基于机器视觉的线缆表面缺陷检测用装置及操作方法与流程

1.本发明属于线缆检测设备技术领域，具体为基于机器视觉的线缆表面缺陷检测用装置。


背景技术：

2.线缆表面的外护套是防备外界因素侵蚀线缆绝缘层的结构部分，主要作用是提高线缆的机械强度以及防化学腐蚀、防水、防燃烧等，为了避免电缆因折痕、划痕、小孔或绝缘皮破损等表面缺陷导致使用出现安全隐患，通常需要对电缆进行视觉智能检测。
3.现有的视觉智能检测设备通常采用ccd相机对电缆表面进行360
°
摄像，通过将采集的图像与正常状态下的图像进行对比，实现质量检测，但在视觉智能检验设备工作时，ccd相机和其驱动装置会产生大量的热量，为了避免热量造成设备的损坏，通常会在装置内设置大功率的散热装置，并且在设备运行中，需要散热设备持续不间断的运行，从而导致设备在进行视觉检验时，需要消耗大量的电量，从而增加了装置的使用成本。
4.现有的视觉智能检测设备，通过安装ccd相机对线缆的表面进行图像的采集，然后将所采集的数据向终端传输进行对比，在出现缺陷时，会在图像上对存在的缺陷进行标记，但线缆一旦出现缺陷，则需要对线缆表面的缺陷进行修复，而现有的视觉智能检测设备虽然在图像上对缺陷部位进行标记，但并未对线缆本身的缺陷部位进行标记，这就导致操作人员对线缆修复时，需要不断对照所标记的缺陷来查找线缆上对应的缺陷部位，不能实现让操作人员快速的找到对应的缺陷位置，增加了操作人员的劳动难度。
5.现有的视觉智能检测设备在使用时，通过对线缆的表面进行图像采集然后进行对比判断线缆是否存在缺陷，但图像采集所受到的影响因素较多，当线缆的表面存在灰尘或加工产生的碎屑时，所采集到的图像与正常状态下的线缆图像也会出现不一致的情况，从而可能会出现视觉智能检测设备发生误报的情况，从而降低了视觉智能检测设备对线缆检测的精准度。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供基于机器视觉的线缆表面缺陷检测用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于机器视觉的线缆表面缺陷检测用装置，包括主机箱、连接机柜和驱动组件，所述连接机柜的前端开设有放置槽，led光源为冷光源，无热辐射，发光效率高，使用寿命长，线缆表面对光线的反射主要分为漫反射和镜面反射，如果避开镜面反射，使漫反射光线进入相机镜头成像，可以提高图像的对比度，得到光照均匀的图像，弧型光源与线缆曲面曲度相似，光源发出的光线相对于曲面的各个角度近似一致，可以减弱或消除镜面反射的影响，所述放置槽的中部固定安装有ccd相机，所述ccd相机的左侧电性连接有连接线，所述连接线左侧面的前端固定安装有接电端子，所述放置槽的右端固定安装有支撑杆，所述支撑杆的顶端固定安装有下密封盒，所述下密封
盒的上方设有上密封盒，所述上密封盒前后两端的顶面均固定安装有气弹簧，所述支撑杆的底端固定安装有气泵，启动气泵，使气泵对下密封盒和上密封盒的内腔中充气，气体进入下密封盒和上密封盒的内腔后，会通过连接软管进入固定管和延伸管内，当气体充满下密封盒、上密封盒、固定管和延伸管内后，随着气体的进入会将推轴一向后推动，使导电板与接电端子分离，同时会将推轴二向上推动，使推轴二通过连接板和连接架带动滚轮位于线缆的上方，并不与线缆接触，所述上密封盒的顶端固定安装有连接软管，所述连接软管的左端固定安装有固定管，所述固定管右端的后侧固定安装有延伸管，所述延伸管的内腔活动连接有推轴一，所述推轴一的后侧面固定安装有导电板，所述推轴一的表面活动套接有复位弹簧一。
8.优选的，所述固定管的左端活动连接有推轴二，所述推轴二的顶面固定安装有连接板，所述推轴二的表面活动连接有复位弹簧二，所述连接板底面的左端固定安装有连接架，所述连接架的底端活动连接有滚轮，下密封盒和上密封盒内的气体发生泄露后，处于压缩状态的复位弹簧二在弹性的作用下带动推轴二下移，使推轴二通过连接板和连接架带动滚轮下移，从而使滚轮对底端与线缆的顶端接触。
9.优选的，所述连接机柜包括机柜本体，所述机柜本体固定安装在主机箱的顶端，所述机柜本体的前端固定安装有显示屏，所述机柜本体顶面右侧的前端固定安装有警报器，在主机箱软件模块的处理下进行分析与判断，然后系统发出报警信号，警报器进行闪烁报警，并再进一步在存在缺陷的图像上标记缺陷位置，最后将缺陷的程度、面积、位置、种类等信息在显示屏上实时显示，缺陷信息记录被保存，可随时查询。
10.优选的，所述驱动组件包括固定驱动板，所述固定驱动板固定安装在机柜本体的左右两个侧面上，所述固定驱动板的前端传动连接有调节板，所述调节板的中部传动连接有驱动轴，驱动线缆，将线缆拉直，然后启动固定驱动板，固定驱动板通过调节板带动驱动轴转动，从而将线缆匀速向左运输，使线缆匀速向左经过下密封盒和上密封盒的内腔。
11.优选的，所述下密封盒的顶面与上密封盒的底面贴合，所述气泵的输出端固定安装在下密封盒底端的中部，线缆在经过下密封盒和上密封盒时，如果线缆的表面出现折痕、划痕、小孔或绝缘皮破损等凹陷缺陷时，缺陷部位与下密封盒和上密封盒右端接触的瞬间，下密封盒和上密封盒与线缆之间的密封失效，下密封盒和上密封盒内的气体会通过缺陷部位发生泄露，当线缆表面出现鼓包等凸起缺陷时，随着线缆的左移，会逐渐将上密封盒向上顶起，从而使下密封盒和上密封盒分离，同样使下密封盒和上密封盒内的气体发生泄露。
12.优选的，所述连接软管由橡胶制成，所述ccd相机共有三个，三个所述ccd相机在放置槽的内腔中呈间隔为一百二十度圆形阵列设置，所述连接软管位于三个ccd相机之间的缝隙上方，由于三个ccd相机间隔一百二十度设置，可以实现对线缆进行全景三百六十度的图像采集，并将采集到的图像通过光纤/图像采集卡传输至主机箱内置的工业计算机内。
13.优选的，所述气弹簧的顶端固定安装在放置槽内腔的顶面上，所述气弹簧位于上密封盒的四角处，所述气弹簧位于ccd相机的右侧，向上拉动上密封盒，将线缆放置在上密封盒和下密封盒的内腔中，然后松开上密封盒，气弹簧的弹性会带动上密封盒下移，从而扣在下密封盒的顶面。
14.优选的，所述导电板的右侧面与接电端子的左侧面在竖直方向上的投影贴合，所述导电板位于延伸管的后侧，下密封盒和上密封盒内的气体发生泄露后，处于压缩状态的
复位弹簧一在弹力的作用下带动推轴一向前移动，使导电板与接电端子接触，从而使连接线形成回路，对ccd相机通电，使ccd相机对线缆的表面进行图像采集。
15.优选的，所述滚轮的中心与ccd相机的中心处于同一竖直平面上，所述滚轮位于固定管的上方，所述滚轮表面由沾染红色矿物颜料的棉质布料组成，当滚轮与线缆接触后，滚轮表面的红色矿物颜料与线缆接触，并随着线缆的移动带动滚轮在线缆的表面滚动接触，从而使滚轮表面的红色矿物颜料沾在线缆上，并且在线缆缺陷部位提前进行标记。
16.优选的，包括以下步骤：
17.第一步，安装线缆，将线缆放置在放置槽的内腔中，然后将线缆的左右两端分别放置与驱动轴的中部，使驱动轴对线缆的两端进行竖直方向上的定位，然后向上拉动上密封盒，将线缆放置在上密封盒和下密封盒的内腔中，然后松开上密封盒，气弹簧的弹性会带动上密封盒下移，从而扣在下密封盒的顶面；
18.第二步，进行准备工作，启动气泵，使气泵对下密封盒和上密封盒的内腔中充气，气体进入下密封盒和上密封盒的内腔后，会通过连接软管进入固定管和延伸管内，当气体充满下密封盒、上密封盒、固定管和延伸管内后，随着气体的进入会将推轴一向后推动，使导电板与接电端子分离，同时会将推轴二向上推动，使推轴二通过连接板和连接架带动滚轮位于线缆的上方，并不与线缆接触，当下密封盒和上密封盒内的气压大于大气压后关闭气泵；
19.第三步，驱动线缆，将线缆拉直，然后启动固定驱动板，固定驱动板通过调节板带动驱动轴转动，从而将线缆匀速向左运输，使线缆匀速向左经过下密封盒和上密封盒的内腔；
20.第四步，进行检测，线缆在经过下密封盒和上密封盒时，如果线缆的表面出现折痕、划痕、小孔或绝缘皮破损等凹陷缺陷时，缺陷部位与下密封盒和上密封盒右端接触的瞬间，下密封盒和上密封盒与线缆之间的密封失效，下密封盒和上密封盒内的气体会通过缺陷部位发生泄露，当线缆表面出现鼓包等凸起缺陷时，随着线缆的左移，会逐渐将上密封盒向上顶起，从而使下密封盒和上密封盒分离，同样使下密封盒和上密封盒内的气体发生泄露，此时处于压缩状态的复位弹簧一在弹力的作用下带动推轴一向前移动，使导电板与接电端子接触，从而使连接线形成回路，对ccd相机通电，使ccd相机对线缆的表面进行图像采集，同时，处于压缩状态的复位弹簧二在弹性的作用下带动推轴二下移，使推轴二通过连接板和连接架带动滚轮下移，从而使滚轮对底端与线缆的顶端接触，并随着线缆的移动带动滚轮在线缆的表面滚动接触，从而使滚轮表面的红色矿物颜料沾在线缆上，并且在线缆缺陷部位提前进行标记；
21.第五步，图像采集并上传，由于三个ccd相机间隔一百二十度设置，可以实现对线缆进行全景三百六十度的图像采集，并将采集到的图像通过光纤/图像采集卡传输至主机箱内置的工业计算机内，在主机箱软件模块的处理下进行分析与判断，然后系统发出报警信号，警报器进行闪烁报警，并再进一步在存在缺陷的图像上标记缺陷位置，最后将缺陷的程度、面积、位置、种类等信息在显示屏上实时显示，缺陷信息记录被保存，可随时查询，放置槽内设置弧型led白光源，缺陷检测软件的功能实现流程具体步骤包含线缆区域提取、缺陷分割、背景差分与阀值分割分析三个过程，为避免处理整幅线缆图像，首先提取图像中的线缆区域，对提取后的图像进行预处理，包括自适应中值滤波滤除噪声、同态滤波校正不均
匀光照，然后，判断图像是否存在缺陷，若是，分割、提取缺陷特征和分类，并保存缺陷信息，否则，返回输入图像；
22.第六步，在缺陷部位完全经过下密封盒和上密封盒后，重新启动气泵，再次对下密封盒和上密封盒内进行充气，使导电板与接电端子分离，滚轮上移与线缆分离。
23.本发明的有益效果如下：
24.1、本发明通过采用对下密封盒和上密封盒内进行充气的方式，当线缆缺陷部位与下密封盒和上密封盒的右端接触时，缺陷部位会导致下密封盒和上密封盒内的气体从缺陷部位泄露，此时在复位弹簧一的弹性作用下推动推轴一后移，从而使连接线形成回路，对ccd相机通电，在通电后启动ccd相机进行图像采集，从而实现降低ccd相机实际工作的时，从而降低了大功率散热器的工作时间，降低了在检测时对电量的消耗，降低了装置的使用成本。
25.2、本发明通过在固定管的左端设置推轴二，当缺陷部位导致下密封盒和上密封盒泄露后，复位弹簧二的弹性会通过连接板和连接架带动滚轮向下运动，使滚轮的底端与线缆的顶端接触，并随着线缆的移动带动滚轮在线缆的表面滚动接触，从而使滚轮表面的红色矿物颜料沾在线缆上，并且在线缆缺陷部位提前进行标记，从而方便后续在线缆上寻找缺陷部位，降低了操作人员的劳动难度。
26.3、本发明通过下密封盒和上密封盒与线缆接触，通过下密封盒和上密封盒的左右两端对线缆的表面进行密封，当线缆在向左移动时，下密封盒和上密封盒的右端会与线缆的表面接触，从而实现对线缆表面的灰尘和杂质颗粒进行清理，从而保证进入下密封盒和上密封盒内部的线缆表面处于整洁的状态，而将ccd相机设置在下密封盒的左侧，可以保证在ccd相机进行图像采集时，所采集的图像不会由于灰尘等杂质的存在导致误报的情况，从而提高了装置检测的精准度。
附图说明
27.图1为本发明结构示意图；
28.图2为本发明结构放置槽连接示意图；
29.图3为本发明结构机柜本体剖视示意图；
30.图4为本发明结构连接线连接示意图；
31.图5为本发明结构固定管连接示意图；
32.图6为本发明结构下密封盒和上密封盒剖视示意图；
33.图7为本发明结构推轴一爆炸连接示意图；
34.图8为本发明结构推轴二爆炸连接示意图；
35.图9为本发明结构图5中a处放大示意图。
36.图中：1、主机箱；2、连接机柜；201、机柜本体；202、显示屏；203、警报器；3、驱动组件；301、固定驱动板；302、调节板；303、驱动轴；4、放置槽；5、ccd相机；6、连接线；7、接电端子；8、支撑杆；9、下密封盒；10、上密封盒；11、气泵；12、连接软管；13、推轴一；14、导电板；15、复位弹簧一；16、固定管；17、延伸管；18、推轴二；19、连接板；20、复位弹簧二；21、连接架；22、滚轮；23、气弹簧。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1至图9所示，本发明实施例中，基于机器视觉的线缆表面缺陷检测用装置，包括主机箱1、连接机柜2和驱动组件3，连接机柜2的前端开设有放置槽4，led光源为冷光源，无热辐射，发光效率高，使用寿命长，线缆表面对光线的反射主要分为漫反射和镜面反射，如果避开镜面反射，使漫反射光线进入相机镜头成像，可以提高图像的对比度，得到光照均匀的图像，弧型光源与线缆曲面曲度相似，光源发出的光线相对于曲面的各个角度近似一致，可以减弱或消除镜面反射的影响，放置槽4的中部固定安装有ccd相机5，ccd相机5的左侧电性连接有连接线6，连接线6左侧面的前端固定安装有接电端子7，放置槽4的右端固定安装有支撑杆8，支撑杆8的顶端固定安装有下密封盒9，下密封盒9的上方设有上密封盒10，上密封盒10前后两端的顶面均固定安装有气弹簧23，支撑杆8的底端固定安装有气泵11，启动气泵11，使气泵11对下密封盒9和上密封盒10的内腔中充气，气体进入下密封盒9和上密封盒10的内腔后，会通过连接软管12进入固定管16和延伸管17内，当气体充满下密封盒9、上密封盒10、固定管16和延伸管17内后，随着气体的进入会将推轴一13向后推动，使导电板14与接电端子7分离，同时会将推轴二18向上推动，使推轴二18通过连接板19和连接架21带动滚轮22位于线缆的上方，并不与线缆接触，上密封盒10的顶端固定安装有连接软管12，连接软管12的左端固定安装有固定管16，固定管16右端的后侧固定安装有延伸管17，延伸管17的内腔活动连接有推轴一13，推轴一13的后侧面固定安装有导电板14，推轴一13的表面活动套接有复位弹簧一15。
39.其中，固定管16的左端活动连接有推轴二18，推轴二18的顶面固定安装有连接板19，推轴二18的表面活动连接有复位弹簧二20，连接板19底面的左端固定安装有连接架21，连接架21的底端活动连接有滚轮22，下密封盒9和上密封盒10内的气体发生泄露后，处于压缩状态的复位弹簧二20在弹性的作用下带动推轴二18下移，使推轴二18通过连接板19和连接架21带动滚轮22下移，从而使滚轮22对底端与线缆的顶端接触。
40.其中，连接机柜2包括机柜本体201，机柜本体201固定安装在主机箱1的顶端，机柜本体201的前端固定安装有显示屏202，机柜本体201顶面右侧的前端固定安装有警报器203，在主机箱1软件模块的处理下进行分析与判断，然后系统发出报警信号，警报器203进行闪烁报警，并再进一步在存在缺陷的图像上标记缺陷位置，最后将缺陷的程度、面积、位置、种类等信息在显示屏202上实时显示，缺陷信息记录被保存，可随时查询。
41.其中，驱动组件3包括固定驱动板301，固定驱动板301固定安装在机柜本体201的左右两个侧面上，固定驱动板301的前端传动连接有调节板302，调节板302的中部传动连接有驱动轴303，驱动线缆，将线缆拉直，然后启动固定驱动板301，固定驱动板301通过调节板302带动驱动轴303转动，从而将线缆匀速向左运输，使线缆匀速向左经过下密封盒9和上密封盒10的内腔。
42.其中，下密封盒9的顶面与上密封盒10的底面贴合，气泵11的输出端固定安装在下密封盒9底端的中部，线缆在经过下密封盒9和上密封盒10时，如果线缆的表面出现折痕、划
痕、小孔或绝缘皮破损等凹陷缺陷时，缺陷部位与下密封盒9和上密封盒10右端接触的瞬间，下密封盒9和上密封盒10与线缆之间的密封失效，下密封盒9和上密封盒10内的气体会通过缺陷部位发生泄露，当线缆表面出现鼓包等凸起缺陷时，随着线缆的左移，会逐渐将上密封盒10向上顶起，从而使下密封盒9和上密封盒10分离，同样使下密封盒9和上密封盒10内的气体发生泄露。
43.其中，连接软管12由橡胶制成，ccd相机5共有三个，三个ccd相机5在放置槽4的内腔中呈间隔为一百二十度圆形阵列设置，连接软管12位于三个ccd相机5之间的缝隙上方，由于三个ccd相机5间隔一百二十度设置，可以实现对线缆进行全景三百六十度的图像采集，并将采集到的图像通过光纤/图像采集卡传输至主机箱1内置的工业计算机内。
44.其中，气弹簧23的顶端固定安装在放置槽4内腔的顶面上，气弹簧23位于上密封盒10的四角处，气弹簧23位于ccd相机5的右侧，向上拉动上密封盒10，将线缆放置在上密封盒10和下密封盒9的内腔中，然后松开上密封盒10，气弹簧23的弹性会带动上密封盒10下移，从而扣在下密封盒9的顶面。
45.其中，导电板14的右侧面与接电端子7的左侧面在竖直方向上的投影贴合，导电板14位于延伸管17的后侧，下密封盒9和上密封盒10内的气体发生泄露后，处于压缩状态的复位弹簧一15在弹力的作用下带动推轴一13向前移动，使导电板14与接电端子7接触，从而使连接线6形成回路，对ccd相机5通电，使ccd相机5对线缆的表面进行图像采集。
46.其中，滚轮22的中心与ccd相机5的中心处于同一竖直平面上，滚轮22位于固定管16的上方，滚轮22表面由沾染红色矿物颜料的棉质布料组成，当滚轮22与线缆接触后，滚轮22表面的红色矿物颜料与线缆接触，并随着线缆的移动带动滚轮22在线缆的表面滚动接触，从而使滚轮22表面的红色矿物颜料沾在线缆上，并且在线缆缺陷部位提前进行标记。
47.其中，包括以下步骤：
48.第一步，安装线缆，将线缆放置在放置槽4的内腔中，然后将线缆的左右两端分别放置与驱动轴303的中部，使驱动轴303对线缆的两端进行竖直方向上的定位，然后向上拉动上密封盒10，将线缆放置在上密封盒10和下密封盒9的内腔中，然后松开上密封盒10，气弹簧23的弹性会带动上密封盒10下移，从而扣在下密封盒9的顶面；
49.第二步，进行准备工作，启动气泵11，使气泵11对下密封盒9和上密封盒10的内腔中充气，气体进入下密封盒9和上密封盒10的内腔后，会通过连接软管12进入固定管16和延伸管17内，当气体充满下密封盒9、上密封盒10、固定管16和延伸管17内后，随着气体的进入会将推轴一13向后推动，使导电板14与接电端子7分离，同时会将推轴二18向上推动，使推轴二18通过连接板19和连接架21带动滚轮22位于线缆的上方，并不与线缆接触，当下密封盒9和上密封盒10内的气压大于大气压后关闭气泵11；
50.第三步，驱动线缆，将线缆拉直，然后启动固定驱动板301，固定驱动板301通过调节板302带动驱动轴303转动，从而将线缆匀速向左运输，使线缆匀速向左经过下密封盒9和上密封盒10的内腔；
51.第四步，进行检测，线缆在经过下密封盒9和上密封盒10时，如果线缆的表面出现折痕、划痕、小孔或绝缘皮破损等凹陷缺陷时，缺陷部位与下密封盒9和上密封盒10右端接触的瞬间，下密封盒9和上密封盒10与线缆之间的密封失效，下密封盒9和上密封盒10内的气体会通过缺陷部位发生泄露，当线缆表面出现鼓包等凸起缺陷时，随着线缆的左移，会逐
渐将上密封盒10向上顶起，从而使下密封盒9和上密封盒10分离，同样使下密封盒9和上密封盒10内的气体发生泄露，此时处于压缩状态的复位弹簧一15在弹力的作用下带动推轴一13向前移动，使导电板14与接电端子7接触，从而使连接线6形成回路，对ccd相机5通电，使ccd相机5对线缆的表面进行图像采集，同时，处于压缩状态的复位弹簧二20在弹性的作用下带动推轴二18下移，使推轴二18通过连接板19和连接架21带动滚轮22下移，从而使滚轮22对底端与线缆的顶端接触，并随着线缆的移动带动滚轮22在线缆的表面滚动接触，从而使滚轮22表面的红色矿物颜料沾在线缆上，并且在线缆缺陷部位提前进行标记；
52.第五步，图像采集并上传，由于三个ccd相机5间隔一百二十度设置，可以实现对线缆进行全景三百六十度的图像采集，并将采集到的图像通过光纤/图像采集卡传输至主机箱1内置的工业计算机内，在主机箱1软件模块的处理下进行分析与判断，然后系统发出报警信号，警报器203进行闪烁报警，并再进一步在存在缺陷的图像上标记缺陷位置，最后将缺陷的程度、面积、位置、种类等信息在显示屏202上实时显示，缺陷信息记录被保存，可随时查询，放置槽4内设置弧型led白光源，缺陷检测软件的功能实现流程具体步骤包含线缆区域提取、缺陷分割、背景差分与阀值分割分析三个过程，为避免处理整幅线缆图像，首先提取图像中的线缆区域，对提取后的图像进行预处理，包括自适应中值滤波滤除噪声、同态滤波校正不均匀光照，然后，判断图像是否存在缺陷，若是，分割、提取缺陷特征和分类，并保存缺陷信息，否则，返回输入图像；
53.第六步，在缺陷部位完全经过下密封盒9和上密封盒10后，重新启动气泵11，再次对下密封盒9和上密封盒10内进行充气，使导电板14与接电端子7分离，滚轮22上移与线缆分离。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。