐步滑移m次步距,得到m+1个样本测试点的坐标值(Xi,Yi),将所述几何学平面绕着所述被测电缆触头的X轴旋转n次α角度或平移n次α'距离,则在被测电缆触头表面上的样本测试点构成的网格交点上就得到共有(m+1)(n+1)点从Xi,j轴坐标到样本测试点的Yi,j轴坐标;计算m×n对相邻步距样本测试点的两个Y轴坐标之差与步距或距离之比作为该样本测试点的斜率,根据所述m×n个斜率的标准方差计算所测电缆触头的表面不平度。通过上述技术方案,不仅实现了对电缆触头表面不平度的标准化、定量化和规范化的检测;而且,实现了对电缆触头表面不平度的自动化检测,提高了检测电缆触头表面不平度的效率和准确度;再者,本发明的电缆触头表面不平度检测装置及其检测方法具有通用性,还适用于其他物体表面不平度的检测,使用范围较广。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果,下面结合附图及较佳实施例,对本发明的技术方案,进行清楚和完整的描述。
本发明中所述的“电缆触头”,定义为:在电缆中间接头及终端安装中,经开线打磨处理后,准备进行应力锥等附件安装的电缆端头;“表面不平度”,定义为:在物体表面上,指定距离在20微米以上的任意两点的标高之差与该两点水平距离之比的标准方差,不是国际粗糙度概念的尺度放大。
如图1所示,图1为本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测装置的结构示意图,包括:支撑机构100和测量机构200;其中,所述测量机构200为测径机构或者测距机构;
所述支撑机构100的夹板102和支撑框104将被测电缆触头400支撑固定,所述测量机构200的标尺205至少一端与至少一组支撑机构100联接固定为一个整体,所述测量机构200的发射光束垂直于被测电缆触头400的轴心线;
所述测量机构200沿着平行于被测电缆触头400的轴心线方向滑移到预设的多个样本测试点处,测量所述测量机构200分别到各个样本测试点的距离;其中,所述距离用于计算被测电缆触头400的表面不平度。
上述电缆触头表面不平度检测装置,通过利用测量机构200沿着平行于被测电缆触头400的轴心线方向滑移到预设的多个样本测试点处,测量所述测量机构200分别到各个样本测试点的距离,用于计算被测电缆触头400的表面不平度。通过上述技术方案,本发明的电缆触头表面不平度检测装置实现了对电缆触头表面不平度的自动检测,不仅提高了检测效率,而且,也确保了较高的准确度。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测装置的测量机构可以是激光测距机构或者激光测径机构。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测装置,所述测量机构200为激光测距机构,可以包括:测距仪201、第一位移传感器202、测距仪安装板203、第一游标204和第一固定螺钉206;
所述测距仪201用于测量所述测距仪201沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向依指定步距滑移时,所述测距仪201到设于被测电缆触头400表面上的样本测试点的距离;
所述第一位移传感器202用于测量所述测距仪201在沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向的滑移距离;
所述第一固定螺钉206用于固定联接支撑机构100和测量机构200。
在上述实施例中,通过利用测距仪201测量所述测距仪201沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向依指定步距滑移时,所述测距仪201到设于被测电缆触头400表面上的样本测试点的距离;利用位移传感器202测量所述测距仪201在沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向的滑移距离。通过上述技术方案测量得到的测距仪201到样本测试点的距离和测距仪201的滑移距离,为后续步骤的计算电缆触头表面不平度做准备。
在上述实施例中,测量机构200为测距机构,若测量机构200为测径机构时的工作原理与测距机构的工作原理相同,测径机构的结构示意图如图2所示,图2为本发明的另一个实施例的电缆触头表面不平度检测装置的测量机构的结构示意图,包括:测径仪301、第二位移传感器302、测径仪安装板303、第二游标304、第二标尺305和第二固定螺钉306;
所述测径仪301用于测量所述测径仪301沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向依指定步距滑移时,所述测径仪301到设于被测电缆触头400表面上的样本测试点的距离;
所述第二位移传感器302用于测量所述测径仪301在沿着平行于被测电缆触头400轴心线方向的滑移距离;
所述第二固定螺钉306用于固定联接支撑机构100和测量机构200。
如图3所示,图3为本发明的另一个实施例的电缆触头表面不平度检测装置的支撑机构的剖面图,图4为图3的电缆触头表面不平度检测装置的支撑机构的外观图,在图3和图4中,所述支撑机构100包括:锁紧螺杆101、孔用卡簧103、轴端卡簧105和轴承106;
所述锁紧螺杆101的结构是一根丝杆,丝杆的一端带手轮或手柄,另一端与夹板联接,所述锁紧螺杆101通过支撑孔1044与支撑框104联接;
所述夹板102的结构是一个块体,块体的一面带V形柱面或弧形柱面,另一面包含孔用卡簧103、轴端卡簧105和轴承106;
所述支撑框104的结构是一个“凹”形框体,框体1041的外侧带一根与标尺205联接的支撑臂1043,支撑臂1043上开有与标尺205联接的支撑孔1044。
在本实施例中,通过上述结构的支撑结构100对被测电缆触头400进行支撑固定,又保证了测量机构200的稳定滑移。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测装置的支撑框104包括:框体1041、V形槽1042、支撑臂1043和支撑孔1044;
所述框体1041的外侧带有一根与测距仪安装板203联接的支撑臂1043,所述支撑臂1043上开有与标尺205联接的支撑孔1044。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测装置,所述支撑机构100的锁紧螺杆101、夹板102和支撑框104可以选用不锈钢、铜合金、铝合金、玻璃纤维或碳纤维增强尼龙、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯硫醚、辐射交联聚烯烃、热固性树脂中的任一种或者任意组合。
如图5所示,图5为本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测方法的方法流程图,可以包括如下步骤:
步骤S101:构建坐标轴;
以几何学平面穿过被测电缆触头(400)上指定的笛卡尔轴线方向为X轴,将所述几何学平面与电缆触头表面相交的曲线作为被测曲线,并在被测曲线上选取样本测试点,以从X轴到所述样本测试点的距离方向为Y轴,以X轴和Y轴交点为坐标原点;
步骤S102:测量机构滑移测量距离;
将测量机构(200)按照指定步距且平行于所述几何学平面沿着X轴方向上的样本测试点逐步滑移m次步距,得到m+1个样本测试点的坐标值(Xi,Yi),其中,i=1~m+1,Xi表示所述测量机构(200)滑移第i次步距时的样本测试点到坐标原点的距离,Yi表示所述测量机构(200)滑移第i次步距时的从X轴到样本测试点的距离;
步骤S103:旋转获取样本测试点构成的网格交点;
将所述几何学平面绕着所述被测电缆触头(400)的X轴旋转n次α角度或平移n次α'距离,则在被测电缆触头表面上的样本测试点构成的网格交点上就得到共有(m+1)(n+1)点从Xi,j轴坐标到样本测试点的Yi,j轴坐标;
步骤S104:计算电缆触头的表面不平度;
计算m×n对相邻步距样本测试点的两个Y轴坐标之差与步距或距离之比作为该样本测试点的斜率,根据所述m×n个斜率的标准方差计算所测电缆触头的表面不平度。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,所述被测电缆触头的表面不平度的计算方法包括:
其中,Ws表示被测电缆触头的表面不平度,1.65表示单边统计概率置信度95%下的置信区间宽度,表示样本测试点(i,j)的斜率Ri,j绝对值的平均值。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,所述样本测试点的斜率的计算方法包括:
式中,所述Ri,j表示样本测试点(i,j)的斜率。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,所述样本测试点(i,j)的斜率Ri,j绝对值的平均值的计算方法包括:
通过上述技术方案,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,不仅实现了对电缆触头表面不平度的标准化、定量化和规范化的检测;而且,实现了对电缆触头表面不平度的自动化检测,提高了检测电缆触头表面不平度的效率和准确度;再者,本发明的电缆触头表面不平度检测装置及其检测方法具有通用性,还适用于其他物体表面不平度的检测,使用范围较广。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,根据计算得到的被测电缆触头的表面不平度和预设的表面不平度标准值的差值,判断所述被测电缆触头的表面不平度的是否合格。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,其特征在于:所述步距的取值范围为0.02mm~2mm。
在其中一个实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测方法,其特征在于:所述旋转角度的取值范围为0.9°~90°,所述平移距离的取值范围为0.3mm~30mm。
在实际应用中,利用本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测装置及其检测方法对电缆触头的表面不平度进行检测(本实施例以测量机构为测距机构为例进行说明,若测量机构为测径机构时的工作过程类似),可以采用如下步骤:
用一个几何学平面穿过在被测电缆触头上指定的笛卡尔轴线(X轴),将该几何学平面与被测电缆触头表面相交的曲线作为被测曲线,并在被测曲线上选取样本测试点;
用激光测距仪并依指定步距(Δx)且平行于该几何学平面沿着X轴方向逐步滑移,每滑移一次步距(Δx)就测量一次从测距机构默认基线到被测曲线上样本测试点的距离,再按照由激光测距仪使用说明书确定的数学关系,变换成从X轴标到被测曲线上样本测试点的距离(Y轴标),如图6所示,图6为本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测方法,从X轴标到被测曲线全部样本测试点的距离示意图。
激光测距仪共滑移m次步距(Δx),相应地就得到共有m+1点从Xi轴标到样本测试点的Yi轴标;再将几何学平面绕被测物体的X轴旋转n次α角度,则在被测物体表面上的样本测试点构成的网格交点上就得到共有[(m+1)(n+1)]点从Xi,j轴标到样本测试点的Yi,j轴标(见表1);再计算出(m×n)个相邻步距样本测试点的两个Y轴标之差(Δyi,j)与步距(Δx)之比作为该样本测试点的斜率(Ri,j),其中,如图7所示,图7是本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测方法中,其中一条被测曲线上相邻两个样本测试点的Y轴标之差示意图;
再以(m×n)个斜率(Ri,j)的标准方差表征为所测表面上样本测试点的表面不平度(Ws),如图8所示,图8是本发明的一个实施例的电缆触头表面不平度检测方法中,其中一条被测曲线上相邻两个样本测试点的表面不平度的示意图。
根据工程设计对表面不平度(Ws)的具体要求选择步距(Δx)、选择旋转角度(α)的大小。
其中,步距(Δx)的取值由工程设计精度确定为0.03mm。
其中,旋转角度(α)的取值由工程设计精度确定为60°。
其中,斜率(Ri,j)的计算方法由公式(2)确定。
其中,表面不平度(Ws)的计算方法由(1)、(2)和(3)确定。
其中,表面不平度(Ws)是否合格,由工程设计允许最大值(ULV)确定。
表1网格交点从Xi,j轴标到样本测试点的Yi,j轴标
在上述实施例中,本发明的电缆触头表面不平度检测装置的工作过程如下:
将支撑机构100上V形槽1042、夹板102夹持在电缆触头400上,将激光测距仪201与第一位移传感器202联接固定在一起,第一位移传感器202套在标尺205上,标尺205通过第一固定螺钉206和支撑孔1044固定在支撑臂1043上,保持标尺205的长度方向与电缆触头400的轴心线(x轴)平行。使用时,推动第一位移传感器202沿x轴滑行一次,经过电脑系统的记录和数学变换处理,就可得到在设定步距(Δx)的x轴上电缆触头表面各点的一对标高数据(X1,0,Y1,0),推动第一位移传感器202沿x轴滑行m次就可得到在设定步距(Δx)的x轴上电缆触头表面各点,包括(X0,0,Y0,0),共有m+1对标高数据(Xm+1,0,Ym+1,0);然后将电缆触头400与支撑机构100相对旋转一个角度(α)一次并同样测量一次就得到一组新的标高数据(Xm+1,1,Ym+1,1),对旋转n个角度(α)直到电缆触头表面的打磨关键区(Gcs)全部测量完毕,包括(Xm+1,0,Ym+1,0)等,就得到n+1组标高数据(Xm+1,n+1,Ym+1,n+1);经过内置程序的计算最终得到m×n个表面不平度(Ws)数据并自动按照工程设计要求设定的表面不平度(Ws)的最大允许值(ULV)判定该电缆触头打磨关键区(Gcs)是否合格,其中,如图9所示,图9是本发明的电缆触头表面不平度检测装置及其检测方法中,电缆触头的打磨区和打磨关键区剖面图,400表示被测电缆触头,401表示被测电缆触头的半导层或屏蔽层,402表示被测电缆触头的绝缘层,403表示被测电缆触头的线芯或导体。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。