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基于机器视觉的电缆方位检测系统

更新时间：2020-01-02 13:50:26 大小：2M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：机器视觉电缆方位检测系统 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为了提高线缆一线生产企业的工作效率以及生产流水线的自动化程度,研究了基于机器视觉的电缆方位检测系统。该系统通过机器视觉模块实时采集电缆图像,通过图像处理和机械臂旋转来检测和矫正电缆的方位,以达到目标位置。检测与矫正的精度,将影响后续电缆配件及插头的安装精度。通过试验及现场测试得出该系统具有良好的实际操作性能。

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（

东华大学学报自然科学版

）

，

Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．１

第

卷第

期

１

４５

（

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＯＮＧＨＵＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ

ꢀ

）

年

月

２０１９

２

Ｆｅｂ．２０１９

ꢀ

：

（）

１６７１－０４４４２０１９０１－００７５－０７

文章编号

ꢀ

基于机器视觉的电缆方位检测系统

，

ａｂ

ａ

，

曹东晨陈雯

ꢀ

（

；，

数字化纺织服装技术教育部工程研究中心上海

ｂ．

）

２０１６２０

东华大学

信息科学与技术学院

ａ．

：，

摘要为了提高线缆一线生产企业的工作效率以及生产流水线的自动化程度研究了基于机器视

。，

觉的电缆方位检测系统该系统通过机器视觉模块实时采集电缆图像通过图像处理和机械臂旋

，。，

转来检测和矫正电缆的方位以达到目标位置检测与矫正的精度将影响后续电缆配件及插头的

。

安装精度通过试验及现场测试得出该系统具有良好的实际操作性能

。

：；；；

关键词机器视觉线缆识别方位检测图像处理

：

Ａ

中图分类号

文献标志码

ＴＰ３９１．４

ꢀ ꢀꢀꢀꢀ

ＣａｂｌｅＯｒｉｅｎｔｅｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ｙ

，

ａｂ

ａ

，

ＣＡＯＤｏｎｃｈｅｎＣＨＥＮＷｅｎ

ꢀ

ｇ

（

；

ｂ．ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＤｉｉｔｉｚｅｄＴｅｘｔｉｌｅａｎｄ

ꢀ ꢀ

ａ．ＣｏｌｌｅｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

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ꢀ

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，

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，，，

ＭｉｎｉｓｔｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＤｏｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２０１６２０Ｃｈｉｎａ

ꢀ

）

ＦａｓｈｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏ

ꢀ

ｇ

ｙ

ꢀ

ｇ

ｙ

：

ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｏｆｔｈｅｃａｂｌｅｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｎｔｅｒｒｉｓｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆ

ꢀ ꢀ

ꢀ

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ꢀ

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ꢀ

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ｙ

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，

ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｔｈｉｓａｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｃａｂｌｅｏｒｉｅｎｔｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｍａｃｈｉｎｅ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ꢀ

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ꢀ

ｙ

ꢀ

ｐ

ｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｓｔｅｍｕｓｅｓｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅｔｏｃｏｌｌｅｃｔｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｉｍａｅｏｆｃａｂｌｅ．Ｉｔｃａｎｒｅａｃｈ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ － ꢀ ꢀ ꢀ

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ｙ

ꢀ

ｇ

ｔｈｅｔａｒｅｔｏｓｉｔｉｏｎｂｉｍａｅｒｏｃｅｓｓｉｎａｎｄｒｏｂｏｔａｒｍｔｏｄｅｔｅｃｔａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃａｂｌｅ．Ｔｈｅ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

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ꢀ ꢀ

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ｇ

ꢀ

ａｃｃｕｒａｃｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｏｆｃａｂｌｅｆｉｔｔｉｎｓａｎｄｌｕｓ．Ｔｈｅ

ꢀ ꢀ ꢀ

ꢀ

ｇ

ꢀ

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ｙ

ꢀ

ｙ

ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｓｔｅｍｈａｓｏｏｄｒａｃｔｉｃａｌｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ꢀ

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ꢀ

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：

；

Ｋｅｗｏｒｄｓｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｃａｂｌｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｒｉｅｎｔｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｍａｅｒｏｃｅｓｓｉｎ

ｇ

；

ꢀ

ｇｐ

ｙ

ꢀ

，

随着我国居民生活质量的不断提高家用电器

。 “

的门槛伴随着中国制造

”

国家战略的提出

２０２５

，

ꢀꢀ

，、、

在生活中越来越普及其中彩电冰箱空调的产量

我国电线电缆生产企业必须抓紧新一轮科技革命的

。

及增速最为明显这种现象直接促进了电线电缆行

，，

步伐提升生产效率推动产业升级

。

，

对于机器视觉技术的研究与应用国外公司较

业等与之相配套产业的快速发展

，

目前我国的电缆产量呈现逐年递增的趋势

。

。、

为成熟机器视觉技术可应用于钢板印制板等表

，。，

然而电线电缆行业仍存在不足与挑战首先随着

，，、

面缺陷检测焊缝及内部缺陷检测产品零件的无

，

国内市场对产品质量要求的不断提高一线生产企

。

损检测等加拿大的

公司研发了检测线缆

Ｔａｍｅｒ

ｙ

［］

１

，

该设备使用相机将生产线上线

。

业的产品要由低端向中高端进行产业升级其次

，

表面缺陷的设备

“ ” ，

伴随着产品质量的提高与一带一路的推进在满

，

端处理显示出有缺陷的结

缆或管材图像传至

ＰＣ

，

足国内市场的前提下更多的企业将步入国际竞争

。

意大利公司

果

研发了

系列

ＡＷＰ３３２ＲＭ

ＣＵＲＩＴ

：

收稿日期

２０１７０８０２

－－

：

基金项目国家自然科学基金资助项目

（

）；

中央高校基本科研基金资助项目

（

）

６１５０１１０８

１６Ｄ１１０４０２

：

作者简介曹东晨

（

—），

，，，、，

男江苏南通人硕士研究生研究方向为机器视觉图像处理

Ｅｍａｉｌｄｏｎｃｈｅｎｃａｏ１９９２１６３．ｃｏｍ

：

＿

１９９２

－

ｇ

＠

（

联系人

），，，

女副教授

Ｅｍａｉｌｃｈｅｎｗｅｎｄｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

：

陈

雯

ꢀ

－

＠

（

东华大学学报自然科学版

）

第

^卷ꢀ

４５

７６

［］

５

，

电源线配件生产设备该产品的循环时间为

，

工

５ｓ

：

、、。

矫正模块复检模块电缆方

块机器视觉模块

。

位检测的整体流程图如图所示

［］

２

。

，

对国内而言在当今工业自动化与

作效率较高

３

，

智能制造变革的趋势下企业要摒弃落后的手工生

，。

产方式利用新技术助力传统行业转型在生产上

，，

不仅能够节省时间还能提高产品质量扩大产能

。

［］

３

，

因此对电缆方位定位的机器视觉检测系统进行

，

探究将具有较高的实际应用价值

。

电缆方位检测的目的及原理

１

ꢀ

电缆方位检测目的

１．１

ꢀ

［］

４

。

一

、、

电缆线主要有两芯三芯四芯种类型

３

。

根三芯电缆线的横截面示意图如图所示三根芯

１

、、。

线颜色分别为棕色黄绿色蓝色对于任意一根电

，。，

缆其内部芯线的位置也是任意的因此在电缆及

，

其配件的自动化生产过程中任意位置芯线需要进

，，

行方位检测与矫正达到目标方位才能进行下一步

。

电缆端口的安装

图

电缆方位检测的整体流程图

３

ꢀ

ｉ．３Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｃａｂｌｅｏｒｉｅｎｔｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ꢀ

ｇ

、

机器视觉模块包含相机光源和计算机

。

其

，，

中相机负责采集电缆图片光源可以提高图片的

，

质量计算机软平台开发的软件对图片进行处理

图

三芯电缆线的横截面示意图

１

ꢀ

。

分析

Ｆｉ．１Ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｃｏｒｅｗｉｒｅｃａｂｌｅ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ｇ

（）

和工控

ＰＬＣ

矫正模块包含可编程逻辑控制器

，

对于任意电缆其内部芯线的三种颜色是固定

。

，

根据分析处理后的电缆图片信息通过

机

程

ＰＬＣ

。

，

除此之外每种颜色芯线相邻位置的线芯颜色

的

，

序控制机械臂旋转一定角度达到矫正电缆方位的

，，、

固定即缠绕顺序固定顺时针分别为棕色黄绿色

、

。

目的

。，

蓝色根据实际需要将该端的任意方位矫正到黄

、，

复检模块包括光源相机和工控机对已矫正位

“ ” ，。

绿色芯线在上的品字型如图所示

２

。

置的电缆进行复检复检时需通过新采集的图片

，

判断电缆线的颜色及位置符合要求的电缆即为

。

合格产品

，

对于任意位置的电缆线而言通过相机采集图

，

片可以确定其位置依靠电缆偏移量和旋转角度的

，，

关系即可求出所需旋转的角度从而形成黄绿色芯

“ ”

线在上的品字型的结构

。

，

电缆线截面几何关系图如图所示以个相

３

４

（

、、

ＯＯＯ

３

）。

模拟根芯线的关系坐标原

３

切的圆

１

２

图

处于目标方位的电缆线横截面示意图

２

ꢀ

。

，

个相切圆外接正三

３

点为

从图中可以看出

４

Ｏ

Ｆｉ．２

ｇ

Ｃｏｒｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｂｌｅｉｎｔａｒｅｔ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ｇ

ꢀ

（）

′

，

相对轴旋转的角度即为电缆线

ｙ

角形的中线

ｙ

ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ

。

所需旋转的角度假设个圆的半径为

３

，

圆心

Ｒ

电缆方位检测原理

、

，

由正三角形内

１．２

到原点的距离设为

ｒ

ꢀ

ＯＯＯ

３

）

Ｏ

１

２

（

基于机器视觉的电缆方位检测主要分个模

３

（）。

个互切圆的几何关系可以推得式

３１

接

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