CN113406095A - 一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，用于检测电缆，包括缺陷检测装置、电缆传送装置、探伤仪和工控机。本发明通过视觉成像手段可精确探查电缆包层缺陷，同时减轻电缆在通过检测设备时的抖动情况，有效提高检测精度。

Description

一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备

技术领域

本发明设计电缆生产检测技术领域，尤其涉及一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备。

背景技术

我国是制造业大国，制造业对电缆的需求量很大。电缆作为一种常见的工业产品，其产品质量对经济效益有着很大的影响。电缆在生产过程中为了保障金属导体的工作性能，一般会在导体外部覆盖一层光滑且没有损伤的橡胶包层用来隔绝内部导体。但是电缆在生产过程、运输过程和包装过程中，包层的内外层难免会受到破坏，影响内部的导体，造成经济损失。

由于电缆长度很长，且包层具有环绕性，因此目前并没有比较有效的包层缺陷检测办法。常规的检测方法是首先通过相机拍摄电缆表面，然后由检测员检查所摄图片确定缺陷位置和缺陷类型。此类检测方式高度依赖检测员，因此在实际操作中很容易出现缺陷缺漏和缺陷判断错误，工作效率低下。

而CN107703148A公开了一种基于机器视觉的电缆绞线质量检测系统及其检测方法，公开了一种基于机器视觉的电缆绞线质量检测系统及其检测方法，包括图像采集模块、图像处理与辨识模块和标记定位模块，图像处理与辨识模块的信号接收端连接图像采集模块，控制端连接标记定位模块，图像处理与辨识模块用于对采集到的图像进行处理、辨识和尺寸检测，图像采集模块用于电缆绞线图像在线采集，标记定位模块用于对不合格电缆绞线进行定位和标记。

采用上述方式，可相对精确地检测电缆包层缺陷，但是在检测过程中，仍然存在待测电缆边缘缺陷或电缆边缘与复杂背景融合，造成缺陷检测失效的情况。同时电缆检测中易发生抖动，也将影响电缆内外侧缺陷检测的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种通过视觉成像手段可精确探查电缆包层缺陷，同时减轻电缆在通过检测设备时的抖动情况，有效提高检测精度的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，用于检测电缆，包括缺陷检测装置、电缆传送装置、探伤仪和工控机；所述的缺陷检测装置和探伤仪分别与工控机信号连接；所述的缺陷检测装置包括依次排布的第一相机阵列组和第二相机阵列组；探伤仪设置在第二相机阵列组后侧；所述的电缆传送装置包括导轮架组和至少两组缓震传送装置，所述的导轮架组设置在第一相机阵列组前，所述的第一相机阵列组与第二相机阵列组之间设有一组缓震传送装置，探伤仪后侧设有一组缓震传送装置；待测电缆由导轮架组输送导入第一相机阵列组，并通过缓震传送装置输送至第二相机阵列组和探伤仪检测后，经另一组缓震传送装置输送导出。

在上述方案中，电缆传送装置将待测电缆输送并通过缺陷检测装置和探伤仪，通过电缆传送装置内的缓震传送装置可有效保证电缆在运动过程中的稳定性，便于缺陷检测装置和探伤仪能平稳检测，提高了检测的精度。

为了进一步从多视角对电缆表面缺陷进行成像，所述的第一相机阵列组包括第一工业相机和第二工业相机，其中第一工业相机与第二工业相机的镜头朝向方向相对，且并同时指向待测电缆；第二相机阵列组包括第三工业相机和第四工业相机，其中第三工业相机与第四工业相机的镜头朝向方向相对，并同时指向待测电缆；所述第一工业相机与第二工业相机的连线垂直于第三工业相机与第四工业相机的连线。

优选的，为了使第一相机阵列组的成像更为清晰可靠，避免待测电缆边缘缺陷或电缆边缘与复杂背景融合，所述的第一相机阵列组还包括第一光源，所述的第一光源包括四个独立的光源模块，分别安装于第一工业相机、第二工业相机的上下两侧。

优选的，为了使第一相机阵列组的成像更为清晰可靠，避免待测电缆边缘缺陷或电缆边缘与复杂背景融合，所述的第二相机阵列组包括第二光源，所述的第二光源包括四个独立的光源模块，分别安装于第三工业相机、第四工业相机的左右两侧。

进一步的，所述的缓震传送装置包括缓震传送带三角支架和传送组件，所述的缓震传送带三角支架径向截面为三角形，传送组件数量为三分别对应设置在三角形的边上，其中待测电缆轴向贯穿设置在缓震传送带三角支架内，三组传送组件分别从三角形的三边方向挤压电缆。通过三个方向对电缆的挤压输送，一方面可相对矫直电缆，同时三点确定面，可使电缆在输送中更为稳定，不易发生抖动。

优选的，所述的传送组件包括传送轮组和设置在传送轮组上的传送带，所述的传送轮组内设有三个传送轮；每组传送轮组的传送轮均对应转动连接在缓震传送带三角支架对应侧面的支架上，所述的支架内还设有驱动每组传送轮组的传送轮同步传动的电机。

优选的，所述的缓震传送带三角支架径向截面为等边三角形，所述的待测电缆的中心轴线与缓震传送带三角支架的中心轴线重叠，三组传送组件的传送带之间互成120°夹角。

优选的，所述的缓震传送带三角支架由三面日字形棱柱体组成，其中每面日字形棱柱体中竖向的两条棱柱与相邻侧日字形棱柱体的竖向棱柱重叠；每组传送组件的传送轮分别转动连接在对应侧的日字形棱柱体的横向的棱柱上。

优选的，所述的探伤仪包括第一探伤探头和第二探伤探头，所述的第一探伤探头和第二探伤探头的探头探伤方向相对且均指向待测电缆，所述的第一探伤探头、第二探伤探头分别与工控机信号相连。

优选的，为了便于待测电缆从卷绕器中取下并对应输送入缺陷检测装置，所述的导轮架组包括导向轮支架和导向轮，所述的导向轮转动连接在导向轮支架上，且导向轮高度与待测电缆高度保持一致。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，具有如下优点：

(1)检测速度快，通过视觉检测和射线检测可以对电缆内外表面进行快速扫描并确定缺陷位置和缺陷种类；

(2)检测效率高，四台不同角度的工业相机、两台不同角度的探伤仪探头可以保证电缆包层内外表面扫描的完整性，确保电缆表面出现的任何缺陷都可以被扫描到，提高检测效率；

(3)送检输送稳定，通过缓震传送带三角支架、传送轮组和传送带构成的缓震传送装置可以保证待测电缆在输送中的稳定性，避免待测电缆抖动导致的检测精度缺失；

(4)检测成本低，流水线式的检测方式可以大大提高电缆缺陷的检测速度，减少人工操作，提高企业生产效率的同时降低企业的成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最优实施例的结构示意图。

图2是本发明最优实施例中缺陷检测装置、探伤仪和导轮架组的立体图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明最优实施例中缓震传送装置的立体图。

图5是本发明最优实施例的控制结构图。

图6是本发明最优实施例的控制流程图。

图中 1、导向轮支架 1-1、导向轮 2、第一相机阵列支架 2-1、第一工业相机 2-2、第二工业相机 2-3、第一光源 3、第一缓震传送装置 3-1、缓震传送带三角支架 3-2、第一传送带 3-3、第二传送带 3-4、第三传送带 3-5、第一传送轮组 3-6、第二传送轮组 3-7、第三传送轮组 4、第二相机阵列支架 4-1、第三工业相机 4-2、第四工业相机 4-3、第二光源5、探伤支架 5-1、第一探伤探头 5-2、第二探伤探头 6、第二缓震传送装置 7、检测底座 8、待测电缆 9、工控机 10、探伤仪。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1至图4所示的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，是本发明最优实施例，该缺陷自主检测设备包括检测底座7、缺陷检测装置、电缆传送装置、探伤仪10和工控机9。

检测底座7上固定有导向轮支架1、第一相机阵列支架2、第二相机阵列支架4、探伤支架5。

所述的导向轮支架1上安装有导向轮1-1，导向轮1-1的高度和待测电缆8高度保持一致。待测电缆8通过从卷绕器中取下，通过导向轮1-1改变走向进入缺陷检测装置中进行检测。

所述的第一相机阵列支架2上安装有第一工业相机2-1、第二工业相机2-2和第一光源2-3，第一工业相机2-1与第二工业相机2-2的拍摄方向为水平方向，即第一工业相机2-1、第二工业相机2-2负责对待测电缆8的水平方向进行缺陷检测。第一工业相机2-1和第二工业相机2-2相向安装，对待测电缆8的外表面进行拍摄扫描。第一光源2-3分为四个独立的光源模块，分别安装在第一工业相机2-1、第二工业相机2-2的上下两侧。第一光源2-3通过四个角度对待测电缆8的整个外表面进行照亮，保证拍摄亮度以及拍摄亮度的平均性。同时，第一光源2-3所处的位置位于第一工业相机2-1、第二工业相机2-2所拍摄角度的背向，可以用来充当背景白板，防止待测电缆8的边缘缺陷和复杂背景融合，造成缺陷检测失效。

所述的第二相机阵列支架4上安装有第三工业相机4-1、第四工业相机4-2和第二光源4-3，第三工业相机4-1与第四工业相机4-2的拍摄方向为竖直方向，即第三工业相机4-1、第四工业相机4-2负责对待测电缆8的竖直方向进行缺陷检测。第三工业相机4-1和第四工业相机4-2相向安装，对待测电缆8的外表面进行拍摄扫描。第二光源4-3分为四个独立的光源模块，分别安装在第三工业相机4-1、第四工业相机4-2的左右两侧。第二光源4-3通过四个角度对待测电缆8的整个外表面进行照亮，保证拍摄亮度以及拍摄亮度的平均性。同时，第二光源4-3所处的位置位于第三工业相机4-1、第四工业相机4-2所拍摄角度的背向，可以用来充当背景白板，防止待测电缆8的边缘缺陷和复杂背景融合，造成缺陷检测失效。

所述的第一工业相机2-1、第二工业相机2-2、第三工业相机4-1、第四工业相机4-2分别两两从四个角度对待测电缆8进行外部缺陷检测，高度密集的检测范围可以减少所摄图像的畸形度，提高扫描精度和缺陷检测精度。

所述的探伤仪10包括探伤支架5和安装在探伤支架5上的第一探伤探头5-1、第二探伤探头5-2。第一探伤探头5-1、第二探伤探头5-2相向安装对待测电缆8的两侧进行包层的内部缺陷探伤。第一探伤探头5-1、第二探伤探头5-2与探伤仪10相连，将所得的探伤信号实时传输到探伤仪10内进行查看。

每个缓震传送装置包括缓震传送带三角支架3-1、第一传送带3-2、第二传送带3-3、第三传送带3-4、第一传送轮组3-5、第二传送轮组3-6、第三传送轮组3-7。所述的缓震传送带三角支架3-1由三面日字形棱柱体组成，其中每面日字形棱柱体中竖向的两条棱柱与相邻侧日字形棱柱体的竖向棱柱重叠；每组传送组件的传送轮分别转动连接在对应侧的日字形棱柱体的横向的棱柱上。

每组传送轮组由缓震传送带三角支架3-1内部安装的电机进行驱动传送轮从而带动第一传送带3-2、第二传送带3-3、第三传送带3-4的转动。传送带由高弹力、高摩擦的弹性带制成，弹性带的横截面可优选为圆弧形，保证和传送轮、待测电缆8的充分接触。三条传送带互相呈120°角将待测电缆8紧紧挤压在中间的传送缝隙中，电机驱动传送带进行传动从而带动电缆的横向移动。

传送带紧紧挤压待测电缆8的外表面，由于三点可确定一个面，通过三个传送带的配合，在传送待测电缆8的过程中，可有效稳定保持待测电缆8的定向稳定移动，有效减少待测电缆8在传动中的抖动，有益于内外侧缺陷检测的精度。同时，也可以捋直待测电缆8包层的内外侧，起到一定的矫直作用。

所述的工控机9和第一工业相机2-1、第二工业相机2-2、第三工业相机4-1、第四工业相机4-2和探伤仪10相连，工业相机和探伤仪10将传输的数字信息实时传输到工控机9上由工控机9对信号进行实时处理、分析，工控机9将所处理出来的待测电缆8包层内外侧缺陷数据进行整理储存，并发出警示。工业相机在完成对待测电缆8的拍摄后，将所得的数字图像实时传输到与之相连的工控机9，再由工控机9对所得图像进行图像处理和缺陷检测，并对缺陷图像进行整理存入数据库；探伤探头在对待测电缆8进行探伤后，将所得的数字信号实时传输到与之相连的探伤仪10，再由工控机9读取探伤仪10上的信号得到内部缺陷的具体信息，并对缺陷信息进行整理存入数据库。

该自主检测设备开始工作时，工作人员只需将被测电缆的一侧绕过导向轮1-1，然后依次通过第一相机阵列支架2、第一缓震传送装置3、第二相机阵列支架4、探伤仪10探头支架、第二缓震传送装置6；然后打开工控机9、第一光源2-3、第二光源4-3、第一工业相机2-1、第二工业相机2-2、第三工业相机4-1、第四工业相机4-2和探伤仪10，调整好角度确保相机均可以拍摄出清晰、连续的电缆表面图像，探伤仪10探头可以扫描出完整连续的内部信息；然后手动调节被测电缆，使工位上的电缆拉直，尤其是缓震传送装置内部电缆的绷直；最后打开缓震传送装置的电机，驱动第一传送带3-2、第二传送带3-3、第三传送带3-4的转动，进行电缆内外表面缺陷的检测。设备在工作过程中，电缆的最快检测速度为1.5m/秒，平均误差检测率小于7％。本套设备可以代替原本的电缆缺陷检测的方式，运用图像处理和自动传送的方式高速、稳定地对电缆包层的内外侧缺陷进行检测并记录，大大节省了人力资源成本，实现线缆检测的自动化，提高企业的经济效益。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，用于检测电缆，其特征在于：包括缺陷检测装置、电缆传送装置、探伤仪(10)和工控机(9)；所述的缺陷检测装置和探伤仪(10)分别与工控机(9)信号连接；

所述的缺陷检测装置包括依次排布的第一相机阵列组和第二相机阵列组；探伤仪(10)设置在第二相机阵列组后侧；

所述的电缆传送装置包括导轮架组和至少两组缓震传送装置，所述的导轮架组设置在第一相机阵列组前，所述的第一相机阵列组与第二相机阵列组之间设有一组缓震传送装置，探伤仪(10)后侧设有一组缓震传送装置；

待测电缆(8)由导轮架组输送导入第一相机阵列组，并通过缓震传送装置输送至第二相机阵列组和探伤仪(10)检测后，经另一组缓震传送装置输送导出。

2.如权利要求1所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的第一相机阵列组包括第一工业相机(2-1)和第二工业相机(2-2)，其中第一工业相机(2-1)与第二工业相机(2-2)的镜头朝向方向相对，且并同时指向待测电缆(8)；

第二相机阵列组包括第三工业相机(4-1)和第四工业相机(4-2)，其中第三工业相机(4-1)与第四工业相机(4-2)的镜头朝向方向相对，并同时指向待测电缆(8)；

所述第一工业相机(2-1)与第二工业相机(2-2)的连线垂直于第三工业相机(4-1)与第四工业相机(4-2)的连线。

3.如权利要求2所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的第一相机阵列组还包括第一光源(2-3)，所述的第一光源(2-3)包括四个独立的光源模块，分别安装于第一工业相机(2-1)、第二工业相机(2-2)的上下两侧。

4.如权利要求2所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的第二相机阵列组包括第二光源(4-3)，所述的第二光源(4-3)包括四个独立的光源模块，分别安装于第三工业相机(4-1)、第四工业相机(4-2)的左右两侧。

5.如权利要求1所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的缓震传送装置包括缓震传送带三角支架(3-1)和传送组件，所述的缓震传送带三角支架(3-1)径向截面为三角形，传送组件数量为三分别对应设置在三角形的边上，其中待测电缆(8)轴向贯穿设置在缓震传送带三角支架(3-1)内，三组传送组件分别从三角形的三边方向挤压电缆。

6.如权利要求5所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的传送组件包括传送轮组和设置在传送轮组上的传送带，所述的传送轮组内设有三个传送轮；每组传送轮组的传送轮均对应转动连接在缓震传送带三角支架(3-1)对应侧面的支架上，所述的支架内还设有驱动每组传送轮组的传送轮同步传动的电机。

7.如权利要求6所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的缓震传送带三角支架(3-1)径向截面为等边三角形，所述的待测电缆(8)的中心轴线与缓震传送带三角支架(3-1)的中心轴线重叠，三组传送组件的传送带之间互成120°夹角。

8.如权利要求7所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的缓震传送带三角支架(3-1)由三面日字形棱柱体组成，其中每面日字形棱柱体中竖向的两条棱柱与相邻侧日字形棱柱体的竖向棱柱重叠；每组传送组件的传送轮分别转动连接在对应侧的日字形棱柱体的横向的棱柱上。

9.如权利要求1所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的探伤仪(10)包括第一探伤探头(5-1)和第二探伤探头(5-2)，所述的第一探伤探头(5-1)和第二探伤探头(5-2)的探头探伤方向相对且均指向待测电缆(8)，所述的第一探伤探头(5-1)、第二探伤探头(5-2)分别与工控机(9)信号相连。

10.如权利要求1所述的一种具有缓震功能的电缆包层缺陷自主检测设备，其特征在于：所述的导轮架组包括导向轮支架(1)和导向轮(1-1)，所述的导向轮(1-1)转动连接在导向轮支架(1)上，且导向轮(1-1)高度与待测电缆(8)高度保持一致。

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